序 言学习目的和要求：通过绪言的学习，使学生掌握水文地质学的概念、研究对象及研究内容；了解水文地质学在国民经济建设中的作用及水文地质学的发展概况。重点掌握地下水的主要作用（功能），使学生深刻理解学习本课程的意义。明确水文地质学的研究对象和任务，了解水文地质学在国民经济建设中的作用，以及水文地质学的发展历史和学科分支。水文地质学是研究地下水的科学。水文地质学从其构词上属于地质学的范围，同时也包括了许多水文学的问题。它是研究地下水的形成和分布、物理的化学性质、运动规律、开发利用与保护的科学。普通水文地质学是研究水文地质学的基本理论和基本概念的科学。地下水：埋藏于地表以下的各种形式的重力水。地下水仅是地球上水的一部分，大气水、地表水及地下水本来是密切联系的。历来人们习惯上这样的划分：研究大气水是气象学的重点；研究地表水是水文学有重点；研究土壤水是土壤学的重点；水文地质学则将研究地下水作为其研究对象。 一 水文地质学研究的对象和任务 水文地质学研究的对象研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，以及人类活动相互作用下，地下水水量和水质的时空变化规律。 水文地质学的任务 从水文地质学定义可以看出，其任务是研究地下水的形成和分布、物理和化学性质、运动规律、开发利用和保护，同时还要研究有效防止并消除地下水危害的措施。目的是：运用这些规律兴利除害，为人类服务。 从任务可以看出包含两个方面有意思：一是理论性问题，即要认识自然；二是技术方法问题，即在认识自然的基础上，要改造自然。 二 水文地质学在国民经济建设中的作用 水文地质学其所以能形成一门独立的科学，是因为它在国民经济建设中具有重要的作用。水是人类赖以生存的不可缺少的宝贵资源。地下水由于其水质良好，分布广泛，变化稳定及便于利用，因此是理想的供水水源。在我国北方（华北、西北）地下水是主要的生活，以及工农业生产的供水水源。 地下水是宝贵的水资源 水资源包括地表水、地下水、大气水，地下水只是整个水资源的一个组成部分。之所以说它是宝贵的水资源，是因为与地表水比较，具有如下优点：(1) 地下水资源在内陆分布广泛 地下水多呈面状分布，在没有河流的地方，没有地表水，但只要有补给来源，有储水条件，一般有地下水。即使八水绕长安，但其地表河流所占面积必竞还是很小，而在西安其地下水却是普遍分布。(2) 不易受污染，水质较好 地下水埋藏于地下，上部水在下渗过程中，经过过滤及其它物理、化学作用，水质得到净化，因而地下水不象地表水那样易受污染，世界上大部分水资源主要是地下水。 (3) 供水时间长。水量相对稳定 因地下水是一种空隙介质流，在岩土空隙中径流缓慢，储存于地下阶段时间比较长，决定了其供水时间长，供水量相对稳定。用于城市供水或农灌。正因为上述原因，地下水成为宝贵的水资源，特别是在干旱地区，地下水有时成为唯一水源。 地下水是重要的液体矿产和矿水资源地下水埋藏与运移于岩石空隙之中，必然和周围的岩石发生作用，岩石中的部分成分要进入地下水中，而各种元素在水中富集都与其所处的环境有关，在条件许可时，可成为有价值的矿床。如埋深较大的水中，有时稀有元素如 等富集，成为有工业价值的矿床，我国四川早在2000年前，因远离海滨，舟车艰难，人民莫过于苦于淡食，秦昭王时，蜀守李冰造都江堰，开稻田，蜀地省时沃野千里，无水旱灾，穿广都，“盐井诸波池，”人民无淡食之忧，富绕无比，即早在2000年前，李冰就揭开了四川开发侏罗系和三迭系深层盐水的序幕。另外，本草纲目将泉水分成硫磺泉，砂泉含水金属物、雄黄泉、砒石泉，说明了不同水质的医用价值。水文地质工作者将具有医疗保健作用的地下水称作矿水。 地下水是良好的载热介质能源地球是一个巨大的热库，而水又具有较大的比热，大约是岩石的倍，因而其热容量大，水是液体，易于开采，因而说水是良好的载热介质。高温热水可用于发电，如新西兰怀来基地热发电站，从1958年建成使用，总装机容量约15.7万等到千瓦，每年输入全国电网的电力约11亿度。我国从70年代对西藏羊八井进行勘探，在80年代也建起我国征候第一个地热能电站，1993年11月初，在羊八井北部一个钻孔孔深2006米，取得了262.3度的高温。羊八井1993年发电量超过1亿度。 有效的找矿标志和预报地震的手段地下水赋存于岩石空隙之中，是一种空隙介质流，因而就要和介质发生物理化学作用，介质中的化学成分会在地下水中反映出来，如果测定水的化学成分，有时会追溯到矿床。地震是地质营力集中到一定程度之后的一种突然的能量释放，在此过程中，地下水环境发生了变化或水位的突变，人们可以通过对地下水的监测来预报地震。 地下水是矿坑和地下工程充水的重要因素灾害因子之一1935处5月，山东淄博煤矿矿坑突水，使井下500多名矿工淹死。地下采矿或进行各种地下工程：需要排除地下水，煤矿的突水事故； 地下水有时是工程效益降低的主要原因灾害因子之二由于地下水的参与，导致滑坡、水库诱发地震、岩溶塌陷等工程地质问题。 (1) 由于地下水的溶蚀作用而引起的工程效益降低(2) 地下水的润滑作用 岩土在干燥状态下力学强度较高。而遇水后，强度降低，使原来干燥状态下下的稳定状态遇水后受到威胁。如意大利的马利昴水库失事，就是如此。(3) 地下水位上升后的浸没作用 地下水是破坏土壤肥力的重要因素灾害因子之三 在一些干旱区，有些地方地下水埋藏较浅，由于蒸发，使水分蒸发，而盐分留下，长此下去，使土地发生盐渍化，如西北一些地方、河南的兰考等，如地下水位再上升就会形成沼泽，甚至形成地表湖泊，如乾县一些地方。 地下水是某些生物致病的因素灾害因子之四地方病：地下水中缺少某种人体必需的元素或过量富集某种元素而不宜饮用，缺碘地区：甲状腺肥大，饮用高氟水：骨质疏松症；在变质岩、岩浆岩分布区，常见大骨节骨质有病。 9地下水变化影响生态系统与地质环境系统的天然平衡植被退化，土地沙化等；过量开发地下水，使地下水位大幅度下降，造成地面沉降；海水入侵：沿海地区海水入侵地下淡水；土壤盐渍化；地下水污染：生活污水的排放，不适当的使用化肥、农药以及工业排放的大量废水废料等污染地下水。 总之，地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。三 水文地质学的发展简况及趋势在我国，水文地质学真正发展是50年代开始，60年代以地质学为基础，70年代引进了水文学，成为我国独立的体系。从整个世界来看，水文地质学的发展是比较快的，但水文地质学从1856年奠基，到本世纪1935年才开始有一个飞跃发展。分三个时期：（1）1856年以前的萌芽时期；（2）1856年 - 本世纪中叶的奠基时期；（3）本世纪中叶 现在的发展时期。具体地，1856-1935 稳定流 统治80年1935-60年代 非稳定流统治30年60年代以后 数值法1发展趋势50-60年代 大范围 小比例尺 定性研究现在 小面积 大比例尺 定量研究研究内容：渗流场 化学场 温度场（参考张仁权论文 当代水文地质学发展趋势）要扩大水文地质研究对象 有人提出陆壳水圈，这样研究对象就要扩大，研究会逐渐深入。现在水资源研究作为整体研究，统一规划、统一开发、统一管理，以便合理开发利用地下水资源，因而出现了地下水资源管理。应用现代科学技术 如 电网络、水电比拟、电子计算机的应用等等2水文地质学的分支地质学与水文学交叉渗透水文地质学。基础性学科：水文地质学基础，地下水动力学，水文地球化学，水文地质调查方法等。专门性学科：供水水文地质学，矿床水文地质学，同位素水文地质学，环境水文地质学，农田水文地质学，土壤改良水文地质学等。第一章 自然界的水循环第一节 自然界的水循环学习目的和要求：了解地球上的总水量，中国水资源的概况。重点掌握自然界的水循环（水文循环）的概念，以及水均衡要素。了解我国水文循环的概况。 一 地球上的总水量据1977年联合国会议有关文件，全球总水量约13861015 立方米， 其中：水源 水 量 百 分 数 海 洋 13381015 96.5% 冰 川 24.0641015 1.74% 地下水 13.41015 1.7% 河 流 0.002121015 0.0002% 湖 泊 0.17641015 0.013% 沼 泽 0.011471015 0.0008% 大气水 0.01291015 0.006% 总淡水 35.0291015 2.53% 地下淡水 10.53 1015 30.1% 冰川冰盖 24.0641015 68.7% 永冻底冰 0.31015 0.86% 湖 泊 0.091 1015 0.26% 上表说明全球总水量不少，但淡水不多，仅占2.53%，而在总淡水中，冰川、冰盖占淡水量达68.7%，这部分淡水好看不好用，其次就是地下淡水资源，占全球淡水资源的30.1%。从上表也反映出水分布在各圈层中，大气、地表、地下，实际这些圈层中的水是不断运动，相互作用，相互转化，紧密联系，构成一个宏大的统一的水文体系。 二 天然水循环 天然水循环过程图1 水文循环示意图水循环是地球上或某一地区内在太阳辐射和重力作用下，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。亦即地球上各个层圈系统内的水相互联系、相互转化的过程。包括水文循环和地质循环。水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的循环。水文循环包括：（1）大循环：海洋与大陆之间的水分交换；（2）小循环：海洋或大陆内部的水分交换。地质循环地球浅层圈和深层圈之间的水的相互转化过程。研究较少。每年从地球深部溢出地表的初生水约2108t。2水循环原因循环环节水循环产生的作用 水循环类型 研究水循环的意义 通过调节小循环条件可以改变局部的干旱气候。目前人力仍无法改变大循环的条件。水循环：一方面通过不断的转化水质得以净化；另一方面，水通过不断循水量得以更新再生。三 人为因素影响下的水循环在天然水循环时，生态系统在天然状态下是处于平衡状态的，人为改变水循环途径，生态系统水文、地质地形、气候、气象等等的平衡将被打破，对整个生态系统产生深刻的影响。人类影响下的水循环对社会经济正反两方面影响的指标尚未认识。从一个水域中增加人为配水，水域水量发生变化，对天然水循环产生影响，另外人类用水尽管回归污水，经过处理，亦对水质有影响。 人类活动影响的结果：(1) 流域水量发生变化，导致了地下水的变化；(2) 天然水质受到污染，小范围可能淡化；(3) 打破了原有的生态系统平衡。第二节 我国水循环概况 一 循环途径(系统)我国水循环主要有五个途径，即太平洋水循环系统，印度洋水循环系统，南海水循环系统，鄂霍茨克海水循环系统，内陆水循环系统。 太平洋水