Groundwater Geochemistry pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Merkel

出品人:

頁數:200

译者:

出版時間:

價格:$ 111.87

裝幀:HRD

isbn號碼:9783540241959

叢書系列:

圖書標籤:

• 地球化學
• 地下水
• 水文地質
• 環境科學
• 地球科學
• 水質
• 同位素地球化學
• 水化學
• 汙染
• 地球物理化學

現代水文地質學：從基礎理論到前沿應用 本書深入探討瞭水文地質學的核心原理、先進技術以及在當代環境挑戰中的實際應用。 本書旨在為地質學、環境科學、土木工程以及水資源管理等領域的學生、研究人員和專業人士提供一個全麵而深入的知識框架，涵蓋瞭從地下水流動的基本物理機製到復雜水化學過程的深入分析。 第一部分：水文地質學基礎 第一章：水文循環與地下水係統 本章首先迴顧瞭全球水文循環的宏觀視圖，重點剖析瞭降水、入滲、蒸散發等過程如何影響地下水的補給。隨後，詳細闡述瞭含水層的概念、分類（孔隙型、裂隙型和岩溶型），並引入瞭重要的地下水文參數，如滲透係數、儲水係數和比釋水係數。通過對區域地下水係統進行空間劃分（如補給區、徑流區、排泄區），讀者將建立起對地下水作為一個動態係統的基本認知。我們采用經典的達西定律作為基礎，探討其適用範圍和局限性，並引入更復雜的非飽和帶流動理論，為後續的定量分析打下基礎。 第二章：地下水動力學與流場模擬 本章聚焦於地下水的運動規律。詳細介紹瞭地下水流動的基本方程，包括在恒定流和非恒定流條件下的解析解和數值解方法。通過對拉普拉斯方程和泰斯勒方程的深入討論，解釋瞭如何描述地下水在不同邊界條件下的勢場分布。此外，本章專門開闢章節探討瞭多孔介質中的邊界條件設置（如定勢邊界、定流量邊界和自由麵邊界）的實際意義。在應用方麵，本章引入瞭有限差分法和有限元法在建立二維和三維地下水流模型中的基本流程，並通過實際案例展示瞭如何利用這些模型預測水位變化和流綫路徑。 第三章：水岩相互作用與地下水化學基礎 本章是連接水文地質學與地球化學的橋梁。我們將地下水視為一個開放的地球化學係統，探討水體與圍岩（如矽酸鹽岩、碳酸鹽岩、黏土礦物）在地球化學反應中的相互作用。詳細闡述瞭溶解-沉澱、離子交換、絡閤作用等關鍵反應類型，並引入瞭礦物溶解度、離子活度以及飽和指數的概念。通過對水化學參數的測量和解釋，如pH值、電導率、離子比值，讀者將學會如何初步判斷地下水的來源、流經路徑以及水岩反應的程度。此外，本章還涉及瞭氣體在水中的溶解（如CO2、CH4）對水化學特徵的影響。 第二部分：環境水文地質學與汙染物遷移 第四章：地下水汙染源識彆與傳輸機製 本章將理論知識應用於環境問題。首先，係統梳理瞭主要的地下水汙染源類型，包括點源（如滲漏的儲罐）、麵源（如農業徑流）和綫源（如汙染河流）。重點講解瞭汙染物在地下水中的主要傳輸機製：對流、彌散（包括機械彌散和分子擴散）以及吸附/解吸過程。通過對彌散係數的分解和討論，強調瞭介質異質性在控製汙染物羽流形態中的決定性作用。本章還介紹瞭汙染物在地下水環境中可能發生的生物降解和化學轉化過程。 第五章：汙染物遷移數值模擬與風險評估 本章側重於先進的定量分析工具。詳細介紹瞭對流-彌散方程（Advection-Dispersion Equation, ADE）的推導及其在汙染物遷移模擬中的應用。內容涵蓋瞭一維、二維乃至三維的汙染物濃度場模擬方法。重點介紹瞭基於有限元方法的汙染物傳輸模型（如MODFLOW/MT3DMS的耦閤應用），並強調瞭敏感性分析和參數反演在提高模型可靠性中的重要性。在風險評估方麵，本章講解瞭如何結閤地下水流動模型和傳輸模型，計算汙染物到達敏感受體的概率和劑量，從而進行人居環境和生態係統的風險量化。 第六章：非常規水文地質環境：岩溶與裂隙係統 傳統的孔隙介質模型難以準確描述岩溶地貌和基岩裂隙係統中的水流和物質傳輸。本章專門針對這些復雜介質進行深入分析。在岩溶係統中，我們將重點研究快速匯流（通道流）的特性、水文連通性的錶徵方法，以及溶蝕作用對係統結構的影響。在裂隙岩體中，本章詳細闡述瞭雙重介質模型（如雙孔隙模型和雙裂隙模型），比較瞭單裂隙模型與矩陣-裂隙係統間的物質交換機製，並探討瞭如何利用地球物理方法（如電磁法和探地雷達）來識彆深部裂隙網絡。 第三部分：水文地質學的前沿技術與應用 第七章：水文地球化學示蹤技術 為瞭準確解譯地下水係統的復雜性，示蹤技術至關重要。本章係統介紹瞭人工示蹤劑（如熒光染料、惰性氣體）在現場試驗中的應用，包括如何設計試驗、采集數據以及解釋水力連通性。同時，詳細闡述瞭天然同位素示蹤劑的應用，包括穩定同位素（如氧、氫同位素）在水團混閤、補給來源分析和水溫重建中的作用，以及放射性同位素（如氚、氡、碳-14）在測定地下水年齡和揭示水文地質過程時間尺度上的獨特價值。 第八章：地下水資源可持續管理與工程實踐 本章將水文地質學知識應用於實際管理決策。首先，討論瞭地下水資源潛力評估的方法，包括基於水量平衡和水動力模型的區域評估。重點分析瞭過度開采導緻的後果，如地麵沉降和海水入侵。在海岸帶水文地質管理方麵，詳細介紹瞭鹹潮入侵的機理、預測模型以及抗鹽水入侵的工程措施（如人工迴灌和控製泵取）。此外，本章還探討瞭地下水人工迴灌技術（MAR）在水資源調蓄、水質改善和地麵沉降控製中的應用原理和工程設計要點。 第九章：地球物理方法在水文地質勘探中的整閤應用 現代水文地質勘探高度依賴於非接觸式和半接觸式地球物理技術。本章深入介紹瞭幾種關鍵方法：電法勘探（如電阻率法、激發極化法）如何識彆含水層界麵和黏土覆蓋層；電磁法（如TEM、TDEM）如何探測地下水深度和鹹化程度；地震勘探如何提供淺層地層結構信息。本章強調瞭多方法數據融閤的重要性，並展示瞭如何將地球物理數據約束到水文地質模型中，以提高對地下係統三維結構的認識精度，從而指導鑽井和監測井的部署。 結論：未來水文地質學麵臨的挑戰與機遇 本書最後對水文地質學在氣候變化背景下麵臨的挑戰進行瞭展望，包括極端天氣事件對補給的影響、新興汙染物（如微塑料、藥品殘留）的遷移風險，以及大數據和人工智能技術在復雜地下水係統模擬中的潛力。本書力求為讀者提供一個全麵、深入且注重實踐應用的知識體係，助力解決全球復雜的水資源和環境問題。

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