地下水动力学第01讲

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1、FundamentsofHydrogeology《地下水动力学》《地下水概论》之主讲：强海龙使用教材：陈崇希、林敏，编著.地下水动力学，北京：地质出版社，1995、1998.靳孟贵、陈刚，修编.地下水动力学实习实验讲义，中国地质大学(武汉)教材科，1999.参考书目：薛禹群，主编.地下水动力学原理，北京：地质出版社，1986年.JacobBear.DynamicsofFluidsinPorousmedia.Publishedin1972byAmericanElsevierPublishingCompany,Inc.JacobBear.HydraulicsofGroundwater.Publis

2、hedin1979byAmericanElsevierPublishingCompany,Inc.第一讲地下水运动的基本理论绪言(preface)第一章地下水运动的基本理论绪言(preface)0.1地下水动力学的概念、研究内容0.2地下水动力学在国民经济建设中的作用0.3地下水动力学发展概况0.4地下水动力学常用软件介绍0.5小结0.1.1概念研究流体在多孔介质中运动规律及其应用的科学称为多孔介质流体动力学(DynamicsofFluidsinPorousMedia)。研究地下水在岩土体中运动规律及其应用的科学称为地下水动力学(HydraulicsofGroundwater)。0.1地下水动

3、力学的概念、研究内容0.1.2研究内容>>广义上的研究内容：研究地下水在多孔介质中的运动规律及应用，分为三个方面：＊水头场分布规律(水量模型)包气带：包气带水运动规律饱水带：重力水运动规律＊浓度场分布规律(水质模型)＊温度场分布规律(水温模型)>>狭义上的研究内容：定量研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下饱和带中地下水水量的迁移转化规律和时空分布特征，为合理开采地下水提供依据，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。绪言(preface)0.1地下水动力学的概念、研究内容0.2地下水动力学在国民经济建设中的作用0.3地下水动力学发展概况0.4地下水动力学常用软件介绍0

4、.5小结0.2地下水动力学在国民经济建设中的作用>>定量计算、预测、评价地下水的量和质，为合理、经济地开发地下水、保护地下水资源提供理论依据。>>定量计算、预测、评价地下水的迁移和转化规律，为正确评价与地下水有关的地质环境对人类活动的适宜性提供论证，诸如：*矿坑、基坑的排水与突水问题；*库坝渗漏问题；*海(咸)水入侵问题；*泉水消失问题；*地面沉降与塌陷问题；*土地沙化与次生盐渍化、沼泽化问题；*地下水污染问题；……。绪言(preface)0.1地下水动力学的概念、研究内容0.2地下水动力学在国民经济建设中的作用0.3地下水动力学发展概况0.4地下水动力学常用软件介绍0.5小结0.3地下水动力

5、学发展概况由于地下水运动问题本身的复杂性和生产力发展水平的限制，尽管人类利用地下水已有几千年的历史，但对地下水运动规律的认识却经历了很长的历史过程。在十九世纪以前，还谈不上对地下水进行科学的定量计算。0.3.1萌芽时期(1856年至上世纪中叶)>>十九世纪中叶，随着地下水开发利用规模的扩大，生产上有了计算水井涌水量的要求。>>1856年法国水力工程师HenryDarcy根据在砂柱中水的渗透实验，总结出水在多孔介质中流动的基本定律，即著名的达西定律。这个定律是对地下水运动定量认识的开始，直到今天仍然是地下水运动理论的最基本、最重要的定律。0.3.2奠基时期>>1863年，法国水力工程师J.Dup

6、uit提出了圆岛状含水层中心一口完整抽水井条件下的地下水稳定流动的方程。>>19世纪80年代，P.Fahheimer开始研究比较复杂的稳定流动问题，从而奠定了地下水运动的稳定渗流理论的基础。>>1889年，俄国数学和力学家н.н.Павловский提出了稳定渗流的微分方程。>>1904年，法国水力学家J.Boussienesq导出潜水不稳定流的微分方程。>>1922年，苏联学者在水工建筑物的渗流理论和应用方面做出了重要贡献：*这阶段的研究主要属于地下水稳定流动问题。由于这种理论不包括时间这个变量，因而它不能反映不断发展、变化的地下水实际运动状态，只能用来描述在一定条件下，地下水所达到的一种暂

7、时的相对的平衡状态，具有一定的局限性。这是与当时生产力发展水平相适应的，在开采量不大的情况下，井水位一般说来很快出现似稳定状态，因而可以近似地认为地下水不随时间变化，而可用稳定流理论来描述。*地下水运动稳定渗流理论对生产实践起到过重要作用，直到今天仍有一定的实用价值。0.3.3发展阶段(20世纪20年代末至今)>>科学技术推动生产力迅猛发展以及人口的急剧增长，使得人们对地下水的需求大为增加，人类活