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第1章 水资源与水循环1

1.1 水资源1

1.2 水文学和水文地质学3

1.2.1 水文学和水文地质学概念3

1.2.2 水文地质学发展简史3

1.2.3 水文地质学与其他地质学科的联系4

1.3 水循环4

1.4 与水循环有关的要素5

1.4.1 降水5

1.4.2 蒸发和蒸腾7

1.4.3 融雪9

1.4.4 入渗和径流10

1.4.5 河川径流与基流11

1.5 水文过程14

第2章 含水层介质的特性15

2.1 岩土体的孔隙性15

2.1.1 孔隙度和有效孔隙度15

2.1.2 沉积岩的孔隙性16

2.1.3 火山岩和变质岩的孔隙性17

2.2 渗透率和渗透系数17

2.2.1 Darcy试验17

2.2.2 岩体的渗透系数和渗透率20

2.2.3 渗透系数的测定21

2.2.4 各向异性材料的Darcy方程24

2.3 含水层类型及其非均质性25

2.3.1 含水层的类型和特点25

2.3.2 非均质介质中的渗透系数的确定26

2.4 压缩性和有效应力28

2.4.1 水的压缩性28

2.4.2 Terzaghi有效应力和岩体基质的压缩性29

2.4.3 含水层的导水系数和储水系数33

2.4.4 给水度和持水度33

第3章 地下水流运动的基本规律35

3.1 饱和带中的地下水流运动方程35

3.1.1 质量守恒定律35

3.1.2 承压含水层的水流控制方程36

3.1.3 潜水含水层的水流控制方程38

3.1.4 越流含水层的水流控制方程40

3.2 流线和流网41

3.2.1 流线42

3.2.2 流网42

3.3 裂隙岩体中的地下水流43

3.3.1 典型单元体与尺度效应43

3.3.2 单裂隙和网络裂隙中的水流运动规律45

3.3.3 裂隙岩体渗透张量49

3.4 非饱和带水流运动规律50

3.4.1 非饱和带水流的基本概念50

3.4.2 毛细现象52

3.4.3 土壤水及其特征曲线53

3.4.4 非饱和水流运动控制方程56

第4章 水文地质试验模型方法及应用57

4.1 水文地质试验的原型地质模型57

4.2 常规的水文地质试验步骤和方法59

4.2.1 Theis非稳定流抽水试验法59

4.2.2 Jacob直线求解法64

4.2.3 水位恢复法66

4.2.4 Hantush-Jacob越流含水层法67

4.3 单孔试验71

4.3.1 定流量抽水试验71

4.3.2 定水头试验72

4.3.3 微水试验72

4.3.4 多次降深抽水试验76

4.3.5 非完整井流问题78

4.4 群孔抽水试验和叠加原理80

4.5 水文地质试验的现场应用81

4.5.1 含水层试验设计81

4.5.2 基坑降水试验设计82

第5章 区域地下水流系统及水资源85

5.1 地下水流盆地85

5.1.1 区域地下水流的数学分析86

5.1.2 盆地地质特性对地下水流的影响89

5.2 补给和排泄92

5.2.1 补给92

5.2.2 排泄94

5.3 地下水和地表水的相互作用96

5.4 淡水和咸水的相互作用98

5.4.1 概述98

5.4.2 淡水和咸水相互作用的基本理论99

5.5 地下水资源的开发和管理103

5.5.1 天然含水层的动态平衡103

5.5.2 地下水均衡104

5.5.3 地下水资源管理的策略104

第6章 地下水运动数值模拟方法110

6.1 概述110

6.2 有限差分法111

6.2.1 稳定流问题（拉普拉斯方程）的有限差分法112

6.2.2 稳定流问题（泊松方程）的有限差分法114

6.2.3 非稳定流问题的有限差分法115

6.2.4 边界条件119

6.2.5 有限差分模拟软件（MODFLOW）介绍122

6.3 有限单元法126

6.3.1 稳定流问题的有限单元法126

6.3.2 非稳定流问题的有限单元法134

6.4 特征有限元法140

6.4.1 特征有限元原理140

6.4.2 特征点p与单元网格的关系143

第7章 水文地质模型参数反分析145

7.1 概述145

7.2 模型误差来源146

7.2.1 水头误差146

7.2.2 流量误差147

7.3 模型参数反演的适定性和方法147

7.3.1 参数反问题的适定性149

7.3.2 试错法150

7.3.3 参数自动寻优法150

7.4 目标函数166

7.5 参数敏感性分析、模型验证及预测169

7.6 遗传算法在反演水文地质参数中的应用170

第8章 地下水化学和水质特征174

8.1 地下水中的化学组分174

8.2 水中的化学反应类型176

8.2.1 同离子效应178

8.2.2 离子交换178

8.2.3 酸碱反应179

8.2.4 溶解与沉淀182

8.2.5 氧化-还原反应184

8.2.6 表面反应187

8.2.7 络合反应190

8.3 碳酸盐平衡192

8.3.1 碳酸盐反应192

8.3.2 一定CO2分压作用下的碳酸盐平衡194

8.4 同位素水文学195

8.4.1 稳定同位素195

8.4.2 放射性衰减197

8.4.3 放射性同位素的测龄198

8.5 水化学分析结果199

8.5.1 Piper三线图200

8.5.2 饼图201

8.5.3 Stiff模式202

8.5.4 Schoeller半对数图203

第9章 地下水中的污染物204

9.1 污染物运移的过程204

9.1.1 对流204

9.1.2 扩散205

9.1.3 延迟207

9.1.4 弥散209

9.2 地下水污染和示踪试验216

9.2.1 污染物类型217

9.2.2 示踪剂和示踪剂试验219

9.3 多相流中污染物问题222

9.3.1 基本概念222

9.3.2 LNAPL和DNAPL污染226

9.4 地下水中污染物监测方法和修复231

9.4.1 污染物间接监测方法231

9.4.2 修复方法233

第10章 地下水中污染物运移模拟239

10.1 溶质运移方程239

10.1.1 对流-扩散方程239

10.1.2 对流-弥散方程240

10.1.3 对流-弥散-反应方程242

10.2 溶质运移方程的解析解245

10.2.1 一维溶质运移方程的解析解245

10.2.2 三维溶质运移方程的解析解252

10.3 溶质运移方程的数值解254

10.3.1 边界和初始条件254

10.3.2 数值解256

参考文献258