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第1章　绪论 1

1.1 地下水、地球和人类 1

地下水和水文循环 1

目录 1

地下水资源 4

地下水污染 6

地下水和地质过程 7

1.2 研究地下水的科学基础 7

地下水与土力学 7

1.3 地下水资源开发利用的技术基础 9

第2章　物理特性和原理 10

2.1 达西定律 10

2.2 水力水头和流体势能 12

流体势能的哈伯特分析 12

量纲和单位 15

地下水位计和地下水位计组 16

共轭水流 17

2.3 水力传导率和渗透能力 19

2.4 水力传导率的非均质性与各向异性 22

均质性与非均质性 22

各向同性与各向异性 23

三维中的达西定律 25

水力传导率椭圆 26

2.5 孔隙度与空隙比 27

负压力水头和张力计 29

地下水位 29

含水量 29

2.6 非饱和水流与地下水位 29

非饱和水力参数的特性曲线 31

饱和带、非饱和带和张力饱和带 33

悬滞的和向下凸出的地下水位 34

多相水流 34

2.7 含水层和滞水层 35

含水层、滞水层和隔水层 35

封闭含水层与非封闭含水层 36

潜势面 36

2.8 稳定流与非稳定流 37

2.9　压缩性与有效应力 39

水的压缩性 39

有效应力 40

孔隙介质的压缩性 40

含水层的压缩性 42

非饱和带中的有效应力 43

2.10　导水系数与贮水系数 44

单位贮水量 44

封闭含水层的导水系数与贮水系数 45

非封闭含水层的导水系数与单位产水量 46

非饱和带的贮水量 47

2.11　地下水流方程式 47

稳定饱和水流 48

非稳定饱和水流 49

非稳定非饱和水流 50

边界值问题 51

2.12　达西方法的局限性 52

单位面积流量、宏观流速和微观流速 53

达西连续体和代表性单元体积 53

达西定律的上限和下限 55

裂隙岩石中的水流 55

2.13　水动力弥散 57

第3章　化学特性和原理 61

3.1 地下水及其化学成分 61

水和电解质 61

有机成分 64

浓度单位 65

溶解气体 65

3.2 化学平衡 66

质量作用定律 66

活性系数 67

平衡与自由能 68

溶解气体 71

3.3 溶解物质的结合与分解 72

电中性条件 72

水的分解与活性 73

多元酸 74

离子络合 75

溶解物质的计算 76

3.4　浓度梯度效应 77

3.5　矿物溶解和可溶性 79

可溶性和平衡常数 79

离子力效应 81

碳酸盐系统 81

不平衡与饱和指数 84

普通离子效应 84

3.6　氧化和还原过程 85

氧化状态和氧化还原反应 85

氧的消耗和有机物质 88

氧化还原平衡条件 89

微生物因素 91

pE-pH曲线 92

3.7 离子交换和吸附作用 95

机理 95

阳离子交换能力 96

质量作用方程式 97

3.8　环境同位素 100

碳14（14C） 101

氚（3H） 102

氧18（18O）和重氢（2H） 103

3.9 指标参数的野外测量 104

第4章　地下水地质学 108

4.1 岩性、地层和构造 108

4.2 河流沉积 109

4.4　冰川沉积 111

4.3 风积 111

4.5　沉积岩 113

砂岩 113

碳酸盐岩 115

煤 117

页岩 117

4.6　火成岩和变质岩 118

4.7　永久冻土层 121

均质、各向同性系统 124

第5章　流网 124

5.1 流网构图 124

非均质系统和正切定律 126

各向异性系统和变换剖面 128

5.2 类比模拟流网 131

电导纸模拟 132

电阻网模拟 132

5.3　数值模拟流网 133

5.4 饱和-非饱和流网 136

渗透面、渗出点、自由表面 137

5.5 渗透面和裘布衣水流 137

自由表面水流的裘布衣-福尔海默原理 139

第6章　地下水和水文循环 141

6.1 稳定的区域性地下水流 141

补给区、排泄区、地下水分水线 141

地形对区域性水流系统的影响 142

地质对区域性水流系统的影响 143

溢水井 145

水流系统制图 146

6.2 稳定水量平衡 149

区域性水流系统的定量解释 149

作为水量平衡组成部分的地下水的补给与排泄 150

6.3 非稳定的区域性地下水流 152

6.4 渗入作用与地下水补给 154

渗入理论 155

野外定点测量 158

坡面流 160

6.5 山坡水文学与河水的产生 160

壤中流 161

化学和同位素指示剂 163

6.6 基流消退和岸贮 166

6.7 地下水与湖泊的相互作用 168

6.8 地下水位的升降变化 169

蒸散发和浅层地下水消耗 170

在地下水补给期间挟带空气 171

大气压力效应 172

地下水位计中的时间滞后 173

外部负荷 173

第7章　天然地下水的化学演变 175

7.1 水化学序列和外观 175

大气降水的化学状态 175

土壤带中的二氧化碳 175

主要离子演变程序 178

电化学演变程序 180

7.2 图解法和水文化学相 182

7.3　碳酸盐区地下水 186

开系统的溶解作用 186

闭系统的条件 189

异元溶解 190

其他因素 191

化学分析的解释 193

7.4 结晶岩中的地下水 197

理论见解 198

实验室试验 201

野外数据的解释 202

7.5 复杂沉积系统中的地下水 205

相遇的次序 205

冰川沉积中水的组分 208

层状沉积岩中的地下水 209

7.6 14C测年的地球化学解释 212

7.7 深层沉积盆地的薄膜效应 214

7.8 进程速率与分子扩散 216

勘探、评价、开发 221

8.1 地下水资源的开发利用 221

第8章　地下水资源评价 221

水井产水量、含水层产水量、盆地产水量 222

8.2　含水层勘探 222

地表地质方法 222

地下地质方法 223

地表地球物理方法 223

地下地球物理方法 225

水井和地下水位计的钻进与设备 226

向井的辐向流 228

8.3 理想含水层对抽水的响应 228

泰斯（Theis）解 230

渗滤含水层 232

非封闭含水层 236

多井系统、分阶段的抽水流量、水位的恢复、局部渗透 238

有边界的含水层 240

理想滞水层的响应 242

8.4 参数的测量：实验室试验 244

现实条件 244

水力传导率 245

孔隙度 246

压缩系数 246

非饱和特性曲线 247

8.5 参数的测量：地下水位计试验 248

8.6 参数的测量：抽水试验 250

双对数典型曲线拟合 251

半对数点绘 254

8.7 饱和水力传导率的估算 256

抽水试验的优点与缺点 256

8.8 用数值模拟预测含水层产水量 258

有限差分法 258

有限单元法 261

模式校正与反转问题 263

8.9 用类比模拟预测含水层产水量 264

电流与地下水流的类比 264

电阻-电容网络 265

类比与数值模拟的比较 267

非稳定水量平衡与盆地产水量 268

8.10　盆地产水量 268

一个地下水盆地的安全产水量与最优产水量 268

8.11　人工补给与诱发渗滤 270

8.12　地面沉陷 272

地面沉陷的机理 273

地面沉陷的野外测量 275

8.13　海水入侵 276

第9章　地下水污染 282

9.1 水质标准 282

均质介质中不起反应的成分 285

9.2 迁移过程 285

非均质介质中不起反应的成分 291

反应成分的迁移 294

在裂隙介质中的迁移 300

9.3 污染物质的水化学动态 303

氮 303

微量金属 305

微量非金属 309

有机物质 312

9.4　参数的测量 313

流速的测定 313

弥散系数 316

化学分配 318

9.5 污染源 319

固体废物的地面排放 319

下水道污物的地面排放 323

农业活动 325

石油的漏泄与溢出 326

放射性废物的处置 328

液体废物的深井排放 333

其他来源 335

第10章　地下水和土力学问题 339

10.1 孔隙压力、滑坡和边坡稳定性 339

莫尔-库伦破裂原理 339

边坡稳定分析的极限平衡法 341

地下水条件对土质边坡稳定性的影响 343

地下水条件对岩石边坡稳定性的影响 345

10.2　地下水与坝 347

坝的类型与坝的失事 348

混凝土坝下渗漏 349

大坝基础的灌浆与排水 350

通过土坝的稳定渗漏 351

通过土坝的非稳定渗漏 353

水库的水文地质效应 354

10.3　地下水流向坑道 356

作为稳定或过渡性排路的坑道 357

坑道的水文地质灾害 358

10.4　地下水流向基坑 359

对流向坑道的地下水入流的预测分析 359

基坑的排水和疏干 360

对流向基坑的地下水入流的预测分析 361

第11章　地下水和地质过程 364

11.1　地下水与构造地质 364

逆掩断层的哈伯特-鲁比理论 364

地震预测与控制 365

石油的迁移和累积 367

11.2　地下水与石油 367

石油的水动力挟带 368

区域性水流系统与石油的累积 370

石油勘探的推断 370

11.3　地下水与热系统 371

天然地下水流系统中的热系统 371

地热系统 372

深成岩体的定位 374

岩溶和洞穴 375

11.4　地下水与地貌 375

天然坡度的发展 376

河流过程 377

冰川过程 378

11.5　地下水和成矿作用 379

经济矿物沉积的形成 379

地球化学勘探的推断 381

附录 383

Ⅰ　流体力学要素 383

Ⅱ　通过变形饱和介质的非稳定水流方程式 386

Ⅲ　一个边界值问题解析解的实例 389

Ⅳ　离子活性系数的迪贝-赫克尔方程和凯兰德表 390

Ⅴ　误差余函数 392

Ⅵ　均质、各向同性介质中稳定流有限差分方程的推导 392

Ⅶ　区域性地下水流的托思解析解 394

Ⅷ　代表一个补给性地下水流系统的一维渗透边界值问题的数值解 395

Ⅸ　非均质各向异性，水平、封闭含水层中非稳定水流有限差分方程的推导 397

Ⅹ　饱和孔隙介质中溶质迁移的平流-弥散方程的推导 399

参考文献 403