Hydrogeology and Groundwater Modeling pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Kresic, Neven

出品人:

页数:828

译者:

出版时间:2006-10

价格:$ 146.84

装帧:HRD

isbn号码:9780849333484

丛书系列:

图书标签:

• Hydrogeology
• Groundwater
• Groundwater Modeling
• Hydrology
• Water Resources
• Environmental Science
• Geology
• Earth Science
• Civil Engineering
• Geophysics

大地的脉动：地下水流动的奥秘与管理 书籍名称： 大地的脉动：地下水流动的奥秘与管理 (暂定) 字数要求： 约1500字 --- 内容简介 本书旨在深入探讨地球上无所不在却又常常被忽视的宝贵资源——地下水。我们将带领读者从地质学的宏大叙事出发，层层剥茧，揭示地表之下水体的形成、储存、运动规律，直至其与人类社会、生态系统的复杂互动。这不是一本纯粹的理论教材，而是一部融合了前沿科学发现、经典工程实践与未来可持续发展理念的综合性著作。 第一部分：地下水世界的根基——地质与水文的交汇 地下水并非凭空出现，它的存在依赖于特定的地质环境和水文循环的完整闭环。本部分将构建读者对地下水系统的基础认知框架。 第一章：地球水圈的隐形巨库 我们将首先界定地下水的概念、分类及其在全球水资源结构中的地位。深入分析水在大气圈、水圈、岩石圈之间的动态交换过程，重点剖析渗透、入渗、补给与排泄等关键水文过程如何将地表水转化为地下水。着重阐述水循环理论的最新进展，特别是“慢水循环”在维持生态平衡中的关键作用。 第二章：岩石与孔隙的对话——含水层的形成与特征 含水层是地下水存储和流动的载体。本章将详细剖析不同岩石类型（如沉积岩、火成岩、变质岩）如何通过构造活动、风化作用和沉积作用形成具有水力学特性的孔隙和裂隙系统。我们将区分孔隙水和裂隙水含水层的差异，讲解非均质性和各向异性如何影响地下水的赋存状态。对岩性、孔隙度、渗透性和储水能力的定量描述将是本章的重点。 第三章：地下的建筑师——地质构造与水文地质单元 构造地质学在水文地质学中的应用至关重要。本章探讨断层、褶皱、岩体不连续面如何控制地下水的流向和分布，形成天然的“隔水层”或“导水通道”。通过区域地质图件的判读，读者将学习如何识别和划分主要的水文地质构造单元，理解不同构造背景下地下水的补给区、径流区和排泄区的空间配置。 第二部分：流动的物理学——地下水动力学原理 理解地下水如何运动，是进行任何有效管理和开发的前提。本部分专注于地下水流动的基本物理定律及其在不同条件下的表现。 第四章：达西定律的普适性与局限 达西定律是地下水流动的基石。本章将详尽阐述达西定律的理论基础、适用条件以及流量、水力梯度和渗透系数之间的定量关系。在此基础上，我们将深入探讨在层流和紊流过渡区域（如抽水井周围的局部高流速区）如何修正或超越达西定律的适用范围。 第五章：水力势的构建与流动方向 水力梯度和水力势是驱动地下水流动的内在动力。本章解释如何通过测井数据构建水力势面（或称等势线图），并据此判断地下水的真实流向和流速。讲解静止状态下的势场平衡与动态抽水状态下的势场扰动，为后续的抽水试验分析打下基础。 第六章：非稳定流动的时空演变 现实中的地下水抽取和补给往往是变化的。本章聚焦于非稳定流动的理论，重点阐述著名的泰思（Theis）方程及其对瞬时抽水的描述。我们将分析储存系数和导渗系数的意义，并探讨不同边界条件（如有限范围、上覆压力变化）下地下水位的动态响应机制。 第三部分：地下水的相互作用与环境控制 地下水系统是一个动态开放的系统，它与地表水体、土壤、大气以及人类活动之间存在复杂的物质交换。 第七章：地表水与地下水的交互界面 河流、湖泊和湿地是地下水系统的重要补给源或排泄区。本章分析河道渗漏、湖泊渗漏等过程的机理，探讨地下水与地表水之间的相互影响如何决定河川基流和湿地生态的健康。着重介绍河床-含水层系统的耦合分析方法。 第八章：水化学的印记——地下水质量控制 水质是地下水资源评价不可或缺的一环。本章从地球化学的角度出发，解析地下水循环过程中溶解的离子、微量元素和污染物。我们将探讨岩石风化、离子交换、氧化还原反应如何塑造地下水的化学特征（如硬度、腐蚀性、矿化度），并介绍水化学指标的经典分类方法。 第九章：从污染源到污染物迁移——地下水污染的水文地质学 随着工业化和农业集约化，地下水污染日益严峻。本章将聚焦于污染物的源头识别、迁移转化过程。详细阐述对流-弥散模型（Advection-Dispersion Model）在预测污染物羽流（Plume）运动中的应用，以及对不同污染物（如硝酸盐、有机溶剂、重金属）在含水层中的行为差异分析。 第四部分：可持续的利用与挑战 地下水资源的管理必须立足于科学评估和长远规划，以应对气候变化和人口增长带来的压力。 第十章：地下水资源评估与勘探技术 有效的资源管理始于精确的勘探。本章系统介绍现代水文地质勘探技术，包括遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）在区域水文地质调查中的应用，以及电法、电磁法等地球物理勘探方法在识别深部含水层和断裂带中的作用。重点讲解如何通过水文地质平衡法和抽水试验数据进行资源储量和可采量的科学核算。 第十一章：工程实践：井的构建与开采 钻井是人类获取地下水最直接的方式。本章详细解析不同类型井（观测井、生产井）的设计原理、施工工艺以及井体周围的渗流场控制。深入讨论抽水井周围的降深影响，以及如何通过流量控制确保井群的长期稳定运行，避免过量开采导致的地面沉降和海水入侵。 第十二章：气候变化与未来挑战 全球气候变化对地下水的补给模式、蒸散量和极端天气事件频率产生深刻影响。本章将探讨气候变化背景下，水文地质模型如何被用于预测未来地下水储量的变化趋势。最后，本书将展望地下水可持续管理策略，包括雨洪资源回灌、非常规水资源利用（如废水回用），以及构建人地和谐的地下水管理框架，确保这一“隐形生命线”的代际传承。 --- 本书特色： 本书通过对地质学基础、物理学原理和工程实践的有机结合，构建了一个全面、深入的地下水科学知识体系。内容覆盖从宏观区域水文地质单元划分到微观孔隙尺度水流模拟的各个层面，力求使读者不仅理解“地下水在哪里”、“它如何流动”，更能掌握“我们应如何负责任地使用它”的决策能力。语言力求精确严谨，图例丰富详实，旨在成为水文地质、环境工程、地质学专业人士及政策制定者的重要参考读物。

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说实话，这本书的阅读体验是充满挑战，但又极其令人振奋的。它的行文风格非常学术化，几乎没有为了迎合初学者而简化的部分，大量的脚注和参考文献列表构建了一个庞大的知识网络，让人忍不住想去深挖每一个引用的原始文献。对于那些希望在地下水动力学领域做出原创性研究的人来说，这本书简直就是一份无价的路线图。我个人对书中关于“非常规”流动机制的讨论印象深刻，比如对非达西流动（高梯度或低渗透介质中的流动）、毛细管现象在 vadose 区的影响，以及在裂隙岩溶系统中如何应用双孔隙模型（Dual Porosity Models）的详细论述。这些内容往往是初级教材中一带而过甚至完全忽略的“灰色地带”。作者在讲解这些复杂模型时，总是能清晰地指出当前模型的局限性以及未来研究的方向，这对于激发研究生的创新思维非常有帮助。比如，关于污染物迁移部分，它对双重孔隙介质中对流-弥散-吸附过程的耦合模拟给出了非常详尽的数学描述，这远比市面上任何一本专门的环境地球化学书都要深入。读完这部分，我感觉自己对地下水污染的“滞后效应”有了更深层次的理解。

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这本书的排版和图表设计虽然略显陈旧，但信息密度极高，每一页都值得细细品味。我发现它在水文地质调查方法论上的介绍也极为详尽和系统化。它不是简单地介绍抽水试验或物探方法，而是将这些调查手段的局限性与数值模型的需求紧密结合起来。比如，在描述地下水勘探井网设计时，作者阐述了如何根据预期的水力梯度分布和参数空间变异性，来设计一个最能有效约束模型参数的试验方案，而不是仅仅为了获取几个水头数据点。它将“数据采集”提升到了“优化实验设计”的高度。此外，书中对地下水资源评估的伦理和可持续性问题的探讨也令人耳目一新。它不仅关注如何准确预测水量，更关注如何在预测结果不确定的前提下，制定出既能满足用水需求又不会过度消耗含水层的管理策略。这种将硬科学（数学和物理）与软科学（管理和决策）相结合的视角，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于如何负责任地管理地球宝贵水资源的行动指南。

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我一直觉得市面上大多数水文地质学的书，要么过于侧重基础的岩石学和水化学，要么干脆沦为软件操作手册，真正能把宏观的区域水文地质特征与微观的孔隙尺度流动机制有效衔接起来的凤毛麟角。这本书的厉害之处恰恰在于它构建了一个无缝衔接的知识链条。它从最基础的达西定律出发，稳步过渡到区域尺度的水均衡方程，但关键在于，它在每一步都引入了不确定性分析。例如，在讲解瞬态流动方程时，作者没有回避参数（如储水系数、渗透系数）测量的误差和空间异质性对长期预测的影响。书中关于贝叶斯反演方法的引入，虽然数学上相当复杂，但其核心思想——如何利用少量观测数据来校准和更新大量未知参数——对于我们处理大型流域地下水资源评估项目至关重要。我特别喜欢其中一个案例分析，那是关于一个城市化区域的地下水回灌项目，作者详细展示了如何通过敏感性分析来确定哪些参数对预测的长期水位影响最大，从而指导现场勘探的重点。这使得这本书的实用价值远远超出了理论探讨的范畴，它提供的思维框架，是指导实际工程决策的利器。这本书的深度和广度，完全配得上其厚重的篇幅。

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这本《Hydrogeology and Groundwater Modeling》简直是地下水研究领域的圣经！我花了整整一个周末才读完前三分之一，但已经感觉到自己的认知被彻底颠覆了。书中的理论推导部分极其严谨，每一个公式的出现都伴随着清晰的物理背景解释，这一点对于我这种更偏向应用实践的工程师来说简直是福音。尤其是关于多孔介质渗透率各向异性的讨论，作者没有停留在教科书式的简单描述，而是深入剖析了不同地质构造下渗透率张量的主轴方向如何影响地下水流动的实际路径。我尤其欣赏它对数值模拟方法论的深度剖析，它并没有简单地罗列MODFLOW或者FEFLOW的输入参数，而是花了大篇幅讲解有限差分法和有限元法的收敛性、稳定性和网格划分对结果精度的影响。记得有一次我在处理一个复杂的含水层补给区边界条件时遇到了收敛困难，书里关于非线性方程组求解算法（如牛顿法、达尔西迭代法）的对比分析，直接指明了在特定水力梯度条件下应该优先考虑哪种预条件子。这不仅仅是一本描述工具的书，它更像是在教你如何真正理解模型背后的数学骨架，确保你能够识别并修复模型输出中的物理谬误。读完这部分，我感觉自己看地下水流场图的眼光都变得锐利了许多，不再满足于“看起来合理”，而是追求“物理上必然”。

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我尝试将这本书推荐给几位不同背景的同行。对于初入该领域的学生来说，他们可能会觉得开篇的数学推导有些吃力，但如果能坚持下来，他们会发现这本书为他们打下的基础是如此的坚实和全面。而对于我这种有多年现场经验的专家而言，这本书提供了将多年来的经验“理论化”和“系统化”的工具。我尤其欣赏它对模型简化假设的批判性审视。作者反复提醒读者，任何模型都是对现实的简化，而过度依赖复杂模型而忽视了地质背景的复杂性往往是导致预测失败的根源。书中关于多尺度问题的探讨非常精彩，它解释了为什么在小尺度上精确的参数在宏观尺度上可能不再适用，以及如何通过分层建模（Hierarchical Modeling）来桥接这些尺度差异。这种对模型适用边界的清晰界定，避免了许多实际工作中因错误应用模型而产生的灾难性后果。总而言之，这本书的价值在于它不仅教会了读者“如何做计算”，更重要的是教会了读者“应该思考什么”，以及“何时不应该相信计算结果”。这是一部真正的里程碑式的著作。

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