二、课程英文名称：Dynamics of groundwater
42；学分数、开课学期：水文水资源三年级第一学期；
地下水动力学是水文地质学的重要组成部分，它的目的是对地下水的量和质诸方面进行计算，为评价和管理提供科学依据。涉及到水文地质、工程地质与环境地质、农田水利、水利水电工程、岩土工程等专业中的渗流问题。要求掌握地下水在多孔介质（包括部分裂隙介质）中运动的计算。
基础知识：动力地质学、地貌及第四纪地质学、水文地质学基础、应用数学及数学物理方程、水力学等。对专业课的基础作用：地下水资源评价、专门水文地质学、水文水资源管理等课程。
八、教学方法：以课堂教学为主，实践将在水文地质实习中完成。
《地下水动力学》，陈崇希、林敏编著，中国地质大学出版社，1999年10月版
《地下水动力学》，薛禹群、朱学愚等编，地质出版社，1997年9月版
《地下水动力学》，李俊亭等编，地质出版社，1987年版。
通过本章学习掌握地下水渗流理论和达西渗透定律的物理意义。本章计划6学时。
应掌握和理解的主要内容是：渗流、典型单元体、渗流速度、水头及水力坡度；了解地下水的实际流速、水质点流速及压强。
应掌握和理解的主要内容是：达西线性渗透定律及渗透系数的物理意义，均质、非均质含水层，各向同性及各向异性含水层。了解非线性渗透定律等。
第三节 地下水通过非均质岩层突变界面的折射现象及流网
应掌握和理解的主要内容是：介质面上的流线折射公式，各向同性岩层中地下水的流网特征。了解各向异性岩层地下水的流网特征。
地下水渗流的基本理论、达西定律、渗透系数的定义及其表现出来的均质、非均质岩层，各向同性及各向异性介质的表达式。流网形态。
渗流、典型单元体、渗透系数张量，流网在不同岩层中的表现形式。
通过本章的学习，使水文地质条件转化为概念模型（仅限于松散地层及部分裂隙岩层），由概念模型转化为确定性数学模型。注意这里的数学模型是已成熟的偏微分方程定解问题，在转化过程中忽略了一些影响因素，故此是理想模型。本章计划学时6个。
应掌握和理解：在渗流概念的基础上依据物质运动所遵循的质量守恒定律所建立的均衡单元体的渗流连续性方程。
应掌握和理解的内容：多孔介质岩层中水、骨架在压力变化时产生的弹性释放及储存性能。它对地面沉降的机理研究具有重要意义。
第二节 渗流的基本微分方程、潜水流动的布西涅斯克微分方程
应掌握和理解的主要内容：遵循质量、能量守恒定律建立的渗流基本微方程。进一步了解线性渗流定律。
应掌握和理解：裘布依假定、潜水流动方程、潜水流动方程的线性化处理。要了解该方程的应用条件。
应掌握和理解：三类边界条件，由边界条件和微分方程构成的数学模型。应了解水文地质条件及这些条件转化为计算边界条件，数学模型的建立及其解的成熟问题以及发展状况。
地下水渗流的基本微分方程、潜水流动的基本微分方程，定解条件。确定性数学模型。
本章内容目的：地下水渗流理论在水利工程、农田水利及矿区排水等方面的应用。本章计划6学时。
（一）承压含水层中地下水向河渠的一维稳定运动、无入渗潜水含水层中地下水向河渠的二维稳定运动
应掌握和理解：不同条件下的水文地质概念模型所对应的数学模型，潜水流在引入裘布依假定后的降阶作用。
（二）无入渗潜水含水层中地下水向河渠的三维稳定运动
应掌握和理解：河渠间的潜水流动由三维降阶为二维流，概念模型和数学模型及其解。了解隔水底板水平、隔水底板倾斜、渗流断面复杂变化时处理方法。
应掌握和理解：流量方程、水头线（近似）方程，在水利工程、库区调查方面的应用。
应掌握和理解：定流量（渠）沟流、定降深（渠）沟流。了解涉及到矿山水平排水廊道、河渠的排水，河道上建闸蓄水或开闸放水及洪水期水位突涨等问题。
掌握和理解：自然界地质体中普遍存在着各类非均质岩层，地下水在此类岩层中的运动的定量计算，除少数几种情况可获得精确解析解外，通常采用不同的近似方法将非均质岩层转换成等效均质岩层中的地下水流动问题来解决。本节掌握分段法、等效厚度法和吉林斯基函数法。
均质含水层中、无入渗潜水地下水向河渠的二维、三维稳定运动；均质含水层中均匀入渗的潜水向河渠二维稳定运动；承压含水层中地下水向河渠一维不稳定运动。非均质含水层中地下水向河渠运动的分段法、等效厚度法和吉林斯基函数法。
计算方法在水利工程、库区渗漏、矿区排水廊道、渠道的输、退水等工程方面的应用。
通过本章的学习，掌握裘布依稳定井流的基本方程，齐姆模型与裘布依模型的区别。计划4学时。
裘布依稳定潜水井流的基本方程及方程的讨论，裘布依稳定承压井流，齐姆模型与裘布依模型的区别。
应掌握和理解稳定井流形成的水文地质条件，得知裘布依漏斗曲线方程的误差、裘布依涌水量方程的正确性。
教学重点是稳定井流的基本方程和稳定井流的形成条件。难点是区别齐姆模型与裘布依模型。
本章是地下水动力学的重点内容，是解决水文地质试验求参数、地下水量计算的基础理论，核心内容是泰斯模型及泰斯解。通过本章学习无限含水层中单个定流量井流、井群干扰、直线边界附近的井流和变流量井流，建立了井流计算的理论基础。本章计划学时8个。
应了解、掌握和理解的内容：泰斯水文地质概念模型、数学模型、数学模型的解，得出6个基本方程。
应掌握和理解的内容：各种因素对降深的影响、承压含水层中任意点水头的下降速度、通过任意半径的圆柱形过水断面的流量、关于“影响半径”、关于泰斯模型中井径趋近于无穷小、关于非水平的初始水头条件问题。
了解、掌握和理解的主要内容是，面积井的来源、应用条件及产生的误差分析。矩形开采地段，圆形开采地段，面井——点井井群干扰。
了解、掌握和理解的主要内容：边界影射原理，半无限含水层、扇形含水层、带状含水层、矩形含水层的影射条件及影射后产生的井群叠加。
了解、掌握和理解：抽水流量随时间变化的阶梯状处理，干扰井群变流量条件下的影射与叠加。
了解、掌握和理解：承压含水层的自流井和疏排底板水的坑道放水井孔问题。概念模型、数学模型、数学模型的解。
了解、掌握和理解：主要是在矿坑疏干过程中，井孔水位降到承压含水层顶板之下的情况。基本方程和计算方法。
泰斯概念模型、数学模型，泰斯承压井流的3个解、潜水井流的3个解，泰斯解的论证。势的叠加原理，井群的干扰抽水，直线边界的影射叠加。定降深井流，地下水承压——无压井流。
水文地质概念模型与数学模型的有机结合，在实际工作中的正确运用。
本章包括：定流量抽（注）水试验，水位恢复试验，边界附近定流量井流试验，多主井和阶梯流量井流试验，定降深井流试验，瞬时抽（注）水试验，确定井损系数和井孔有效半径的井流试验。是水文地质调查中水文地质试验的核心内容，由于课程设置时限，无法列入课时，建议增加到专门水文地质学内容中，或和其他内容共同开设专题课。完成内容最少8学时。
通过本章对潜水井流复杂性进一步分析、理解，主要面对井流试验确定潜水含水层的水文地质参数。计划学时6个。
应掌握和理解：标准曲线的绘制、标准曲线的使用方法、滞后指数。二元结构含水系统。
第二节 考虑流速垂直分量和弹性储量的分析方法——纽曼法
应掌握和理解：假定条件及定解问题的建立，降深方程，纽曼解的特点。
应掌握和理解：纽曼标准曲线的绘制，抽水试验，水位恢复试验，降深——距离标准曲线对比法适用性分析，雅可布修正法的应用。
博尔顿法、纽曼法的理论及不同点。标准曲线的建立、使用，水位恢复试验求参数。
依据潜水井流的水文地质概念模型，潜水流的导水系数是空间和时间的变量；潜水井流存在垂直分速度；潜水井流取水主要是重力疏干水；潜水井流存在水跃现象，博尔顿与纽曼法不能同时用数学方法解决这些问题。因此，无压井流问题在理论上尚未获得严格的解法。
通过本章的学习，对越流系统中，主含水层抽水、越流层水位不变的条件下，基本方程，确定越流系统的水文地质参数等掌握。本章计划学时6个。
应了解、掌握和理解的内容：水文地质概念模型、数学模型及其基本方程；井流试验确定越流系统的参数。
应了解、掌握和理解的内容：水文地质概念模型，定解问题的建立及其解，方程的讨论；井流试验确定越流系统的参数。
应了解、掌握和理解的内容：基本方程的建立。不稳定抽（放）水试验、稳定抽（放）水试验确定越流系统的参数。
应了解、掌握和理解：概念模型、长期抽水情况下的解。
第一类、第二类越流系统的概念模型、数学模型、模型的解。如何在不同条件下求解越流系统的水文地质参数。
第一类、第二类越流系统的差异，数学模型的解。如何利用标准曲线求越流系统的参数。
以课堂教学为主，举例说明各种类型下的参数计算方法。
本章内容主要包括：均质各向异性含水层的广泛性，概念模型、数学模型及其解；井流试验求参数，定流量井流等降深线的特点等。本章最少讲授6学时，由于学时限制无法进行。
本章内容主要为：概念模型，微分方程和定解条件，降深方程；空间点汇，平面点汇，空间线汇，半无限空间线汇，有限空间线汇；井流试验确定含水层参数：完整井流法，修正非完整性附加水头损失的直线图解法，标准曲线对比法等。本章内容最少讲授8学时，由于学时限制无法进行。
