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1 导论1

1.1 主题：定义，历史，研究方法1

1.2 地下水流系统的描述6

1.2.1 达西实验与达西定律6

1.2.2 流体动力参量7

1.2.3 拉普拉斯方程及扩散方程16

2 “单元”盆地18

2.1 基本水流模式18

2.2 流体动力参量的基本模式20

2.2.1 孔隙压力p20

2.2.2 垂向压力梯度dp/dd＝－dp/dz＝γ：压力—深度曲线或p（d）曲线20

2.2.3 动水压力增量△p22

3 非均质复杂盆地水流模式23

3.1 盆地几何形态的影响23

3.1.1 地下水面形状的影响23

3.1.2 盆地深度的影响26

3.1.3 Zijl对地下水位起伏尺度、水流系统穿透深度及时空尺度关系的分析28

3.1.4 主要区域地形类型的影响31

3.2 盆地地质结构的影响34

3.2.1 地层的影响34

3.2.2 透镜体的影响40

3.2.3 断层的影响45

3.2.4 各向异性的影响47

3.3 地下水面时间变化的影响：非稳定孔隙压力及水流系统48

3.3.1 孔隙压力调节的时间滞后与尺度50

3.3.2 对盆地水流模式的影响53

3.4 水力连续性：原理与概念55

3.4.1 区域水力连续性的概念56

3.4.2 区域水力连续性引起的结果59

3.4.3 结论61

4 地下水重力流动：普遍的地质营力63

4.1 引言63

4.2 基本原因64

4.2.1 地下水与环境相互作用的原位效应64

4.2.2 水的流动：系统性传输与分布的机制64

4.2.3 普遍性与同步性66

4.3 基本作用过程66

4.3.1 化学作用67

4.3.2 物理作用68

4.3.3 动力作用或传输作用69

4.4 伴生现象70

4.4.1 水文地质环境70

4.4.2 伴生现象的类型70

4.5 小结88

5 实际应用：实例研究与历史89

5.1 区域水文地质特征描述89

5.1.1 加拿大艾伯塔地区水文地质图90

5.1.2 澳大利亚水文地质图（比例尺1∶5000000）91

5.1.3 美国地质调查局对明尼苏达州西北部的水文地质调查93

5.1.4 基于地下水流系统分析的荷兰湿地生态系统保护与恢复95

5.1.5 日本地下水盆地的环境管理97

5.2 补给—排泄区特征对地下水有关实际问题的影响97

5.2.1 加拿大艾伯塔的Olds城市地下水供水的选址及开发99

5.2.2 印度泰米尔邦排泄区Neyveli开采褐煤对疏干水量及地面沉降的低估101

5.2.3 加拿大艾伯塔州Brooks镇污水排放池因建于局部系统补给区而失败104

5.2.4 荷兰中部补给区污染物进入深部以及排泄区咸水抬升108

5.2.5 加拿大艾伯塔州地下水将近湖补给区的磷带入Narrow湖110

5.2.6 加拿大艾伯塔的Trochu镇液化土地的产生原因及其修复110

5.2.7 地下水流与热流异常：瑞士北部低热焓地热潜力评估113

5.2.8 排泄区边坡敏感性增大直至破坏的理论分析116

5.2.9 瑞士Campo Vallemaggia滑坡危害研究与治理121

5.2.10 地下水流系统与生态水文地质条件：土地利用变化的影响研究125

5.3 高放射性核废料处置场地选址：地下水流系统研究实例129

5.3.1 加拿大：补给区概念（AECL：加拿大核能有限公司）130

5.3.2 瑞典：瑞典核燃料供应公司核燃料安全部135

5.3.3 瑞士：国家核废料处置集团139

5.3.4 美国：得克萨斯州Palo Duro盆地140

5.4 偏离重力驱动地下水流系统理论模式的现象分析及其应用142

5.4.1 强渗透性透镜体143

5.4.2 水流的水力屏障147

5.4.3 水流系统边界两侧水化学突变148

5.4.4 欠静孔隙压力产生机制151

5.5 石油及金属矿物的勘查157

5.6 地球化学找矿中水流系统分析的作用163

5.6.1 铀矿勘查中的地下水流系统分析164

5.6.2 地下水流系统与层控矿床166

6 结语：重力驱动地下水流系统和水文地质科学170

参考文献173

术语和索引188

Appendices197

Appendix A198

Appendix B203