The Groundwater Project

基础水文地质学

地下水科学基础知识简介

出版年份: 2025
页数: 283

978-1-77470-065-5
https://doi.org/10.62592/CBIQ7579

引文:

乌利亚娜,MM(2025 年)。 基础水文地质学:地下水科学基础知识简介。地下水项目。 https://doi.org/10.62592/CBIQ7579

作者:

Matthew M. Uliana澳大利亚 INTERA Geosciences

最后更新:2025
年 1 月 19 日 发布日期:2025 年 1 月 13 日

描述

许多优秀的水文地质学教科书可供学生和科学从业者使用,包括几本经典手稿,可通过本网站免费下载。然而,诸如此类的综合教科书可能不是指导打算在该行业工作的本科生的入门级课程的最佳选择。与其他科学一样,水文地质学是一个广泛而复杂的研究领域,由数量少得多的基本概念支配;例如,水流由水力水头梯度驱动,地下地层的特性控制地下水速度和响应梯度的体积流速,抽水井代表特定类型的流动系统,等等。

准备从事水文地质咨询或监管合规工作的学生需要接受教育,重点关注这些概念,并将这些概念应用于在职水文地质学家经常面临的问题类型。本书并非旨在取代或替代许多现有的地下水水文学教科书。相反,其目的是提供一种教育资源,可供水文地质学教师直接使用,以支持地下水文学的本科课程。包括科学的基础知识,包括水头和水头梯度、多孔介质的特性、地下水系统中流量的控制方程、流向抽水井的流量和地下水建模,以及其他相关主题(例如,地球化学、非饱和带、固结和沉降以及地表水水文学)。包括许多练习以及解决方案。

作者访谈

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内容

1 水文地质学概论

1.1 水的特性

1.2 地球上水的分配

1.3 水文循环

1.3.1 系统
1.3.2 周期
1.3.3 水文循环概述

1.4 地下水

1.4.1 地下水的分布
1.4.2 充电和放电
1.4.3 地下水流
1.4.4 含水层

2 地体中的势能和动能

2.1 引言

2.2 流体能

2.2.1 能源是什么意思?
2.2.2 伯努利方程
2.2.3 液压头和水力电位
2.2.4 头部组件的物理描述
2.2.5 水头(即流体能)在三维含水层中的分布
2.2.6 我们为什么关心这个?

3 多孔介质

3.1 介绍

3.2 孔隙率

3.2.1 密度
3.2.2 水分含量
3.2.3 地质材料及其对流体流动的影响

3.3 渗透性

3.3.1 达西定律
3.3.2 这是什么意思?
3.3.3 其他流体的磁导率
3.3.4 其他类似于达西定律的著名方程
3.3.5 达西定律的局限性
3.3.6 测量磁导率
3.3.7 流体速度
3.3.8 含水层中的渗透率分布
3.3.9 统计分布

4 流方程

4.1 介绍

4.2 方程:一般性讨论

4.3 达西定律

4.4 地下水流方程

4.4.1 微分方程
4.4.2 这在概念上意味着什么?
4.4.3 我们如何求解这些方程?

5 储存参数和含水层条件

5.1 介绍

5.2 含水层

5.3 存储参数

5.3.1 承压含水层——概念理解
5.3.2 承压含水层——数学理解
5.3.3 非承压含水层

6 更多关于流方程

6.1 介绍

6.2 稳态与瞬态地下水流

6.2.1 稳态流
6.2.2 瞬态流

6.3 流动方程的流动计算和应用

6.3.1 承压含水层中的稳态流
6.3.2 无侧承压含水层中的稳态流
6.3.3 流线和流网

7 WELL 液压

7.1 介绍

7.2 Wells 的背景信息

7.2.1 基础井施工
7.2.2 油井开发

7.3 井液压

7.3.1 水平径向流

7.4 Theis 方程

8 含水层测试

8.1 介绍

8.2 油井液压 – 快速回顾

8.3 含水层测试和理想下降曲线

8.3.1 多井含水层测试
8.3.2 Drawdown 曲线

8.4 含水层测试分析

8.4.1 无泄漏(即完全承压)含水层的 Theis 曲线匹配方法
8.4.2 泄漏的受限和非受限方法

8.5 Theis 方程的简化

8.5.1 时间回撤法
8.5.2 距离绘制方法

8.6 单井含水层测试

8.6.1 单孔测试的局限性

8.7 油井损失和油井效率

8.7.1 Drawdown 和 Fluid Energy
8.7.2 比容量和步进速率测试
8.7.3 带分析的步进速率测试示例

8.8 Slug 测试

8.8.1 测试程序
8.8.2 Slug 测试的潜在问题

8.9 多个井、边界和图像井

8.9.1 叠加 96
8.9.2 使用图像井表示边界

9 地下水流系统

9.1 第 1 至 8 节的回顾

9.2 流动系统的特性

9.2.1 边界条件
9.2.2 充值
9.2.3 放电
9.2.4 异质性和各向异性
9.2.5 地形与流动系统的关系

10 流建模

10.1 介绍

10.2 模型:一般定义和具体细节

10.2.1 我们为什么使用流程模型?

10.3 地下水流模型的具体类型

10.3.1 定性模型
10.3.2 概念性水文地质模型
10.3.3 物理或模拟模型
10.3.4 数学模型

10.4 有限差分法

10.5 Modflow 简介

11 地下水化学

11.1 介绍

11.2 首先,一点背景化学

11.2.1 基本化学概念和定义
11.2.2 原子质量和摩尔
11.2.3 溶液浓度

11.3 水分析和天然存在的溶解物质

11.3.1 基本化学参数

11.4 关于化学反应的一点

11.5 关于地下水流系统的推论

11.6 地球化学数据的图形表示

11.6.1 Piper 图
11.6.2 刚性图
11.6.3 案例研究:使用地球化学图识别污染源
11.6.4 Schoeller 图

11.7 水质数据评价

11.8 其他参考资料

12 质量运输

12.1 介绍

12.2 地下水中的质量传递

12.2.1 平流
12.2.2 分散

12.3: 反应和延迟

12.4 质量传递方程

12.5 地下水污染管理

12.5.1 占领区分析

13 地表水

13.1 介绍

13.2 地表水基础知识

13.3 蒸发、蒸腾和沉淀

13.3.1 蒸发
13.3.2 蒸腾作用
13.3.3 蒸散
13.3.4 降水

13.4 下雨时会发生什么?

13.5 流

13.5.1 放电
13.5.2 Manning 方程
13.5.3 河流过程线

14 非饱和区

14.1 介绍

14.2 浅层地下水的分布

14.2.1 饱和度
14.2.2 毛细管力

14.3 水在包气区的运动

14.3.1 水分含量
14.3.2 孔隙-水张力

14.4 不饱和多孔介质中的流动理论

14.5 研究非饱和区:仪器和技术

15 加固和沉降

15.1 介绍

15.2 承压含水层弹性响应综述

15.3 地壳中的应力状态

15.4 可压缩性和存储参数

15.5 地面沉降

16 无孔介质中的流动

16.1 介绍

16.2 概念化 Fractured Media

16.3: 断裂特性

16.3.1 方向
16.3.2 光圈
16.3.3 长度、宽度和深度
16.3.4 间距和密度
16.3.5 连接方式

16.4 裂缝的形成

16.5: 裂缝的水力特性

16.5.1 孔隙率
16.5.2 渗透性

16.6 对裂缝中的流体流动进行建模

16.6.1 平行板模型
16.6.2 离散破裂模型
16.6.3 随机模型
16.6.4 双孔隙度模型
16.6.5 等效多孔介质
16.6.6 具有裂隙域的等效多孔介质

16.7: 裂缝对流体流动和质量传递的影响

17 各种地质环境中的地下水

17.1 介绍

17.2 水文地质环境的基本分类

17.3 冲积层

17.3.1 冲积扇
17.3.2 增量
17.3.3 洪泛区/河谷沉积物

17.4 冰川沉积物

17.5 碎屑沉积岩—砂岩/页岩

17.6 化学沉积岩 – 碳酸盐岩和蒸发岩

17.7 “硬”岩石

18 结束语

18.1 第 1 部分:基础知识

18.2 第 2 部分:相关主题

19 练习

20 参考资料

21 盒

方框 1 – 径向流方程的推导

22 锻炼解决方案

23 个思考问题解答

24 种符号

25 关于作者

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