地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《武漢大學(xué)百年名典：地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)》系統(tǒng)地介紹了松散巖層中地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)的理論與方法。全書(shū)共分7章，依次介紹了地下水資源的概念及地下水運(yùn)動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移的基本微分方程，不同水文地質(zhì)條件下單井抽水和群井抽水或注水時(shí)地下水非穩(wěn)定流計(jì)算方法，河渠水位變動(dòng)影響下附近地下水動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法，降雨、灌水入滲和潛水蒸發(fā)影響下地下水非穩(wěn)定流計(jì)算問(wèn)題，地下水非穩(wěn)定流的數(shù)值計(jì)算方法，以及地下水資源評(píng)價(jià)的多年均衡和非穩(wěn)定流計(jì)算方法，相關(guān)部分還有相應(yīng)的圖表和例題。 《武漢大學(xué)百年名典：地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)》可以供水文地質(zhì)、農(nóng)田水利、地下水文，工程勘察等專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員和高等學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師參考，也可以作為高等學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的教材。 張蔚榛，男，（1923-2012年），出生于河北省唐山市豐南區(qū)，是我國(guó)著名的水利學(xué)家、教育家，國(guó)際知名的地下水及農(nóng)田灌溉、排水專(zhuān)家，武漢大學(xué)教授，中國(guó)工程院院士。 張蔚榛先生1941年就讀于北京大學(xué)工學(xué)院土木工程系，畢業(yè)后留校任教。1947年，在擔(dān)任《初等流體力學(xué)》課程輔導(dǎo)工作中對(duì)水利工程產(chǎn)生興趣。1951年，因業(yè)務(wù)能力出眾，被首批選派往前蘇聯(lián)深造，師從號(hào)稱(chēng)“水利土壤改良之父”的通訊院士考斯加可夫教授。1955年以?xún)?yōu)異的成績(jī)?nèi)〉酶辈┦繉W(xué)位，其學(xué)位論文得到前蘇聯(lián)地下水滲流計(jì)算學(xué)術(shù)界的高度評(píng)價(jià)，該學(xué)位論文的主要內(nèi)容被收錄入前蘇聯(lián)科學(xué)院出版的《灌溉對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響》論文集中。1955年回國(guó)后由國(guó)家教育部分配至原武漢水利學(xué)院從事教學(xué)科研工作，1956年加入中國(guó)共產(chǎn)黨，1981年被評(píng)為我國(guó)首批博士研究生導(dǎo)師，1989年榮獲國(guó)務(wù)院嘉獎(jiǎng)，1997年當(dāng)選中國(guó)工程院...(展開(kāi)全部) 張蔚榛，男，（1923-2012年），出生于河北省唐山市豐南區(qū)，是我國(guó)著名的水利學(xué)家、教育家，國(guó)際知名的地下水及農(nóng)田灌溉、排水專(zhuān)家，武漢大學(xué)教授，中國(guó)工程院院士。 張蔚榛先生1941年就讀于北京大學(xué)工學(xué)院土木工程系，畢業(yè)后留校任教。1947年，在擔(dān)任《初等流體力學(xué)》課程輔導(dǎo)工作中對(duì)水利工程產(chǎn)生興趣。1951年，因業(yè)務(wù)能力出眾，被首批選派往前蘇聯(lián)深造，師從號(hào)稱(chēng)“水利土壤改良之父”的通訊院士考斯加可夫教授。1955年以?xún)?yōu)異的成績(jī)?nèi)〉酶辈┦繉W(xué)位，其學(xué)位論文得到前蘇聯(lián)地下水滲流計(jì)算學(xué)術(shù)界的高度評(píng)價(jià)，該學(xué)位論文的主要內(nèi)容被收錄入前蘇聯(lián)科學(xué)院出版的《灌溉對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響》論文集中。1955年回國(guó)后由國(guó)家教育部分配至原武漢水利學(xué)院從事教學(xué)科研工作，1956年加入中國(guó)共產(chǎn)黨，1981年被評(píng)為我國(guó)首批博士研究生導(dǎo)師，1989年榮獲國(guó)務(wù)院嘉獎(jiǎng)，1997年當(dāng)選中國(guó)工程院院士。 張蔚榛先生長(zhǎng)期從事地下水滲流、地下水資源及農(nóng)田灌溉、排水等方面的學(xué)術(shù)研究，碩果累累。其成就主要包括： 推導(dǎo)了不同的農(nóng)田灌排田間工程邊界條件下地下水運(yùn)動(dòng)計(jì)算公式，處于當(dāng)時(shí)的國(guó)際領(lǐng)先地位，該套理論公式使得農(nóng)田灌溉、排水工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和實(shí)用性，該成果獲國(guó)家教育委員會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 科學(xué)地概括和統(tǒng)一了地下水資源的概念；在參加華北平原地下水開(kāi)發(fā)利用的研究實(shí)踐中發(fā)展了地下水資源評(píng)估理論；推導(dǎo)了復(fù)雜地層條件下水井水力學(xué)計(jì)算方法；提出了“我國(guó)北方平原地區(qū)地下水的開(kāi)發(fā)應(yīng)把重點(diǎn)放在開(kāi)采淺層地下水資源”的論斷，對(duì)我國(guó)華北平原及類(lèi)似地區(qū)的地下水資源合理開(kāi)發(fā)利用起到了重要的指導(dǎo)作用，該研究成果榮獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。 在我國(guó)率先應(yīng)用勢(shì)能理論研究飽和-非飽和土壤水分運(yùn)動(dòng)，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，解決了大量灌溉、排水及鹽堿地改良中的科學(xué)難題，引領(lǐng)了當(dāng)時(shí)農(nóng)田水利學(xué)科的前沿，拓展了農(nóng)田水利學(xué)科的理論體系。 將溶質(zhì)運(yùn)移理論應(yīng)用于鹽堿地改良以及控制農(nóng)田化肥流失等問(wèn)題的研究，開(kāi)辟了農(nóng)田水利學(xué)科在環(huán)境學(xué)方面新的研究方向。對(duì)黃、淮、海平原次生鹽堿化的治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等起到了重要作用。為表彰張蔚榛先生在黃、淮、海平原治理中的杰出貢獻(xiàn)，于1989年張蔚榛先生被授予國(guó)務(wù)院二級(jí)嘉獎(jiǎng)。2100433B

圖書(shū)目錄

1 地下水文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 地下水含義簡(jiǎn)釋

1.1.1 潛水

1.1.2 承壓水

1.1.3 土壤水

1.2 地下水文學(xué)研究對(duì)象

1.3 地下水運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律

1.4 非飽和帶土壤水的運(yùn)動(dòng)

1.4.1 非飽和帶的進(jìn)一步說(shuō)明

1.4.2 土壤水分特性曲線(xiàn)

1.4.3 土壤水運(yùn)動(dòng)的基本方程

1.4.4 垂直水流的非穩(wěn)定流方程

2 地下水計(jì)算參數(shù)

2.1 給水度

2.1.1 給水度的幾個(gè)主要概念

2.1.2 測(cè)定方法

2.1.3 實(shí)例分析

2.1.4 五道溝地區(qū)μ值綜合比較

2.1.5 各種巖土給水度的參考值

2.2 降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.2.1 計(jì)算Pr的常用方法

2.2.2 降雨人滲補(bǔ)給系數(shù)的計(jì)算

2.2.3 實(shí)例分析

2.2.4 各種巖性的降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.3 潛水蒸發(fā)系數(shù)

2.3.1 常用方法

2.3.2 實(shí)例分析

2.3.3 不同區(qū)域的潛水蒸發(fā)系數(shù)

2.4 灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.4.1 黏性土的灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.4.2 砂性土的灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.4.3 各種巖性的灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)

2.5 河渠滲漏補(bǔ)給系數(shù)及渠系有效利用系數(shù)

2.5.1 自由滲漏時(shí)的計(jì)算方法

2.5.2 頂托滲漏時(shí)的計(jì)算方法

2.5.3 渠系有效利用系數(shù)

2.6 滲透系數(shù)與導(dǎo)水系數(shù)

2.6.1 滲透系數(shù)

2.6.2 導(dǎo)水系數(shù)

2.7 作物對(duì)降雨的有效利用系數(shù)和對(duì)地下水的利用系數(shù)

2.7.1 作物對(duì)降雨的有效利用系數(shù)

2.7.2 作物對(duì)地下水的利用系數(shù)

2.8 抽水試驗(yàn)法測(cè)定系數(shù)

2.8.1 穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)法

2.8.2 非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)——泰斯法

2.8.3 非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)——雅各布法

2.8.4 非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)——布爾頓法

2.8.5 抽水試驗(yàn)法的應(yīng)用條件與參數(shù)測(cè)定和改進(jìn)

2.9 參數(shù)測(cè)定應(yīng)注意的問(wèn)題

2.10 注記

3 平原淺層地下水資源數(shù)量評(píng)價(jià)

3.1 地下水補(bǔ)給量計(jì)算

3.1.1 降水入滲補(bǔ)給量

3.1.2 河渠湖庫(kù)滲漏補(bǔ)給量

3.1.3 山前與區(qū)外側(cè)向補(bǔ)給量

3.1.4 渠灌田間入滲補(bǔ)給量

3.1.5 灌溉入滲補(bǔ)給量

3.1.6 越流補(bǔ)給量

3.2 地下水排泄量計(jì)算

3.2.1 潛水蒸發(fā)量

3.2.2 其他排泄量

3.3 地下水資源量和水資源總量

3.3.1 地下水資源量

3.3.2 水資源總量

3.4 地下水可開(kāi)采量計(jì)算

3.4.1 地下水可開(kāi)采量概述

3.4.2 地下水可開(kāi)采量的幾種計(jì)算方法

3.4.3 多年調(diào)節(jié)計(jì)算法

3.4.4 可開(kāi)采系數(shù)的綜合分析

4 平原區(qū)深層地下水和山丘區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介

4.1 平原區(qū)深層地下水資源評(píng)價(jià)

4.2 山丘區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)

5 地下水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)

5.1 地下水的主要性質(zhì)

5.2 地下水質(zhì)量分類(lèi)

5.2.1 地下水質(zhì)量分類(lèi)概述

5.2.2 地下水質(zhì)量分類(lèi)指標(biāo)

5.3 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

5.3.1 地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)

5.3.2 地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

5.4 幾類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)綜述

5.5 地下水質(zhì)量趨勢(shì)變化分析

5.5.1 簡(jiǎn)單計(jì)算法

5.5.2 回歸分析法——手算法

5.5.3 回歸分析法——采用Excel計(jì)算

附錄A 深層地下水資源的分類(lèi)屬性與分析評(píng)價(jià)

附錄B 水文頻率計(jì)算

附錄C r分布離均系數(shù)φ值表

附錄D r分布模比系數(shù)K值表

參考文獻(xiàn)2100433B

正文

補(bǔ)給量計(jì)算 　主要計(jì)算:①降水入滲補(bǔ)給量,是潛水分布區(qū)的主要補(bǔ)給量。通常用降水量、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)和計(jì)算區(qū)面積相乘求得。②灌溉水入滲補(bǔ)給量，用灌溉季節(jié)的灌溉定額、灌溉水入滲補(bǔ)給系數(shù)和計(jì)算區(qū)面積相乘求得。③地表水入滲補(bǔ)給量，指河、渠、湖、塘等地表水體中的水對(duì)地下水的補(bǔ)給量。河、渠對(duì)地下水的補(bǔ)給量可用開(kāi)采區(qū)段河渠上下游斷面實(shí)測(cè)的流量之差估算。湖、塘水對(duì)地下水的補(bǔ)給量可用水量平衡公式大致計(jì)算。兩者也可根據(jù)不同的具體條件，用地下水動(dòng)力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。④越流補(bǔ)給量，根據(jù)相鄰含水層之間弱透水層的水力坡度和垂向滲透系數(shù)，用達(dá)西定律計(jì)算開(kāi)采狀態(tài)下的越流補(bǔ)給量。⑤地下水流入量，這是從上游邊界流進(jìn)水源地含水層的地下徑流量，一般按達(dá)西定律計(jì)算。

儲(chǔ)存量計(jì)算 　主要有：①容積儲(chǔ)存量，指含水層空隙所儲(chǔ)存的重力水體積。由含水層體積與給水度相乘求得。對(duì)潛水和承壓水都適用。②彈性?xún)?chǔ)存量，指承壓水面降到含水層頂板時(shí)承壓含水層中彈性釋放出來(lái)的水量。由釋水系數(shù)、承壓水頭高度和承壓含水層計(jì)算面積相乘求得。

排泄量計(jì)算 　主要計(jì)算：①開(kāi)采量。常用的公式有：裘布衣（單井穩(wěn)定流）公式，即

潛水時(shí)

承壓水時(shí)

泰斯（單井非穩(wěn)定流）公式，即

M.S.漢圖什和C.E.雅各布越流情況下的單井非穩(wěn)定流公式，即

式中Q為單井開(kāi)采量 （米3/日）；K為含水層滲透系數(shù)（米/日）;δp為抽水前潛水含水層的厚度（米）；δ為承壓水含水層厚度（米）；Δh為抽水井或觀(guān)測(cè)井的水位降深，即抽水前的水位和抽水時(shí)水位的差值（米）;R為抽水井影響半徑（米）;r為抽水井井孔半徑或計(jì)算點(diǎn)與抽水井的距離(米);T為含水層導(dǎo)水系數(shù)(米2/日);W(u)為泰斯井函數(shù)；為越流井函數(shù)。群井抽水時(shí)，可根據(jù)相應(yīng)條件下的單井公式，按疊加原理計(jì)算。此外，地下水水量平衡方程式也是計(jì)算開(kāi)采量的重要公式。②潛水蒸發(fā)量。見(jiàn)潛水蒸發(fā)。③越流排泄量。計(jì)算方法和越流補(bǔ)給量相同。④地下水流出量。計(jì)算方法和地下水流入量相同。

水位計(jì)算 　前述計(jì)算開(kāi)采量的公式，都可用來(lái)計(jì)算地下水水位。當(dāng)開(kāi)采量Q已知時(shí)，可算出水位降深Δh值。開(kāi)采前的水位減去水位降深，即為開(kāi)采時(shí)的水位。

地下水污染計(jì)算 　根據(jù)地下水水質(zhì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算。

參數(shù)計(jì)算 　主要有：①滲透系數(shù)。主要根據(jù)穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)所得到的水位(或降深)和流量資料，利用裘布衣公式、泰斯公式等求出。②導(dǎo)水系數(shù)。用滲透系數(shù)乘以含水層厚度即得。③給水度。確定方法見(jiàn)給水度。④釋水系數(shù)。是表示承壓水含水層釋水能力的數(shù)量指標(biāo)，也稱(chēng)貯水系數(shù)或彈性給水度。其值為單位面積的承壓水含水層，當(dāng)承壓水面下降一個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)所能釋出的水量。但是承壓含水層的釋水原因與潛水含水層的給水原因不同，前者不是由于重力而是由于水頭降低造成的含水層的壓縮和水的彈性膨脹，故稱(chēng)彈性釋水。彈性釋水是瞬時(shí)完成的，沒(méi)有時(shí)間遲后。它的確定方法主要用非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)資料，根據(jù)泰斯公式用配線(xiàn)法或圖解等方法求出?！?0世紀(jì)60年代中期以來(lái)，地下水計(jì)算的方法和手段有較大的進(jìn)展，電子計(jì)算機(jī)得到廣泛的應(yīng)用，除了解析法外，有限差分法、有限單元法、邊界積分法等越來(lái)越多地進(jìn)入地下水計(jì)算領(lǐng)域，解決了許多復(fù)雜條件下的地下水計(jì)算問(wèn)題，成為行之有效的計(jì)算方法。

參考書(shū)目

薛禹群、朱學(xué)愚編著：《地下水動(dòng)力學(xué)》 ，地質(zhì)出版社，北京，1979。

張蔚榛主編：《地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)》，科學(xué)出版社，北京，1983。