水文地质学

王沙沙,张伟杰,林木森,颜景强

目录

  • 1 资生力信,循环恒新——初识地下水
    • 1.1 地下水的功能:“资、生、力、信”
      • 1.1.1 概述
      • 1.1.2 地下水的功能
      • 1.1.3 测验
    • 1.2 地球中水的分布与循环
      • 1.2.1 地球上的水
      • 1.2.2 地球中的水的循环
      • 1.2.3 测验
    • 1.3 地质大家谈、水文小诗
      • 1.3.1 地质大家谈:李四光——坚韧之光、中国地质科学的奠基人
      • 1.3.2 地质大家谈:王大纯——“ 至情至性大纯师”
      • 1.3.3 地质大家谈:陈崇希——在水文地质学研究领域奋力向前
      • 1.3.4 水文小诗
        • 1.3.4.1 地下水功能水文小诗
        • 1.3.4.2 水循环水文小诗
  • 2 相依共存、互相成就——岩土中的空隙和水
    • 2.1 岩土中的空隙与水
      • 2.1.1 岩土中的孔隙
      • 2.1.2 岩土中的水的存在形式(拓展)
    • 2.2 与水有关的岩土性质
      • 2.2.1 与水有关的岩土性质
    • 2.3 单元测验2
    • 2.4 地质大家谈、水文小诗
      • 2.4.1 地质大家谈:卢耀如院士——愿如石英
      • 2.4.2 地质大家谈:赖绍聪——愿用一生参透岩石的秘密
      • 2.4.3 水文小诗
        • 2.4.3.1 岩土中的孔隙水文小诗
        • 2.4.3.2 与水有关的岩土性质水文小诗
  • 3 无孔不入,积聚成“库”——地下水的赋存
    • 3.1 概述、VR全景体验地下水之能量
    • 3.2 潜水、承压水、上层滞水
    • 3.3 单元测验3
    • 3.4 地质大家谈、水文小诗
      • 3.4.1 地质大家谈:陈梦熊——地质界的“当代徐霞客”
      • 3.4.2 郦道元对话徐霞客——承压水与潜水
      • 3.4.3 水文小诗
  • 4 运动不息,规律可循——地下水运动的基本规律
    • 4.1 重力水运动的基本规律
    • 4.2 流网
      • 4.2.1 无形之网,有律可循——流网
      • 4.2.2 渗流的基本概念
    • 4.3 饱水粘性土中水的运动规律(自学)
    • 4.4 单元测验4
    • 4.5 地质大家谈、水文小诗
      • 4.5.1 地质大家谈:刘广润院士——他把毕生精力和聪明才智献给了三峡
      • 4.5.2 地质大家谈:操应长——无悔“石”代选择,成就“油”为人生
      • 4.5.3 水文小诗
    • 4.6 课程实验视频
      • 4.6.1 实验
      • 4.6.2 达西渗流实验
  • 5 逆境向上、细流勇进——包气带水
    • 5.1 毛细现象、毛细负压
    • 5.2 包气带水分分布及运动规律
      • 5.2.1 包气带水的分布与运动
      • 5.2.2 小测
    • 5.3 单元测验5
    • 5.4 地质大家谈、水文小诗
      • 5.4.1 地质大家谈:胡海涛——一腔赤诚 心系水工环
      • 5.4.2 地质大家谈:万力教授——生命因“水”而灿烂,事业靠搏而辉煌
      • 5.4.3 水文小诗
  • 6 岩水交响、源流相生——地下水的化学成分及其形成作用
    • 6.1 地下水的化学特征、物理性质(温度)
    • 6.2 地下水化学成分的形成作用、成因类型
    • 6.3 地下水水化学成分分析及图示
    • 6.4 单元测验6
    • 6.5 地质大家谈、水文小诗
      • 6.5.1 地质大家谈:林学钰院士——到祖国最需要的地方去,致敬了不起的她
      • 6.5.2 水文小诗
  • 7 源起汇聚、渗流无声——地下水的补给与排泄
    • 7.1 地下水从何而来——补给
    • 7.2 地下水去向何方——排泄(含VR全景资源)
    • 7.3 单元测验7
    • 7.4 地质大家谈、水文小诗
      • 7.4.1 地质大家谈:刘昌明院士——一生求索 为水而来
      • 7.4.2 水文小诗
  • 8 有机整体、渗温化融——地下水系统
    • 8.1 地下水含水系统
    • 8.2 地下水流动系统
    • 8.3 单元测验8
    • 8.4 地质大家谈、水文小诗
      • 8.4.1 地质大家谈:李文鹏——以水为业,凤翥鹏翔
      • 8.4.2 地质大家谈:章军锋——学高为师,身正为范
      • 8.4.3 水文小诗
  • 9 有借有还,源远流长——地下水动态与均衡
    • 9.1 地下水动态
    • 9.2 地下水均衡
    • 9.3 单元测验9
    • 9.4 地质大家谈、水文小诗
      • 9.4.1 地质大家谈:薛禹群院士——伏流无声地质人
      • 9.4.2 水文小诗
  • 10 冲洪湖滨,均匀连续——孔隙水
    • 10.1 洪积物中的地下水
    • 10.2 冲积物、湖积物中的地下水
    • 10.3 滨海三角洲、黄土高原的地下水
    • 10.4 单元测验10
    • 10.5 地质大家谈、水文小诗
      • 10.5.1 地质大家谈:张宗祜院士——用山水与地球对话
      • 10.5.2 水文小诗
  • 11 力劈石兮,水到渠成——裂隙水
    • 11.1 裂隙水的类型
    • 11.2 裂隙水的特征
    • 11.3 裂隙介质及其渗流、研究方法
    • 11.4 单元测验11
    • 11.5 地质大家谈、水文小诗
      • 11.5.1 地质大家谈:王焰新院士——拥有“大胸怀”就不会纠结“小郁闷”
      • 11.5.2 地质大家谈:王根厚——扎根地学 忠厚为师
      • 11.5.3 水文小诗
  • 12 水滴“蚀”穿、集“液”成岩——岩溶水(喀斯特水)
    • 12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素
    • 12.2 岩溶水系统的演变
    • 12.3 岩溶水的特征、我国南北方岩溶及岩溶水的差异
    • 12.4 VR体验岩溶之美
    • 12.5 单元测验12
    • 12.6 地质大家谈、水文小诗
      • 12.6.1 地质大家谈:袁道先院士——为世界岩溶开出中国良方
      • 12.6.2 水文小诗
  • 13 生命之源、恶魔之渊——地下水资源与环境
    • 13.1 地下水资源
      • 13.1.1 地下水资源量的分类及意义
      • 13.1.2 地下热水资源开发
      • 13.1.3 地下水资源测验
    • 13.2 地下水环境问题
      • 13.2.1 与地下水有关的环境问题
      • 13.2.2 地下水支撑的生态系统
      • 13.2.3 地下水环境测验
    • 13.3 地下水污染
    • 13.4 地质大家谈、水文小诗
      • 13.4.1 席北斗——矢志不渝攻克垃圾污染地下水难题的科学家
      • 13.4.2 水文小诗
  • 14 【拓展】水文地质工程实例及研究方法
    • 14.1 矿井水害预测
    • 14.2 当代水文地质学发展趋势(自学)
    • 14.3 关键问题、研究方法(自学)
    • 14.4 地质大家谈:武强——在矿井深处探索科技前沿的院士
  • 15 水文大家说——小组汇报合集
    • 15.1 潜水及其特点-第一组
    • 15.2 承压水及其特点-第二组
    • 15.3 地下水探测技术1-第三组
    • 15.4 地下水探测技术2-第四组
    • 15.5 艾肯泉成因-第五组
    • 15.6 粘性土地下水运动规律应用-第六组
    • 15.7 Piper三线图及应用-第七组
    • 15.8 济南泉城成因-第一组
    • 15.9 福建燠泉成因-第二组
    • 15.10 孔隙水特征-第三组
    • 15.11 石羊河生态退化原因-第四组
    • 15.12 岩溶区贫困案例-第五组
    • 15.13 地下水污染-第六组
    • 15.14 地下水环境问题
    • 15.15 玫瑰湖
  • 16 知行要合一——实验汇报合集
    • 16.1 学生实验合集
      • 16.1.1 孔隙水演示及参数测定
      • 16.1.2 潜水模拟演示
      • 16.1.3 承压水模拟演示
      • 16.1.4 达西渗流实验
地质大家谈:武强——在矿井深处探索科技前沿的院士

中国自然资源报社联合中国地质调查局邀请院士、专家就地下水保护、调查监测、水平衡研究等建言献策,共同探讨地下水保护与利用的平衡之道。中国工程院院士 武强在会上说到:

“地下水不仅具有资源、环境、生态、能源、信息等多重属性,还存在灾害这一重要属性。地下水的灾害属性突出表现在各类矿床在采掘过程中所发生的各种突(透)水矿难、地基与隧道开挖和水库等各类工程施工建设过程中地下水的突(渗)出事故。在采掘过程中因扰动破坏含水层(组、带)结构诱发的突(透)水矿难,是地下水灾害属性的典型代表。以煤矿床为例,全国煤矿年矿山排水量近80亿立方米,利用率约75%。因其地下水压高、充水通道复杂和强度大,给煤矿安全开采带来了严重水患威胁,成为了仅次于瓦斯群死群伤事故的煤矿第二大杀手。地下水害矿难不仅容易造成井下作业人员重大伤亡,而且在经济损失、事故抢险救援难度和恢复矿山生产所需时间等方面也比其他矿难更严重。针对严重的地下水突水灾害,建议进一步加强对其灾害属性及防治的研究。一是加强基础理论研究,不断深化对我国矿山水害的基本认识。二是强化井下水害超前探测(放)技术,完善采掘工作面超前定向钻孔探放水技术、井下涌(突)水源快速综合判识技术。三是提升矿山水害预防与治理技术,包括矿井充水三维可视化分析、造孔注浆加固、机械化充填开采、电泵排水等技术研发。四是加强“煤—水”双资源型矿山协调开发理论与技术研究,促进矿区水害由单纯防治向防治与保护优化转变。”

                    

                        武强:在矿井深处探索科技前沿的院士

人物简介:

武强,1959年10月10日出生于内蒙古呼和浩特市,水文地质环境地质学家,中国工程院院士、国际欧亚科学院院士,中国矿业大学(北京)教授、博士生导师,国家煤矿水害防治工程技术研究中心主任 。

我国矿山防治水领域学科带头人之一。曾作为国务院特别重大透水事故调查专家组组长,先后负责了6次特别重大透水矿难现场抢险救援或调查研究工作。在我国煤矿顶底板两大主要突水灾害预测预报与防控技术和矿井水防治、利用、生态环保三位一体优化结合模式以及矿井充水条件三维可视虚拟化分析系统研发等方面,取得了多项突出成果。他出版中英文专著11部,发表论文200余篇,SCI检索50余篇,获国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖10项,获中国香港和国家授权发明专利30余项,国家授权软件著作权近30项,主编国家技术标准和工具书多项。荣获中国首届十位“优秀博士后奖”、“李四光地质科技奖“和“全国优秀教师”等。



人物事迹:

清晨,踏着斑驳的树影,中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授武强坐上了矿井口的皮卡车。沿着斜坡道,皮卡车行驶了近30分钟,来到地下800多米深的作业面。

与矿山、煤块作伴,以实验室为家……作为国家煤矿水害防治工程技术研究中心主任、国际矿山水协会(IWMA)副主席,武强坚持奋战在科研第一线。每个月,他都会到矿山实地调研踏勘,并亲自下井观测地下出水点、采集水样岩样。

新时代新征程,科技助力“双碳”已成必答题。聚焦绿色矿山建设和矿业绿色发展,武强提出了“煤-水”双资源协调开采理论与技术。他率团队通过采用矿井排水、供水、生态环保“三位一体”优化结合方法,解决了严重制约供水水源稳定和排水运营安全及生态环境保护等技术难题。针对具备回灌条件的矿井,他率团队通过采用矿井水控制、处理、利用、回灌、生态环保“五位一体”优化结合模式和方法,成功解决了矿山安全生产、供水保障、生态环保三者之间的尖锐矛盾。

芳草连天,花木葱茏,碧湖荡漾……在内蒙古呼伦贝尔东明煤矿,矿区的旖旎风光让人流连忘返。“矿产资源开发曾经以牺牲环境为代价,造成了难以弥补的资源浪费和生态破坏。”武强认为,必须坚持以开发促保护、以保护促开发,找准环境承载与生态恢复之间的关键点。在他推动下,东明矿业统筹打造清洁能源新业态,厚植生态底色,成功构建了天蓝水秀、地绿景美的绿色、智能、美丽矿山新形象。

近年来,武强带领的科研团队陆续研发出井下钻孔物探超前探放水和地面水文地质勘探的系列技术与成套装备、矿井水害监测预警关键技术与装备、矿井应急救援智能信息平台等一系列创新科研成果,先后荣获国家科技进步二等奖3项、省部级一等奖10余项,获国际国内授权发明专利70余项,国家授权软件著作权34项。

这份亮眼“成绩单”的背后,是初心,更是坚守。身为中国矿业大学(北京)有名的“拼命三郎”,武强经常是办公楼里最后一个离开的。在他影响下,团队成员个个都是投身科研的“拼命三郎”。

 “目前,纳入全国绿色矿山名录的1254家矿山,占全国矿山总数的比例仅约为2.1%,绿色矿山建设任务依然艰巨。”武强说,只有坚持不懈努力,狠抓绿色低碳技术攻关,发挥好科技创新这个“关键变量”的作用,方能为我国实现“双碳”目标提供强有力支撑。