內容簡介
《地下水化學動力學與生態環境區劃分》突破傳統的水文地質研究尺度，以水文地質蓄水構造（單元）實體為對象，建立耦合地質、水文地質、水文地球化學、生態環境條件綜合模型的理論和表達形式；從三個層次逼近實體，將我國劃分為不同等級的水文地質蓄水構造（單元），利用水文地質資料和水化學指標，定性和半定量地揭示其中含水層的富（透、導）水性的空間分布規律；研究單元內氣－水－岩的相互作用，通過正、反演模擬，提出一套對水中物質形成的數值模擬理論和方法；利用耦合化學熱力學、化學動力學與地下水動力學理論，研究水化學場、水動力場性質，建立地下水化學動力學理論和用化學指標表示的水文地質參數計算公式，實現水量、水質的預測評價；依據生態位理論、生物對某些元素的最適營養定律和中毒差異原理，研究單元內環境要素及組合，從元素豐缺與人類健康關係的角度，建立生態環境區劃分模型，為生態環境建設治理提供依據。全書以逼近“實體”為目標，建立一套研究水文地質、水文地球化學、生態環境的新理論方法體系，為水文地質學科開闢一個新領域，實踐證明具有很強的實用性。《地下水化學動力學與生態環境區劃分》可作為水文與環境地質專業研究生和大學高年級本科生的教材或參考書，也可供地質、水利、環境、城建、煤炭、冶金、礦山等相關專業的科技人員參考。目錄
序前言
第1章緒論
1．1地下水化學動力學與生態環境區劃分的基本內容
1．1．1地下水化學動力學的定義
1．1．2地下水化學動力學原理建立的基礎和研究範圍
1．1．3建立地下水化學動力學的基本理論
1．1．4地下水化學動力學原理的基本假設
1．1．5建立生態環境區劃分的基本理論
1．2地下水化學動力學與有關學科的關係
1．2．1與水文地球化學的關係
1．2．2現代水化學理論
1．2．3地下水動力學
1．2．4地下水化學動力學與其他學科的關係
1．3地下水化學動力學的研究思想、原理和方法
1．4學科發展的簡況
1．4．1以水力學指標表示的滲流理論階段
1．4．2以化學指標表示的滲流理論的建立和發展
1．4．3蓄水構造區內生態環境研究進展
第2章水文地質蓄水構造級、區帶劃分及其水資源分布特點
2．1我國水文地質實體——水文地質單元或水文地質蓄水構造劃分的基礎
2．1．1Ⅰ級水文地質蓄水構造區
2．1．2Ⅱ級水文地質蓄水構造區
2．1．3Ⅲ級水文地質區帶的劃分
2．1．4Ⅳ級水文地質蓄水構造的劃分
2．2離石一柳林地區蓄水構造的分級研究
2．3典型地質和水文地質系統模型的表示
第3章地下水化學熱力學-水文地球化學模型
3．1地下水化學熱力學一水文地球化學理論基礎和實踐
3．1．1水文地球化學反應一遷移一分異模型
3．1．2水文地質單元內水化學類型形成某些機制問題的探討——以辛安泉域潞安礦區為例
3．1．3離石一柳林地區碳酸鹽岩含水層水化學特點及分布規律
3．1．4離柳礦區黃土對幾種常規離子的吸附規律
3．2化學熱力學和質量遷移的計算
3．2．1地下水水質地球化學模型的發展
3．2．2地下水中絡合物的計算機模擬
3．2．3淺層高氟蘇打水形成的熱力學模式探討
3．2．4水文地球化學綜合模型的數值模擬——以大同麻峪口地區為例
3．2．5模擬技術概化條件應遵循的原則
3．2．6淺層地下水中CO2分壓pco2的分布和成因討論
3．2．7水文地質蓄水構造內地下水中pco2的確定
第4章地下水化學動力學基本理論
4．1地下水化學動力學基本理論基礎
4．1．1滲流和水化學勢場的特點及關係
4．1．2化學指標表示的達西定律
4．1．3水化學指標表示的裘布依公式形式
4．2水文地質條件評價和地下水資源確定（以太原市東山區為例）
4．2．1區域水文地質條件定性定量評價
4．2．2區域“奧灰”含水層的水量評價
4．3區域水質評價及預計——以淄博市周村北部地區為例
4．3．1水化學場特點
4．3．2水質模型及求解方法的簡述
4．3．3本區Cl-、NO3-的計算和預計
第5章水文地質條件定量評價和含水層富水性的預測
5．1太原市西峪煤礦的水文地質問題研究
5．1．1西峪煤礦地質及水文地質概況
5．1．2峰峰組岩溶含水層水化學指標及其分布特點
5．1．3研究區水動力場和水化學場特徵
5．1．4水文地質參數計算
5．1．5西峪煤礦區水文地質條件的定量評價
5．1．6西峪煤礦區天然湧水量和礦坑突水量預測
5．2煤層氣水文地質研究的理論和方法——以沁水盆地南部煤層氣區為例
5．2．1煤層氣最佳靶區確定的理論基礎
5．2．2山西組砂岩含水層水文地球化學環境
5．2．3HCO3-Na型水成因和最佳勘察區的確定
5．2．4尋求煤層氣高產井區的理論和方法
第6章蓄水構造區內生態地質環境模型
6．1蓄水構造區內生態地質環境區劃分的理論基礎及實踐
6．1．1生態位理論的概述
6．1．2Bertrand定律和Schroeder理論及推廣
6．1．3鬆散岩層為主的蓄水構造生態環境區
6．1．4以淺層基岩含水層為主的蓄水構造生態環境區
6．1．5元素在水中存在形式與人體健康的關係
6．2環境質量綜合評價及預測
6．2．1離石一柳林礦區環境質量綜合評價
6．2．2礦區三氮污染的環境質量預測評價
前言
近年來，資源、環境與生態問題成為國內外研究的熱點和難點。水資源作為社會經濟發展的重要物質基礎和不可替代的資源，更受到廣泛關注，而水環境、水污染、海鹹水入侵、水質惡化、生態環境惡化等諸多問題均與地下水水質密切相關。黨中央和國務院提出在我國構建資源節約與環境友好型社會的重大戰略決策，成為我們從事水資源、環境與生態工作人員的艱巨任務和重要使命，對地下水水質研究的迫切性更加凸顯出來。迄今，在地下水科學研究中，多採用水文地質學方法與水文地球化學方法等傳統工作方法。為了更科學、系統地描述地下水賦存與流動的客觀規律，該書作者突破了傳統的水文地質研究領域和研究手段，從大區域人手，用系統學的理論和觀點觀察事物，結合水文地質條件、水文地球化學和生態環境，進行多學科交叉，形成了新的獨立的理論體系。作者在傳統水文地質研究的基礎上，建立了集水文地球化學、化學熱力學和化學動力學於一體的多重耦合模型，從地質構造和水文地質條件、水文地球化學反應一遷移一分異及生態環境條件分區三個層次逼近真實的自然條件；從一個全新的角度建立水文地質系統，為水資源和生態環境評價研究規劃和發展提供了新的思路和方法。在此基礎上，對水文地球化學這門學科進行了拓展，耦合了達西定律與化學反應定律，以離子活度和飽和指數這類化學指標建立達西定律的表達式，進而根據水化學資料確定水文地質參數，計算地下水的年齡。按此技術路線，不僅能拓展水文地球化學的套用空間，增加揭示地下水流真實情況的手段，而且使水文地球化學理論和水文學基礎理論向前推進了一大步，形成了獨具特色的地下水化學動力學理論體系。
該書作者結合我國的地質、水文地質及水文地球化學特徵和生態環境，依據伯特蘭德關於元素對生物生長的最適營養定律和施洛德對於生物中毒差異原理，以及生態位及其中適宜度、“三基點”理論，提出水文地質生態環境條件分區——生態環境條件不足帶、適宜帶和過量帶，奠定了不同岩性和不同構造形成的水文地球化學分帶理論基礎，為水資源的合理開發利甩與生態環境的全面建設提供了科學依據和研究方法。這對中共十七大提出的“建設生態文明”，無疑也提供了理論依據。
理論研究源於實踐，用於實踐，也在實踐中得到檢驗。此理論體系形成於實際研究課題，也在實際套用中不斷完善和得到檢驗，它套用于山東、河北、山西、吉林、大慶和準噶爾盆地等地的科研項目，均得到較好的效果。可見，這個體系集基礎理論研究與實際套用例證於一體，理論嚴謹，實用性很強。
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精彩書摘
第2章 水文地質蓄水構造級、區帶劃分及其水資源分布特點所有學科研究，需要選取簡單又具代表性的簡化模型，為此選取現實存在的水文地質實體——水文地質單元或蓄水構造為研究對象，為了全面研究現實存在的複雜實體，可分三個層次研究去逼近和揭示它。本章將進行地質和水文地質層次的討論。
2.1 我國水文地質實體——水文地質單元或水文地質蓄水構造劃分的基礎
地殼在內動力和外動力地質作用下形成的褶皺、斷裂、地形和地貌形態，決定了我國山脈和平原分布的框架，風化和流水作用使顆粒大小不同的鬆散物質發生分異和沉積；從山區到平原構成規模和含水層富（透）水性不同的水文地質儲水構造。這些蓄水構造既是地下水儲存、運動的空間，也是水一岩一氣相互作用和水中物質形成及遷移和分異的場所。由於構造規模、強度、密度和方向不同，決定了地勢高差、地貌形態和規模差異，相應蓄水構造內地表和地下水的水動力，儲、運、水量大小和速度，水中物質遷移及水一岩一氣相互作用強度都有一定差異，因而構成不同等級的水文地質蓄水構造。一般地說，同級水文地質蓄水構造，其水文地質特徵和環境水文地質現象、水化學特點和分帶應具有類似的成因。為此，應將我國構造形跡控制的山區和平原分布規模，綜合地表和地下水系統的典型蓄水構造水文地質、水文地球化學和環境水文地質特徵進行分級研究。
當前國內外大地構造理論較多，根據我們長期工作實踐及理論研究的認識，選取李四光教授（1973）的《地質力學概論》中闡述的大地構造形跡進行大、中尺度的水文地質蓄水構造的劃分，然後研究尺度縮小，再作進一步劃分。
