《水文地质学》实验大纲和指导书Word格式文档下载.doc

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式中：

Q——渗透流量；

ω——过水断面面积；

ΔH——上下游过水断面的水头差；

L——渗透途径；

I——水力梯度。

《水文地质学基础实验指导书讲义》

实验三潜水模拟演示

1．熟悉与潜水有关的基本概念，增强对潜水补给、径流和排泄的感性认识。

2．加深对流网概念的理解，培养综合分析问题的能力。

1．观察地表径流。

2．确定潜水面形状。

3．分析地下水分水岭的移动。

4．演示不同条件下的潜水流网。

完成实验报告，确定实验成绩。

实验四承压水模拟演示

1．熟悉与承压水有关的基本概念，增强对承压水的补给、排泄和径流的感性认识。

2．练习运用达西定律的基本观点分析讨论水文地质问题。

1．分析讨论承压含水层补给与排泄的关系。

2．观测天然条件下泉流量的衰减曲线。

《水文地质学》实验指导书

实验一孔隙与水

一、实验目的

二、实验内容

可根据课程具体性质编写

三、实验仪器和用品

1．给水度仪（图1一1）。

2．十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。

3．量筒（25ml）和胶头滴管。

4．松散岩石试样：

砾石（粒径为5~10mm，大小均匀，磨圆好）；

砂（粒径为

0.45mm~0.6mm）；

砂砾混合样（指把上述砂样完全充填进砾石样的孔隙中得到的一种

新试样）。

四、实验室准备工作

1．标定透水石的负压值

透水石是用一定直径的砂质颗粒均匀胶结成的多孔板。

透水石的负压值是指在气、

液、固三相介质界面上形成的弯液面产生的附加表面压强。

标定方法如下：

首先，饱和透水石并使试样筒底部漏斗充满水（最好用去气水，即通过加热或蒸

馏的方法去掉水中部分气体后的水）。

具体做法是：

将试样筒与底部漏斗一起从开关a

处卸下（见图1-1），浸没于水中并倒置，将漏斗管口与十二指肠减压器抽气管连接，

抽气使透水石饱水，底部漏斗全充满水。

用弹簧夹在水中封闭底部漏斗管，倒转试样

筒，将装有水（可以不满）的试样筒放回支架。

同时打开a、b两开关，在两管口同时流

水的情况下连接塑料管。

关闭a、b开关，倒去试样筒中剩余的水，将A滴定管液面

调至零刻度，并与透水石底面水平。

图1-1给水度仪装置图图1-2退水时给水度仪安置示意图

1—装样筛；

2—筛板；

3—试样筒；

4—透水石；

1—H为三通管液面到透水石第面的距离；

5—固定连接板；

6—试样筒底部漏斗；

7—弹簧夹；

2—三通管液面

8—硬塑料管；

9—滴管；

10—三通管

第二步，测定透水石的负压值。

打开a、b开关，缓慢降低A滴定管，同时注意

观测其液面的变化。

当滴定管液面突然上升时，立刻关闭b开关。

此时滴定管液面到

透水石底面的高度就是透水石的负压值。

反复测定几次，选其中最小数值（指绝对值）作为实验仪器所采用的负压值。

2．标定试样筒的容积

将试样筒装满水，用量筒或滴定管测出所装水的体积即为试样筒的容积。

（以上两步可以由实验室同志在实验课前做好。

）

五、实验步骤

1．连接：

将试样筒与滴定管装满水，同时打开a、b两开关，在两管口同时流水

的情况下连接塑料管。

关闭a、b开关，倒去试样筒中剩余的水。

2．检查：

试样筒与滴定管连接之后，检查仪器底部漏斗是否有气泡，如有气泡先

要参照实验室准备工作中第1点进行排气，然后重复第1步。

3．装样：

装样前，将A滴定管液面调到零刻度，关闭a、b开关，用干布把试样

筒内壁擦干（注意不要将干布接触透水石）。

装砾石样和砂样时，不用安装装样筛，直

接将试样逐次倒入试样筒并轻振试样筒以保证试样密实，直至与试样筒口平齐。

装砂

砾混合样时，先按上述方法把砾石装满，再安装装样筛，将砂样从装样筛中漏入，直

至完全充填砾石样孔隙。

4．测定孔隙度

适当抬高滴定管，使其液面略高于试样筒口。

打开a、b开关（同时用手表计时），

用b开关控制进水速度。

试样饱水后立即关闭b开关。

记下A滴定管进水量及饱水累

计时间，填入附表一。

进水量（体积）与试样筒容积之比就是这种试样的孔隙度。

5．测定给水度

将A滴定管加满水并装上三通管。

用胶头滴管调整三通管液面（如图1~2）。

将B

滴定管初始刻度调至100m1处。

同时降低A、B滴定管后，打开b开关，使从试样中

退出的水沿三通管进入B滴定管。

退水过程中，三通管液面到透水石底面的距离不得

大于透水石的选用负压值。

退水终止后，将退水量和累计退水时间记入表1。

退水量

（体积）与试样体积之比就是试样的给水度。

6．重复上述3、4、5步骤，测定另两种试样的孔隙度和给水度（也可以分组测定

不同试样，各组交换实验记录）。

六、实验成果

1．完成实验报告表（附表一）。

2．回答下列问题：

（1）从试样中退出的水是什么形式的水？

退水结束后，试样中保留的水是什么形

式的水？

（2）根据实验结果，分析比较松散岩石的孔隙度、给水度、持水度与粒径和分选

的关系。

实验二达西渗流实验

三、实验仪器及用品

1．达西仪（图2～1），分别装有不同粒径的均质试样：

①砾石（粒径5～10mm）；

②粗砂（粒径0.6～0.9mm）；

③砂砾混合（①与②的混合样）。

2．秒表。

3．量筒（100ml,500ml各一个）。

4．直尺。

5．计算器。

四、实验步骤

1．测量仪器的几何参数（实验员准备）。

分别测量过水断面面积（ω）、测压管a、b、c

的间距或渗透途径（L）；

记入附表二。

2．调试仪器（实验员准备）。

打开进水开关2，待水缓慢充满整个试样，且

出水管有水流出后，慢慢拧动开关2，调节进水量，

使a、c两测压管读数之差最大。

同时注意打开排气

口排尽试样中的气泡，使测压管a、b的水头差与测

压管b、c的水头差相等。

3．测定水头

待a、b、c三个测压管的水位稳定后，读出各测

图2—1达西仪装置图

1—试样；

2—进水开关；

3—出水管；

4—测压管；

5—仪器架；

6—排气口

压管的水头值，记入附表二中。

4．测定流量

在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t

时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q。

连测

两次，使流量的相对误差小于5％[相对误差

δ=〔（Q2−Q1）÷

（Q1+Q2）/2〕×

100%］],取平均值记入附表二。

5．由大往小调节进水量，改变a、b、c三个测压管的读数，重复步骤3和4。

6．重复第5步骤l一3次。

即完成3—5次试验，取得3—5组数据。

7．按记录表计算实验数据，并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据（有条件的，可分别做不同的试样）。

注意：

（1）实验过程中要及时排除气泡。

（2）为使渗透流速—水力梯度（ν—I）曲线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变化要控制合适。

五、实验成果

1．提交实验报告表（附表二）。

2．在同一坐标系内绘出三种试样的ν—I曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K值，与直接据附表二中实验数据计算结果进行对比。

思考题（任选2题回答）

1．为什么要在测压管水位稳定后测定流量？

2．讨论三种试样的ν—I曲线是否符合达西定律？

试分析其原因。

3．将达西仪平放或斜放进行实验时，其结果是否相同？

为什么？

4．比较不同试样的K值，分析影响渗透系数K值的因素。

实验三潜水模拟演示

1．地下水演示仪（图4-1）。

该仪器的主要组成部分及功能介绍如下：

（1）槽体：

内盛均质砂，模拟含水层。

（2）降雨器：

模拟降雨，可人为控制雨量大小及降雨的分布。

（3）模拟井：

两个完整井和两个非完整井分别装在仪器的正面（A面）和背面（B面），

均可人为对任一井进行抽（注）水模拟，也可联合抽（注）水。

（4）模拟集水廊道：

可人为控制集水廊道的排水。

（5）测压点：

与测压管架上的测压管连通，可以测定任一测压点的测压水头；

与示

踪剂注入瓶连通可以演示流线。

（6）测压管架。

（7）示踪剂注入瓶。

（8）稳水箱：

用于稳定河水位。

2．示踪剂选用红墨水演示流线。

3．直尺（50cm）和计算器等。

图4—1地下水演示仪装置图

1．熟悉地下水演示仪的结构及功能。

2．地表径流的演示。

打开降雨开关，人为调节降雨强度。

保持两河较低水位排水。

认真观察地表径流

产生情况。

分析讨论：

（1）降雨强度与地表径流的关系。

（2）地形与地表径流的关系。

3．观测有入渗条件的潜水面形状

如图4-2所示，潜水含水层中，等势线上各点的水头都相等，即B、C、D各点测

压水位分别与潜水面上M、N、O各点的测压水位相等。

由此可以按以下具体步骤确

定潜水面形状。

（1）中等强度降雨，保持两河同等低水位排水，待水位稳定后测定