《地下水水文学》教学大纲
Groundwater Hydrology
课程编码：21A42013 学分： 3.0 课程类别：专业基础课（必修课）
计划学时：48 其中讲课：48 实验或实践：0 上机：0
适用专业：水文与水资源工程
推荐教材：束龙仓等著，《地下水水文学》，中国水利水电出版社，2009年。
参考书目：王大纯等著，《水文地质学基础》，地质出版社，2006年。
张元禧，施鑫源著，《地下水水文学》，中国水利水电出版社，1998年10月第一版。
课程的教学目的与任务
本课程的教学目的是在水文循环基本原理的基础上，提高学生对地下水的形成、储存、运动、补给、排泄等特征变化规律的认识；进一步加深学生对野外实验设计的理解，进而为学生从事水文方面研究和进入研究生学习打下基础。通过本课程的学习，使学生掌握地下水的形成、储存、补给、排泄、动态与平衡等特征的变化规律；理解地下水运动的基础理论知识，并使学生初步掌握地下水动态长期观测资料整理与分析的基本方法、野外试验设计与试验资料整理与分析的基本方法、地下水资源评价的基本方法和水量平衡的基本分析方法；运用数理统计的方法，通过站网观测资料和试验资料来了解地下水动态，并作出地下水资源的初步评价。
课程的基本要求
1、使学生了解地下水的形成、储存、运动、补给和排泄等特征的变化规律；通过对地下水基础理论的讲解分析，使学生掌握地下水流向井、河渠的运动的原理和计算方法。
2、通过课堂讲解、讨论和学生课下阅读、思考，使学生在掌握水文循环和水量平衡原理的基础上，对地下水野外试验设计与动态监测等能有一定的独立思考能力。
3、要求学生在学完本课程后，在地下水运动的基本理论基础上，运用数理统计的方法，独立地进行地下水资源的初步评价。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议
第0章 绪论 建议学时：1
[教学目的与要求] 了解国内外地下水资源开发利用的概况和出现的环境问题，理解地下水水文学的发展历史，了解地下水水文学的基本内容
[教学重点与难点] 地下水资源开发利用出现的环境问题
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水资源开发利用概况
一、国外地下水资源开发利用概况
二、我国地下水资源开发利用概况
三、与地下水开发利用有关的环境问题
第二节 地下水水文学发展简史
第三节 地下水水文学的基本内容
第一章 地下水及其赋存 建议学时：5
[教学目的与要求] 理解自然界水的分布、水循环过程和水均衡方程，掌握岩土中的空隙分类、特点，掌握水在岩土中的赋存形式、岩土的水理性质，掌握含水层、隔水层及弱透水层的含义，理解包气带水、潜水、承压水的概念、特点及等水位线图，了解不同含水介质中的地下水。
[教学重点与难点] 岩土中空隙的分类，水在岩土中的赋存形式，岩土的水理性质，含水层，隔水层，弱透水层，潜水，承压水。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 自然界水的分布、循环与均衡
一、自然界水的分布
二、自然界水的循环
三、自然界的水均衡
第二节 地下水的赋存
一、岩土中的空隙
二、水在岩土中的赋存形式
三、岩土的水理性质
四、含水层、隔水层及弱透水层
第三节 不同埋藏条件下的地下水
一、包气带水
二、潜水
三、承压水
第四节 不同含水介质中的地下水
一、孔隙水
二、裂隙水
三、岩溶水
第二章 地下水的物理性质和化学成分 建议学时：4
[教学目的与要求] 理解地下水的物理性质，了解地下水的化学成分，掌握地下水化学成分的综合指标，理解地下水化学成分的形成作用与主要成因类型。
[教学重点与难点] 地下水化学成分的综合指标，地下水化学成分的形成作用
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水的物理性质
一、温度
二、颜色
三、透明度
四、嗅（气味）
五、味
六、密度和比重
七、导电性和导热性
八、放射性
第二节 地下水的化学成分
一、地下水的化学成分
二、地下水化学成分的综合指标
三、库尔洛夫式
第三节 地下水化学成分的形成作用及成因类型
一、地下水化学成分的形成作用
二、地下水化学成分的基本成因类型
三、地下水化学成分的分析内容与分类图示
第三章 地下水的补给、径流与排泄 建议学时：4
[教学目的与要求] 理解地下水的补给来源、影响补给的因素及补给量的确定方法，理解地下水排泄的主要方式、影响排泄的因素及排泄量的计算方法，掌握地下水径流方向、径流强度、径流量、径流基本类型以及影响径流的因素等。
[教学重点与难点] 地下水补给来源，地下水排泄的主要方式，地下水径流强度与径流量，地下水径流基本类型。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水的补给
一、大气降水的补给
二、地表水对地下水的补给
三、凝结水的补给
四、含水层之间的补给
五、地下水的其他补给来源
第二节 地下水的排泄
一、泉
二、泄流
三、蒸散发
四、不同含水层之间的排泄
五、人工排泄
第三节 地下水的径流
一、地下水径流方向与水交替类型
二、地下水径流强度与径流量
三、地下水径流基本类型与地下水径流系统
四、影响地下水径流的因素
第四章 地下水动态与均衡 建议学时：4
[教学目的与要求] 掌握地下水动态与均衡的基本概念，理解影响地下水动态的因素，掌握地下水动态类型及主要特征，了解地下水动态预测方法，理解地下水均衡方程及应用。
[教学重点与难点] 地下水动态与均衡的基本概念，地下水动态类型及主要特征。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水动态与均衡的基本概念
第二节 地下水动态
一、泉
二、泄流
三、蒸散发
四、不同含水层之间的排泄
五、人工排泄
第三节 地下水的径流
一、地下水径流方向与水交替类型
二、地下水径流强度与径流量
三、地下水径流基本类型与地下水径流系统
四、影响地下水径流的因素
第五章 地下水运动的基础理论 建议学时：6
[教学目的与要求] 理解地下水的状态方程，掌握储水率与储水系数，理解渗流的原理，掌握渗透速度、地下水的水头和水力坡度，理解Darcy定律的原理及其适用范围，掌握渗透率、渗透系数和导水系数，理解地下水流运动的基本方程，理解Dupuit假设、Boussinesq方程。
[教学重点与难点] 渗透速度，地下水的水力坡度，Darcy定律，Dupuit假设，Boussinesq方程。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水渗流的基本知识
一、地下水的状态方程
二、多孔介质及其性质
三、储水率与储水系数
四、渗流
五、渗透速度
六、地下水的水头和水力坡度
七、地下水流态
第二节 地下水渗流的基本定律
一、Darcy定律
二、Darcy定律的适用范围
三、非线性运动方程
四、渗透率、渗透系数和导水系数
第三节 地下水流运动的基本方程
一、渗流连续性方程
二、承压水运动的基本微分方程
三、潜水运动的基本微分方程
第六章 地下水流向完整井的运动 建议学时：6
[教学目的与要求] 理解井的分类、井的水位降深及其观测，理解承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式及公式的应用，理解Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律，学会利用Theis公式进行参数计算的方法，理解潜水流向井的非稳定运动的近似算法，降深-时间曲线的三个阶段，了解Boulton迟后排水分析法。
[教学重点与难点] 承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式，Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律，Theis公式进行参数计算的方法。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 基础知识
一、井的类型
二、水位降深及其观测
三、井结构与井内水位降深
第二节 地下水流向井的稳定流运动
一、承压井的Dupuit-Thiem公式
二、潜水井的Dupuit-Thiem公式
三、承压-潜水井的流量公式
四、Dupuit-Thiem公式的应用
第三节 承压水流向井的非稳定运动
一、Theis公式
二、Theis公式的近似表达式
三、Theis公式所反映的规律
四、Theis公式的应用
第四节 潜水流向井的非稳定运动
一、近似算法
二、Boulton迟后排水分析法
第七章 地下水流向河渠的运动 建议学时：5
[教学目的与要求] 理解河渠间潜水的稳定运动的数学模型及其解，掌握河渠间潜水运动的特点及其应用，理解河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理，理解河渠附近潜水非稳定运动的模型及其解，学会应用解计算含水层的参数。
[教学重点与难点] 河渠间潜水、河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 河渠间地下水稳定运动
一、河渠间潜水的稳定运动
二、河渠附近潜水的稳定运动
三、河渠附近承压水的稳定运动
第二节 河渠附近潜水非稳定运动
一、模型及其解
二、特定解及其水文地质意义
三、解的应用
第八章 野外试验与动态观测 建议学时：4
[教学目的与要求] 了解抽水试验的目的与分类，了解抽水孔和观测孔设计的方法，理解单孔稳定流、非稳定流抽水试验的设计原理，学会抽水试验资料的现场整理方法，了解渗水试验、钻孔注水试验和地下水示踪试验的方法，了解地下水动态监测网分类与设计方法。
[教学重点与难点] 单孔稳定流抽水试验设计，非稳定流抽水试验设计，抽水试验资料的现场整理。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 抽水试验设计与资料分析
一、抽水试验的目的
二、抽水试验的分类与选择
三、抽水孔和观测孔设计
四、单孔稳定流抽水试验设计
五、非稳定流抽水试验设计
六、抽水试验资料的现场整理
第二节 其他野外试验方法（自学）
一、渗水试验
二、钻孔注水试验
三、地下水示踪试验
第三节 动态监测网分类及其设计方法
一、动态监测网分类与监测网质量的影响因素
二、动态监测网设计方法
第九章 地下水资源评价 建议学时：4
[教学目的与要求] 掌握地下水资源的特点与地下水储量的分类，掌握补给量、储存量和可开采量的概念和计算方法，理解地下水资源评价的原则、方法和步骤，掌握水均衡法、数值法进行地下水资源量计算，了解地下水文分析法进行地下水资源量计算。
[教学重点与难点] 地下水资源的特点与分类，地下水资源评价的原则和步骤，水均衡法和数值法进行地下水资源量计算。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水资源的特点及分类
一、地下水资源的特点
二、地下水资源的分类
第二节 地下水资源评价的原则、方法和步骤
一、地下水资源评价的原则
二、地下水资源评价的方法
三、地下水资源评价的步骤
第三节 地下水资源量计算的主要方法
一、水均衡法
二、数值法
三、地下水文分析法
四、其他方法
第十章 地下水污染 建议学时：1
[教学目的与要求] 掌握地下水污染的基本概念和特点，理解地下水的主要污染源及主要的污染途径，了解地下水修复的几种处理方法。
[教学重点与难点] 地下水污染的基本概念和特点，地下水的主要污染源及污染途径。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水污染的基本概念及特点
一、地下水污染的基本概念
二、地下水污染的特点
第二节 地下水污染源及污染途径
一、地下水污染源
二、地下水污染方式
三、地下水污染途径
第三节 地下水污染修复（自学）
一、异位处理方法
二、原位处理方法
三、污染物自然衰减作用
第十一章 地下水水质评价 建议学时：2
[教学目的与要求] 学会进行饮用水水质评价，了解工业用水水质评价、农田灌溉用水水质评价和矿泉水水质评价。
[教学重点与难点] 饮用水水质评价。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 饮用水水质评价
一、饮用水的物理性质
二、溶解的普通盐类
三、微量有毒元素
四、细菌和有机污染物
第二节 工业用水水质评价（自学）
第三节 农田灌溉用水水质评价（自学）
第四节 矿泉水水质评价（自学）
第十二章 地下水资源管理 建议学时：2
[教学目的与要求] 理解地下水资源管理的基本含义，了解地下水位的控制与优化、地下水水质的改良、控制及分质供水，了解人工地下水回灌的方法及地下水库的建立和调蓄，了解水资源管理机构和水资源法律。
[教学重点与难点] 地下水资源管理的基本含义。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地下水资源管理的基本含义
第二节 地下水资源管理的主要内容
一、地下水位的控制与优化
二、地下水水质的改良、控制及分质供水
三、人工地下水回灌
四、地下水库的建立和调蓄
五、健全的水资源管理机构和合理的水资源法律
第三节 地下水资源保护
撰稿人：武玮 审核人：桑国庆
