绪论1.水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。

它研究与岩石圈、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，并研究如何运用这些规律兴利除害，为人类服务的科学。

2.研究对象：地下水3.研究内容：地下水的形成与转化；地下水的类型与特征；饱水带及包气带中水分和溶质的运动；地下水动态与水均衡；地下水资源计算与评价；地下水资源系统管理；4.地下水的功能：宝贵的自然资源；重要的生态环境因子；灾害因子；活跃的地质营力；地球内部信息载体第一章地球上的水及其循环1．水循环：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：是指发生于大气水、地表水和地下水之间的水循环水文循环分类：路径不同：大循环（海-陆）和小循环（海-海或陆-陆）；时空尺度：全球水文循环，流域水文循环，水-土-生系统2．水系：是指汇流于某一干流的全部河流所构成的地表径流系统。

流域：是指一个水系的全部集水面积，亦即地表水或地下水的分水岭所包围的集水区域。

分水岭（分水线）：是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。

3．径流模数：是流域内单位面积单位时间产生的径流量，单位为L/s·km2，计算公式M=Q/F×103。

径流深度：是某一时段内的径流总量均匀分布于整个流域面积上所得到的平均水层深度，单位为mm，计算公式R=W/F·10-3。

径流系数：是同一时段内流域面积上的径流深度R（mm）与降水量P（mm）的比值，表示为b=R/P。

第二章岩石中的空隙与水分1、空隙：岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间，是地下水赋存场所和运移通道。

类型：松散岩石中的孔隙；坚硬岩石中的裂隙；可溶岩石中的溶穴空隙特征的表征指标：孔隙---孔隙度（n）；裂隙---裂隙率（Kr）；溶穴（溶隙）---岩溶率（Kk）2、岩石的水理性质：是与水的储容、运移及释出有关的岩石性质的总称。

含水量：是岩石空隙中所保留的水分的多少。

2.1给水度：是指地下水位下降一个单位深度、从地下水位延伸到地表面的单位面积岩石柱体在重力作用下所释放出来的水的体积。

常用小数表示，无量纲给水度的影响因素①岩性：颗粒粗大的松散岩石，空隙宽大，重力释水时持水性差，给水度大。

②地层结构：含有细颗粒夹层时给水度较小。

③空隙大小与性质：空隙宽大时给水度较大，而空隙狭小时，结合水与毛细水为主，持水性强，给水度小。

④水位埋深（在毛细带内）：埋深小于最大毛细上升高度时，给水度较小。

⑤水位降速：抽水时降速过大时给水度偏小，降速很小时给水度较稳定。

2.2含水量：是岩石空隙中所保留的水分的多少。

2.3持水度（Sr）：是指地下水位下降一个单位深度、单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水的体积。

常用小数表示，无量纲。

存在关系式：m + Sr = n2.4岩石的渗透性：是指岩石允许重力水透过的能力。

用渗透系数K表征影响因素有：（1）孔隙直径的大小。

透水能力很大程度上取决于最小的孔隙直径。

（2）孔隙通道：形状弯曲而变化时，渗透性较差。

（3）颗粒分选性：比对孔隙度的影响要大。

2.5空隙度、储水系数第三章地下水赋存1、包气带：是指地下水面以上至地表面之间的地带。

包气带水的垂直分带：土壤水带、中间带和毛细水带2、饱水带：是地下水面以下岩土空间全部或几乎全部被水充满的地带。

3、地下水存在形式4、含水层：是指饱水并能传输与给出相当数量水的岩层。

构成含水层的三个条件是：（1）有储存水的空间（储水构造），（2）周围有隔水岩石，（3）有水的来源，含有重力水为主。

5、隔水层：是指不能传输与给出相当数量水、或者透过与给出的水量微不足道的岩层。

具有相对性，以含有结合水为主。

弱透水层：是指本身不能给出水量、但垂直层面方向能够传输水量的岩层6、潜水：是指饱水带中第一个具有自由表面且有一定规模的含水层中的重力水。

亦即地表以下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。

潜水的特点:1水位易受气象水文因素影响； 2与大气水、地表水联系密切，积极参与水循环，对气象、水文响应敏感，水资源易得到补充，含水层厚度有限，缺乏多年调节性；3水质受气候地形条件影响。

另外潜水的补给区通常与排泄区是一致的。

7、承压水：是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，具有承压性质。

承压水的特点：因受上部隔水层的影响，1承压性2与大气圈、地表水圈的联系较差，不易受气象水文影响3水循环缓慢，4水资源不易补充5不易污染，但污染后不易恢复6水质受埋藏和与外界联系的限制。

8、潜水等水位线图：潜水位相等的各点连线。

作用：1 判断地下水流向；2计算水利坡度；3地形图与等水位线仪器计算水位埋深；4确定潜水与地表水补排关系9、将某一承压含水层测压水位相等的各点连线得到等水位线图，可用于确定承压水流向和水力梯度。

等水压线图：1判定地下水流向；2水力坡度3溢流区第四章地下水运动的基本规律1、渗流——具有实际水流的运动特点（流量、水头、压力、渗透阻力），并连续充满整个含水层空间的一种虚拟水流，是用以代替真实地下水流的一种假想水流。

2、层流运动：水质点做有秩序的、互不混杂的流动。

紊流运动：水质点做无秩序的、互相混杂的流动。

3、稳定流：是指水在渗流场内运动过程中各个运动要素（水位、流速、流量、流向等）不随时间改变的水流运动。

非稳定流：是指水在渗流场内运动过程中各个运动要素（水位、流速、流量、流向等）随时间变化的水流运动。

4、达西定律又称为线性渗透定律：是指流体在多孔介质中遵循渗透速度（v）与水力梯度（I）呈线性关系的运动规律，是法国H. Darcy于1856年通过砂柱渗透实验而得到的线性渗透定律。

1）达西定律的数学表达式为：其中Q-----为渗透流量（出口处流量），亦即通过过水断面（砂柱各断面）A 的流量(m3/d)；K----多孔介质的渗透系数(m/d)；是水力梯度等于1时的渗透流速，它是描述含水层介质透水能力的重要水文地质参数。

A,w----过水断面面积(m2) ；h ——水头损失（h=H1-H2，为上下游过水断面的水头差）； L ——渗透途径； I----为水力梯度（I = h/L ），等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径，亦即渗透路径中单位长度上的水头损失2）渗流速度（v ）是假想渗流的速度，是假设水流通过包括骨架与空隙在内的断面（A ）上的平均流速，等于通过实际过水断面的实际流速u 与岩石的有效孔隙度之积。

3、渗透4、流网：是指在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线和流线所组成的网络。

特点：a 、在各项同性介质中，流线与等水头线正交；在各向异性介质中，流线与等水头线斜交；b 、是按一定规则绘制的，等水头线（等水头差绘制），流线（等流量宽，单宽流量相等）5、流线：是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各个水质点在此时刻的流向均与此线相切。

迹线：是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。

流线可看作水质点运动的摄影，迹线则是对水质点运动所拍的电影。

在稳定流条件下，两者重合。

6、均质岩层：渗流场中所有点都具有相同参数（K ）的岩层。

非均质岩层：渗流场中所有点不都具有相同参数的岩层，渗透系数K=K(x,y,z)，为坐标的函数。

7、各向同性岩层：渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。

各向异性岩层：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。

8、层状非均质介质是指介质场内各岩层内部渗透性为均质各向同性，但不同层介质的渗透性不同。

第五章地下水的理化性质及其形成作用1、地下水中气体： O2、N2、 H2S 、CH4、 CO2、Rn 等；离子：H+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+ , OH-, Cl-, SO42-, NO2-, HCO3-, CO32-, SiO32-, PO42-；2、氧(O2)和氮(N2)来源： 主要起源于大气：（大气降水+地表水入渗补给）；生物：水生植物的光和作用释放氧气；生物化学作用：微生物分解有机物与矿物盐类 ；变质作用：岩石在高温高压下影响下可生成 O2 主要来源于大气； N2 三个来源：大气、生物成因、变质成因。

CH4和H2S 封闭、还原环境，在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成，其中H2S 为SO42-的还原产物。

H2S 来源：硫酸盐还原； 硫化矿物分解； 火山喷发 CO2 来源：(1) 大气 (2)生物 (3)变质 (4)人类活动3、溶解性总固体(TDS):溶解在水中的无机盐和有机物的总称。

mg/L 、g/L矿化度（M ）：是指地下水中各种离子、分子与化合物的总量，单位g/l 。

地下水中主要离子成分随总溶解固体的变化而变化。

溶解度由大而小的顺序是Cl->SO42->HCO3-。

① 低矿化水（<1）中HCO3-, Ca2+, Mg2+为主；② 高矿化水（10-30）中Cl-, Na+为主；③ 中等矿化水（1-10）中阴离子SO42-为主，阳离子以Na+, Ca2+为主。

④ 卤水中以CaCl2为主。

硬度：总硬度 暂时硬度 永久硬度4、地下水化学成分的形成作用类型：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用 、混合作用。

SO22- + 2C + 2H2O → H2S + 2HCO3-5、简分析：物理性质（温度、颜色、透明度、嗅味、味道等）、HCO3-, SO42-, Cl-, CO32-；Ca2+, Mg2+, Na+, K+；总硬度、pH 值；NO3-, NO2-, NH4+, Fe2+, Fe3+, H2S 、耗氧量、矿化度。

单位为mg/l, mmol/l 。

dl dh KA Q -=IK L hK Q ωω==全分析：化学成分HCO3-, SO42-, Cl-, CO32-, NO3-, NO2-；Ca2+, Mg2+, Na+, K+ , NH4+, Fe2+, Fe3+, Mn2+；H2S 、CO2、耗氧量；总硬度、pH 值、干涸残余物。

某些微量元素、有毒组分；研究水的侵蚀性时需分水的侵蚀性CO2。

单位为mg/l, mmol/l 6、库尔洛夫式7、地下水化学成分的表示：TDS/M ；含盐量；酸碱度；硬 度 8、地下水化学类型的表示方法 （一）单项组分的表示1.重量浓度单位%，g/g ，ppm （10-6g/g ），ppt （10-9g/g ）2.体积浓度单位g/L ，mg/L ，ug/L3. 离子毫克当量/升（mgN/L ）表示单位4. 离子毫克当量百分数 （二）库尔洛夫式表示第六章 地下的补给与排泄1、补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程，水量增加的同时，盐量、能量等也随之增加2、排泄：含水层或含水系统向外界排出水量的过程，减少水量的同时，盐量和能量等也随之减少。