Groundwater Geochemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Merkel

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:HRD

isbn号码:9783540241959

丛书系列:

图书标签:

• 地球化学
• 地下水
• 水文地质
• 环境科学
• 地球科学
• 水质
• 同位素地球化学
• 水化学
• 污染
• 地球物理化学

现代水文地质学：从基础理论到前沿应用 本书深入探讨了水文地质学的核心原理、先进技术以及在当代环境挑战中的实际应用。 本书旨在为地质学、环境科学、土木工程以及水资源管理等领域的学生、研究人员和专业人士提供一个全面而深入的知识框架，涵盖了从地下水流动的基本物理机制到复杂水化学过程的深入分析。 第一部分：水文地质学基础 第一章：水文循环与地下水系统 本章首先回顾了全球水文循环的宏观视图，重点剖析了降水、入渗、蒸散发等过程如何影响地下水的补给。随后，详细阐述了含水层的概念、分类（孔隙型、裂隙型和岩溶型），并引入了重要的地下水文参数，如渗透系数、储水系数和比释水系数。通过对区域地下水系统进行空间划分（如补给区、径流区、排泄区），读者将建立起对地下水作为一个动态系统的基本认知。我们采用经典的达西定律作为基础，探讨其适用范围和局限性，并引入更复杂的非饱和带流动理论，为后续的定量分析打下基础。 第二章：地下水动力学与流场模拟 本章聚焦于地下水的运动规律。详细介绍了地下水流动的基本方程，包括在恒定流和非恒定流条件下的解析解和数值解方法。通过对拉普拉斯方程和泰斯勒方程的深入讨论，解释了如何描述地下水在不同边界条件下的势场分布。此外，本章专门开辟章节探讨了多孔介质中的边界条件设置（如定势边界、定流量边界和自由面边界）的实际意义。在应用方面，本章引入了有限差分法和有限元法在建立二维和三维地下水流模型中的基本流程，并通过实际案例展示了如何利用这些模型预测水位变化和流线路径。 第三章：水岩相互作用与地下水化学基础 本章是连接水文地质学与地球化学的桥梁。我们将地下水视为一个开放的地球化学系统，探讨水体与围岩（如硅酸盐岩、碳酸盐岩、黏土矿物）在地球化学反应中的相互作用。详细阐述了溶解-沉淀、离子交换、络合作用等关键反应类型，并引入了矿物溶解度、离子活度以及饱和指数的概念。通过对水化学参数的测量和解释，如pH值、电导率、离子比值，读者将学会如何初步判断地下水的来源、流经路径以及水岩反应的程度。此外，本章还涉及了气体在水中的溶解（如CO2、CH4）对水化学特征的影响。 第二部分：环境水文地质学与污染物迁移 第四章：地下水污染源识别与传输机制 本章将理论知识应用于环境问题。首先，系统梳理了主要的地下水污染源类型，包括点源（如渗漏的储罐）、面源（如农业径流）和线源（如污染河流）。重点讲解了污染物在地下水中的主要传输机制：对流、弥散（包括机械弥散和分子扩散）以及吸附/解吸过程。通过对弥散系数的分解和讨论，强调了介质异质性在控制污染物羽流形态中的决定性作用。本章还介绍了污染物在地下水环境中可能发生的生物降解和化学转化过程。 第五章：污染物迁移数值模拟与风险评估 本章侧重于先进的定量分析工具。详细介绍了对流-弥散方程（Advection-Dispersion Equation, ADE）的推导及其在污染物迁移模拟中的应用。内容涵盖了一维、二维乃至三维的污染物浓度场模拟方法。重点介绍了基于有限元方法的污染物传输模型（如MODFLOW/MT3DMS的耦合应用），并强调了敏感性分析和参数反演在提高模型可靠性中的重要性。在风险评估方面，本章讲解了如何结合地下水流动模型和传输模型，计算污染物到达敏感受体的概率和剂量，从而进行人居环境和生态系统的风险量化。 第六章：非常规水文地质环境：岩溶与裂隙系统 传统的孔隙介质模型难以准确描述岩溶地貌和基岩裂隙系统中的水流和物质传输。本章专门针对这些复杂介质进行深入分析。在岩溶系统中，我们将重点研究快速汇流（通道流）的特性、水文连通性的表征方法，以及溶蚀作用对系统结构的影响。在裂隙岩体中，本章详细阐述了双重介质模型（如双孔隙模型和双裂隙模型），比较了单裂隙模型与矩阵-裂隙系统间的物质交换机制，并探讨了如何利用地球物理方法（如电磁法和探地雷达）来识别深部裂隙网络。 第三部分：水文地质学的前沿技术与应用 第七章：水文地球化学示踪技术 为了准确解译地下水系统的复杂性，示踪技术至关重要。本章系统介绍了人工示踪剂（如荧光染料、惰性气体）在现场试验中的应用，包括如何设计试验、采集数据以及解释水力连通性。同时，详细阐述了天然同位素示踪剂的应用，包括稳定同位素（如氧、氢同位素）在水团混合、补给来源分析和水温重建中的作用，以及放射性同位素（如氚、氡、碳-14）在测定地下水年龄和揭示水文地质过程时间尺度上的独特价值。 第八章：地下水资源可持续管理与工程实践 本章将水文地质学知识应用于实际管理决策。首先，讨论了地下水资源潜力评估的方法，包括基于水量平衡和水动力模型的区域评估。重点分析了过度开采导致的后果，如地面沉降和海水入侵。在海岸带水文地质管理方面，详细介绍了咸潮入侵的机理、预测模型以及抗盐水入侵的工程措施（如人工回灌和控制泵取）。此外，本章还探讨了地下水人工回灌技术（MAR）在水资源调蓄、水质改善和地面沉降控制中的应用原理和工程设计要点。 第九章：地球物理方法在水文地质勘探中的整合应用 现代水文地质勘探高度依赖于非接触式和半接触式地球物理技术。本章深入介绍了几种关键方法：电法勘探（如电阻率法、激发极化法）如何识别含水层界面和黏土覆盖层；电磁法（如TEM、TDEM）如何探测地下水深度和咸化程度；地震勘探如何提供浅层地层结构信息。本章强调了多方法数据融合的重要性，并展示了如何将地球物理数据约束到水文地质模型中，以提高对地下系统三维结构的认识精度，从而指导钻井和监测井的部署。 结论：未来水文地质学面临的挑战与机遇 本书最后对水文地质学在气候变化背景下面临的挑战进行了展望，包括极端天气事件对补给的影响、新兴污染物（如微塑料、药品残留）的迁移风险，以及大数据和人工智能技术在复杂地下水系统模拟中的潜力。本书力求为读者提供一个全面、深入且注重实践应用的知识体系，助力解决全球复杂的水资源和环境问题。

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