水文地質學交叉階段,水文地質調查

2021-04-20 02:19:17 字數 5348 閱讀 4217

1樓:windy漂浮星空

水文地質學主要研究地下水的分佈、運動和形成規律,地下水的物理性質和化內學成分,地下容

水資源評價、開發及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。

在不同環境中地下水的埋藏、分佈、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況,可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究,著重自然歷史和地質環境的影響,同主要用水文迴圈和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關係密切,只是研究的側重點稍有不同。

隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。水文地質學與地熱、**、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域,如環境水文地質學、地下水資源管理、同位素水文地質學等。

水文地質學的發展趨勢是:由主要研究天然狀態下的地下水,轉向更重視研究人類活動影響下的地下水;由侷限於飽水帶的含水層,擴充套件到包氣帶及「隔水層」;由只研究地殼表層地下水,擴充套件到地球深層的水。

學習階段是循序漸進的,學完基礎理論後會延伸到各個需要學習的交叉階段。看教學大綱是怎樣安排的吧。

水文地質調查

2樓:中地數媒

美國水文地質調查經歷了一百多年的發展,在該領域長期居於國際領先地位,影響和引導了國際水文地質學的發展方向。表6-1列出了美國不同發展階段的經濟社會特徵和水文地質發展特點。美國地質調查局(usgs)始終把地下水資源評價作為優先開展的重點工作。

早期在一些地區進行的地下水調查工作成為全國地下水調查的起點,例如darton在中部大平原的地下水調查、mendenhall在加利福尼亞州洛杉磯地區的地下水調查[1]。meinzer自2023年開始陸續出版了一系列報告,首次對全國地下水資源進行了定性評估。20世紀30年代至60年代中期,usgs以州為單位先後對各個州的地下水資源進行了調查,採用均衡法對各個州的地下水資源進行了初步估算。

20世紀70年代usgs對全國21個區域開展了水文地質調查和地下水評價工作,在對區域地質、水文地質條件調查和地下水區劃的基礎上,對地下水補給、地下水排洩等地下水均衡要素進行了估算,提出了地下水優化管理的對策。2023年usgs啟動了「區域含水層系統分析專案(rasa)」。rasa專案歷時近20年,調查和研究了全國28個以流域為單元的含水層系統。

該專案採用三維有限差分地下水流數值模型,通過模擬地下水開發前後地下水的動態變化,確定了地下水補給、排洩和均衡要素的變化,使地下水資源的評價精度得到顯著提升。以rasa專案成果為基礎,從2023年到2023年先後編制出版了各個含水層系統的地下水圖集。美國地下水圖集採用不同的比例尺(1∶250萬~1∶10萬)集中展示了地下水調查和研究成果。

繼區域含水層系統分析專案(rasa)之後,usgs於2023年啟動了新一輪地下水資源調查———地下水資源計劃(gwrp),調查的範圍從過去的以州為單位改變為整個含水層系統、水文系統、生態環境系統,所面對的問題由當前的問題轉向長期的水資源可持續利用問題[2]。隨著人們改善和保護生態環境的意識不斷增強,水文地質工作開始由過去的以資源為重逐漸轉變為資源和環境並重,近年來日益重視地下水的生態作用。2023年,美國頒佈了《國家地質填圖法》,設立了以美國地質調查局為主導的全國合作地質填圖計劃(ncgmp),將全國的地質填圖工作統一起來。

水文地質屬於地質填圖計劃的重要內容之一,主要任務是通過1∶2.4萬比例尺為主的水文地質調查,建立地下水運動的三維地質框架。全國合作地質填圖計劃(2007~2023年)確定,到2023年所建三維地質框架將覆蓋美國含水層的12%。

英國的水文地質調查研究水平較高,1∶5萬比例尺新一輪工作完成了國土面積的65%以上。在城市填圖中根據具體城市發展和建設的需要進行專門填圖。法國開展了1∶5萬比例尺水文地質填圖,進行了地下水汙染的調查研究工作,開展了全國範圍地下水氮化物和亞硝酸鹽的調查工作,建立了法國地下水資源水質資料庫。

印度完成了大部分國土1∶5萬或1∶6.3萬比例尺的系統填圖,2023年開始進行第二輪地質填圖,重點是資源環境保障程度方面的調查。日本在完成本土水文地質填圖的同時,進行了列島及其周圍海域地質調查。

日本特別重視地下水資源的開發利用和保護工作,每5年開展一次水質調查。

表6-1 美國不同經濟社會發展階段的水文地質調查發展特點

綜合學科本身、實踐應用、發展驅動力以及與社會的關係四個方面,國際水文地質調查可能將呈現以下幾個趨勢:

(1)資源和環境、生態並重的地下水資源可持續管理是水文地質學的重要應用研究主題。地下水管理既要保障社會穩定的水供給,又要不影響未來長遠的水資源利用,避免可利用地下水資源在數量和質量上大幅度降低。這項重要的主題包括很多內容,例如地表水和地下水的聯合調蓄和協調開發;地下水含水層獲得補給的途徑和機制;近河岸帶和生物棲息地地下水水質保護,恢復由於人類影響而退化的地下水含水層;影響地下水資源利用和分配的社會-經濟規律和管理模式;地下水疏幹區的定量跟蹤和調控;岩溶含水層和基岩裂隙水的保護性開發等。

(2)近地表水文地質過程成為水文地質學與其他學科交叉滲透的重要理論研究主題。近地表地質圈包括土壤、包氣帶、淺層地下水、生物棲息地、溼地、河溪下層區和農業用地等。包氣帶是介於潛水面和地表之間的多孔介質,化學風化、有機質分解、氮素固定等其他化學物質迴圈過程均發生在包氣帶,也是地下水補給、汙染物向地下水運移的必經之路。

溼地和河溪下層區是水生生態環境向陸地生態環境的過渡區,是生物地球化學、生態學和水文地質學的交叉領域。農田是深受人類活動影響的生物棲息地。以前灌溉工作者所採取的措施集中於局域尺度。

因此,灌溉農業管理應從區域水文地質系統的尺度著手,而實現這一目標需要水文地質學與土壤學、地貌學、農學、生態學進行交叉滲透[3]。

(3)利用新技術進行地下水監測、調查和研究成為水文地質學技術方法發展的重要主題。無論是對水文地質系統進行更加完善的管理和調控,還是及時發現和**社會經濟活動對水文地質系統所產生的不良後果,都需要對水文地質要素進行長期準確的監測。水文地質要素動態監測網的優化設計和自動化實時監測技術的發展,是地下水調查和研究的重要基礎設施。

同位素技術和遙感技術將繼續發展,越來越多地用於地下水調查和研究。基於gis的模型技術將進一步推動水文地質系統的定量化研究,成為水文地質工作的重要工具。

(4)水文地質系統微生物研究和海洋水文地質研究成為水文地質學自身發展的重要前沿領域。已有的研究成果表明,在化學風化、土壤形成、石油沉積、物質迴圈等水文地質過程中,微生物有著不容忽視的作用。然而關於微生物作用的機理至今尚不清楚。

目前,微生物在用於治理土壤和地下水有機汙染方面顯示出了廣闊的前景。海洋水文地質是一個新興的研究領域,其主要目的在於更多地瞭解海洋海底岩層中的流體-岩石作用機制,揭示地殼作用機理,目前尚處在探索階段。

水文地質學發展概況及展望

水文地質學的基本內容

3樓:求虐

農業水文地質學的內容主要包括兩方面,一方面為農田提供灌溉水源進行水文地質研究;另一方面為沼澤地和鹽鹼地的土壤改良,防治次生土壤鹽鹼化等問題進行水文地質論證。

地熱是一種新的能源,如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能,用來取暖、溫室栽培或地熱發電等,以及地下熱水的形成、分佈規律,以及勘察與開發方法等,是水文地熱學的研究內容。 古水文地質學是研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分佈、迴圈和化學成分的變化等。據此,可以分析古代地下水的起源與形成機制,闡明與地下水有關的各種礦產的形成、儲存與破壞條件。

地下水的形成和分佈與地質環境有密切聯絡。水文地質學以地質學為基礎,同時又與岩石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等學科關係密切。工程地質學是與水文地質學是同時相應發展起來的,因此兩者有不少內容相互交叉。

地下水積極參與水文迴圈,一個地區水迴圈的強度與頻率,往往決定著地下水的補給狀況。因此,水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關係,水文學的許多方法也可應用於水文地質學。地下水運動的研究,是以水力學、流體力學理論為基礎的,並應用各種數學方法和計算技術。

水文地質學的發展方向

4樓:中地數媒

(1)傳統水文地質學的研究物件和領域進一步擴大到整個水圈,並參與到與其它地球圈層——岩石圈、生物圈、大氣圈的相互影響、相互作用的領域,成為全球變化研究的重要組成部分。即使在水圈裡,也是著眼於整個系統,地表水與地下水的統一研究,人地系統中人類與地下水環境的相互作用研究,引起地下水圈生態效應的變化的研究。俄羅斯水文地質學家提出生態水文地質學的新概念,目的是提出管理地下水圈體系及其質量狀態的方法。

從時空角度不僅加大了深部(層)地下水研究,而且回溯到過去地質歷史時期的古水文地質研究。

(2)在水文地質基礎理論方面,由於引進了現代新的科學理論,如系統論、非線性動力學、耗散結構理論以及應用數學、同位素技術等,使地下水的一些理論問題,如地下水的形成、年齡和地質迴圈、水-巖相互作用、地下水的數值模擬(滲流、水量、水質、溶質運移、彌散等)、弱滲透介質中水文地質問題等研究將進一步深入和發展。後者涉及非穩定流在非均一介質中的運移問題,需要建立對未來多少年的流體和溶質的傳輸**模型。但這些科學前沿的理論研究還需要其它學科的協作,如放射性廢物地質處置庫的設定就需要水文地質學、岩石力學以及熱傳導和熱動力學領域的科學家來共同解決。

地下水和地質作用關係問題越來越受到關注,它對於金屬礦床、礦化帶的形成和**預報有著特別重要的意義。

(3)多學科交叉協作形成的環境水文地質學的發展將更為迅速。它包括了區域環境、汙染環境、醫學環境和生態環境的水文地質研究。區域環境水文地質主要對區域環境水文地質條件和存在問題進行綜合分析、評價和趨勢**,為環境規劃或國土整治服務。

有關地下水汙染的機理、**、控制和治理是環境水文地質的主要研究內容,是當前水文地質的研究重點。特別是汙染治理措施的研究,需要多學科的協作,如國際上興起利用土壤微生物來降解某些汙染物的生物補救措施。它不僅依靠對水化學條件(如含水量、ph值等)的瞭解,而且控制生物降解的營養素有效性又受到地下水水流和運移過程所控制。

這就需要微生物學、地球化學、水文學等方面的學科知識來共同解決。美國doe1995提出一個跨這3學科的10年研究計劃,內含7個研究單元,通過建立野外研究中心,綜合資料,為最佳生物補救措施完善分析系統等途徑,而水文地質將在其中起到重要作用。由於水資源日益緊缺,如何科學合理開發利用和管理,解決開發地下水資源引起的環境問題,有稱之為資源環境水文地質學的,這些都是應用性很強的分支學科。

(4)新技術、新方法在水文地質中的應用將進一步擴大和加強。地理資訊系統(gis)可應用到地下水決策支援系統,地下水規劃和管理,模型研究,水質監測,含水層識別,水源保護,利用遙感影象和資料進行地下水研究、編制水文地質圖等方面。

(5)水文地球化學在以下領域內將進一步發展:一是結合環境質量評價要求,進一步對地下水水質及其變化、汙染機理和**、防治措施等進行研究;對於地下水中可能導致地方病**一些有害微量元素的形成、運移、富集規律從室內模擬實驗到區域實地調查、觀測;對現今汙染水中大量複雜的有機物質、生化物質的發現和治理的研究將促進水文地球化學提高到一個新的水平。二是用水化學和同位素方法綜合研究地下水系統,在研究地下水的演化和100年以上尺度的水文地質事件和條件以及高放核廢料處理選址方面。

水化學同位素的研究對於解決地下水補給、深層水起源和地下水年齡以及熱液成礦機理有著不可替代的重要性和發展前景。

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