1. 水文地质学概述在线视频

同学们好

从今天开始我们一起学习

水文地质学基础这门课

水文地质学是研究地下水的科学

本课程主要讲授

地下水赋存分布埋藏条件

运动机制与规律

地下水化学成分的基础理论

地下水系统的基本概念

地下水补给径流与排泄

动态与均衡地下水系统

以及地下水资源与环境等相关

理论知识

通过本课程的学习

我们可以掌握

水文地质学的

基本概念与原理

掌握地下水分析的基本方法

为后续与地下水

有关课程的学习奠定基础

下面我们一起学习知识点一

水文地质学基础绪论

本节课我们主要学习

水文地质学的研究对象

地下水的功能

水文地质学的发展简史

和当代水文地质学的特点

4个方面的知识

水文地质学

英文是hydrogeology

他是研究地下水的数量质量

随空间和时间变化的规律

以及合理利用地下水

或防治其危害的学科

水文地质学研究对象是地下水

英文是groundwater

是指赋存于地面以下

岩土空隙中的水

其研究的内容是

在地下水与岩石圈、

水圈、大气圈、生物圈

以及人类活动相互作用下

其水量和水质的时空变化规律

以及如何运用这些规律兴利除害

下面我们一起来学习地下水的功能

地下水在国民经济发展中

具有极其重要的作用

其功能总体上可分为5大功能

地下水是一种宝贵的资源

重要的地质营力

不可忽略的致灾因子

活跃灵敏的生态环境因子

以及极具价值的信息载体

首先，我们来学习第一方面

地下水作为人类赖以生存的

不可缺少的宝贵资源

主要体现在以下几个方面

一是作为供水水源

与地表水相比地下水具有分布广泛

动态稳定、水质较优、不易污染等优点

在干旱半干旱地区

地下水是主要的

甚至有时是唯一的生活与工业

农业生产供水水源

二是作为一种液体矿产

当地下水富含某些盐类

或稀有元素

如溴、碘、锶、钡等时

具有工业开采价值

成为工业矿水

三是作为热能资源

地球蕴含着丰富的地下热能资源

热水和热蒸汽是主要的载热流体

可用于发电、建立温室等

四是作为旅游资源

地下水景观

如泉水、温泉、间歇泉

古井遗址和湿地等

都是良好的旅游资源

如图所示

地下水对农村饮用水

以及农业灌溉用水

都是非常重要的

据资料显示

农村饮用水有大约95%

是来自于地下水

只有大约5%来自于其他水

而对于农业灌溉用水来说

地下水灌溉面积约占60%

其他灌溉面积约占40%

由此可见

地下水资源是宝贵作用

地下水的第2个功能是

地下水是重要的地质营力

作为地壳中分布最广泛的

良好溶剂的地下水

在岩石圈乃至地球的演化过程中

起到了重要作用

地下水是应力的传递者

和物质和热量的传输者

是各种地质作用的积极参与者

在传递应力方面

如水库诱发地震、地质灾害等

都有地下水的作用

空隙水压力增大时

岩土体结构面有效应力

和抗剪强度降低

岩土失稳从而发生变形

破坏如滑坡

在传输物质方面

水进入地下后

与周围岩土相互作用

获得各种化学组分

地下水是良好溶剂

在水文循环过程中

传输化学组份

在传输热量方面

在地质循环和水文循环中

传输地壳内部的能量或热量

在地质作用方面

有研究表明流体在逆冲断层面处

起到润滑浮托作用，减小阻力

推覆体大范围移动

接下来我们来学习

地下水的第3个功能

即地下水是不可忽略的致灾因子

地下水既是地质营力

又是致灾因子

除了诱发岩土位移

水库诱发地震外

地下水还可以引发其他灾害

如过量开采松散层中的地下水

造成地面沉降

沿海地区由于开采地下水不当

造成海水入侵，水质恶化

采矿或地下水工程地下水涌入

造成矿坑突水

施工或者开采困难

甚至造成事故

又如滑坡、岩崩

岩溶塌陷、地裂缝等

地下水参与诱发的地质灾害

另外天然地下水缺乏

或过量富集某些元素

对人体不利而不宜饮用

除上述之外

地下水对工程建设

还会带来各种影响

地下水对工程建设的影响

大致可概括为以下几个方面

潜水上升引起盐渍化

增大对工程构筑物的腐蚀性

河谷阶地斜坡及岸边潜水上升

增大侵润范围

破坏岩土体的结构和强度

粉土、粉细砂层中潜水上升

会产生液化

破坏基础稳定性

水位上升可能使基础上浮

使建筑物失稳

膨胀土区水位上升或土体水分增减

使膨胀岩土产生不均匀

胀缩变形

寒冷地区

潜水上升冻结

地面隆起

那么解冻降低抗压强度和抗剪强度

会导致建筑物开裂失稳

地下水位在压缩层范围内突然下降

增加自重应力

使基础产生附加沉降

导致变形破坏

基坑支护中的地下水的影响

基坑突涌问题

以及地表塌陷

地面沉降、滑坡、流沙等地质灾害

对工程构筑物的影响

如图所示

为1921年至2011年

因地下水过度开采

导致了上海地面沉降变化示意图

如今通过人工回灌地下水

来控制地面沉降

下图为20世纪30年代的外滩

和二十世纪九十年代外滩

那么通过对比

我们可以见到地面沉降

外滩防洪挡水墙越筑越高

如图所示

上面的两张图是

地下水诱发的煤矿突水事故

下面的两张图是

地下水形成的

隧道水害险情与事故

可见地下水水害

造成了巨大的人身安全威胁

和经济财产损失

接下来一起学习

地下水作为活跃

灵敏的生态环境因子这一功能

地下水是影响生态环境的

重要因素之一

地下水的变化

往往会打破原有的天然平衡状态

使生态环境发生变化

当然这些变化

既可以有益也可以是有害的

如盐渍化

它是指地下水位抬升，蒸发增强

使农田产生次生盐渍化

荒漠化是指过量开采

造成了地下水位下降

引起土壤沙化、荒漠化

沼泽化是指地下水位过浅

产生原生或次生的土壤沼泽化

石漠化是指

南方岩溶地区山高坡陡

降雨易渗漏

人地矛盾致使水土流失基岩裸露

湿地退化是指

沼泽湿地过量开采地下水

水位大幅下降

导致湿地退化

这些是与地下水有关的

土壤盐渍化、荒漠化、石漠化、湿地退化

以及地下水污染等

不良的地质环境问题

接下来我们再学习地下水

作为极具价值的信息载体这一功能

地下水是应力的传递者

在不停的流动

所以地下水的水位、水量、水温

水化学等变化或异常

可以提供埋藏在地下的

许多信息

一是反映应力变化

例如地震前的地下水水位

水化学、气体和温度

都可能产生变化

二是反映地热情况

如地下水露头

出现高温异常

三是提供时空环境信息

地下水携带了

沿途物质的许多成分信息

地下水极其沉积物的化学组分

能够提供不同时空尺度的环境信息

如利用水化学信息

识别矿井突水水源

四是提供地质历史信息

利用同位素技术分析

可提供地球深部圈层的

悠久历史时期的珍贵信息

如气候变化、冰川

动植物等演化规律等

接下来我们再了解

水文地质学的发展简史

水文地质学的发展

可分为4个时期

1856年以前的萌芽时期

1856年至上世纪中叶的奠基时期

20世纪中叶

至八十年代的发展时期

以及上世纪80年代以来的转变时期

在萌芽时期

远古人类主要逐水而居

后来才打井取用地下水

由逐水而居到凿井取水

是人类文明的一大转折

我国发现最古老的水井是

浙江余姚河姆渡井

其成井距今约5700年

在奠基时期

1856年法国水利工程师达西发现了

著名的达西定律

达西定律提供了地下水定量计算的依据

奠定了水文地质学的基础

1863年法国人裘布依

提出了地下水稳定井流公式

1886年奥地利的福希海默

绘制了地下水流网

1935年美国人开始利用地下水流动

与热传导的相似性

得出了地下水非稳定

井流方程泰斯公式

使地下水定量计算

向实用化方向推进了一大步

在发展时期

上世纪40年代至60年代

雅可布等研究了越流现象

发现透水能力

比较微弱的弱透水层

1956年斯图尔曼开始将数值法

应用于水文地质计算

1963年托斯等提出了地下水流动系统理论

上世纪60年代以来

同位素技术

计算机模拟技术

数学地质方法

遥感技术

地理信息系统技术等

广泛应用

促进了水文地质学的发展

20世纪80年代至今

以后进入了

当代水文地质学阶段

当代水文地质学

具有如下特点

一是核心课题转移

由原来找水水文地质学

到资源水文地质学

再到生态环境

水文地质学的转移

二是研究视野扩展

由含水层到地下水系统

到水文生态环境系统

再到技术社会系统的扩展

三是研究目标改变

有局部性的当前问题

到全局性的可持续发展问题的改变

四是研究内容扩展

由单纯的水量研究到

水量与水质研究并重

由饱水带到饱水带与包气带

乃至地下水水圈

五是研究思路改变

由规律分析到机理研究

六是多学科交叉渗透

将地下水科学

与其他自然科学

以及社会科学交叉渗透研究

其次多种技术手段综合应用

如计算机数值模拟

遥感技术

地理信息技术

同位素技术

大数据与智能技术等

多种技术手段综合应用

八是学科性质的转变

有应用性学科分支

到地球系统科学的应用性分支

以及理论性基础学科分支的转变

这节课我们学习了

水文地质学的基本概念与研究对象

地下水的功能

水文地质学的发展简史

以及当代水文地质学的特点

本节的内容就学习到这里

感谢大家的观看

我们下次再见