地下水动力学习题.docx
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地下水动力学习题
常见思考题
A.填空及判断题
第一章渗流理论基础
§1.1渗流的基本概念
一、填空题：
1.地下水动力学是研究地下水在________、________、和____________、中运动规律的科学，通常把___________________称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为_____。
多孔介质的特点是________、______、_______________和_______。
2.地下水在多孔介质中存在的主要形式有______、______、______和______，而地下水动力学主要研究______的运动规律。
3.在多孔介质中，不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是________，但对贮①（编者认为应称为渗流速度，但考虑到习惯用语，故书中仍沿用渗透速度。
）水来说却是______。
4·假想水流的_______、_______、___________________以及___________、都与真实水流相同，假想水流充满________________。
5.地下水过水断面包括________和___________所占据的面积。
渗透速度是____上的平均速度，而实际速度是_______________的平均速度。
6.在渗流中，水头一般是指__________，不同数值的等水头面〔线〕永远_________。
7.在渗流场中，把大小等于__________，方向沿着_______的法线，并指向水头_____方向的矢量，称为水力坡度。
水力坡度在空间直角坐标系中的三个分量分别为__________、___________和_________。
8.渗流运动要素包括______、_______、______和_______等等。
9.根据地下水渗透速度_______与_______的关系,将地下水运动分为一维、二维和三维运动。
二、判断选择题。
10.地下水在多孔介质中运动，因此可以说多孔介质就是含水层。
〔〕
11.地下水运动时的有效孔隙度等于排水〔贮水〕时的有效孔隙度。
〔〕
12.对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。
〔〕
13.贮水率。
也适用于潜水含水层。
〔〕
14.贮水率只用于三维流微分方程。
〔〕
15.贮水系数既适用承压含水层，也适用于潜水含水层。
〔〕
16.在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是一个常数。
（）
17.潜水含水层的给水度就是贮水系数。
〔〕
18.在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中。
在补给期时，给水度。
μ大，水位上升大，μ小，水位上升小；在蒸发期时，μ大，水位下降大，μ小，水位下降小。
〔〕
19.决定地下水流向的是〔〕。
〔1〕压力的大小；〔2〕位置高低；〔3〕水头的大小。
20.地下水可以从高压处流向低压处，也可以从低压处流向高压处。
〔〕
21.具有渗流速度的水流是连续充满整个含水层空间的一种实际水流。
〔〕
22.渗流是连续充满整个含水层空间的水流，其中没有岩石颗粒，因此也就不存在与固体的摩擦阻力。
所以，渗流所受的阻力小于实际水流所受的阻力。
〔〕
23.承压含水层中两断面间的水力坡度的大小等于两断面间的水头面〔假设为平面〕倾角的正切。
〔〕
24.对水力坡度可定义为。
单位渗流路径上的水头下降值。
〔〕
三、分析问答题：
25.解释以下各概念：
渗透速度、实际速度、水力坡度、贮水率、贮水系数。
26.如图1—2所示的向斜盆地，承压含水层为均质各向同性、等厚，水流为稳定流，平面上流线平行。
已知A、C、E和B、D、F分别是沿顶底板流线上的三个点，且分别在同一铅直面上。
试标出A、B、C、D、E、F各点的测压高度和测压水头，并画出AB和EF两断面间ACE和BDF的水头曲线〔忽略惯性力〕。
27.试分析在相同条件下进行人工回灌时，承压含水层和潜水含水层的贮水能力的大小。
28.如图1—3所示，一观测孔打在湖下承压含水层中，试按以下两种情况分别讨论：
当湖水位上升ΔH后，观测孔中的水位将怎样变化？
为什么？
〔1〕含水层的顶板是隔水的，〔2〕含水层的顶板是弱透水的；〔3〕如果湖水位保持不变，而由于天气变化，大气压力增加了Δp，试问在前两种情况下观测孔中的水位又将怎样变化？
29.图1—4是因火车停驶和开走而引起铁路附近承压观测孔中的水位变化情况，试用含水层的弹性理论分析其变化机理。
§1.2渗流基本定律
一、填空题：
1._______占优势时液体运动服从达西定律，随着运动速度加快_______相应增大，当_______占优势时，达西定律就不适用了。
2，达西定律反映了渗流场中的_________________定律。
3.渗透率只取决于________的性质，而与液体的性质无关，渗透率的单位为_________或________。
4.当液体的动力粘滞系数为__________，压强差为__________的情况下，通过面积为_________，长度为_________岩样的流量为_________时，岩样的渗透率为lda。
lda等于_________cm2。
5.渗透率是表征___________的参数，而渗透系数是表征岩层____________的参数，影响渗透系数大小的主要是_________以及___________，随着地下水温度的升高，渗透系数_________。
6.导水系数是描述含水层_________的参数，它是定义在__________维流中的水文地质参数。
二、判断选择题：
7.达西定律是层流定律。
〔〕
8.达西公式中不含有时间变量，所以达西公式只适用于稳定流。
〔〕
9.符合达西定律的地下水流，其渗透速度与水力坡度呈直线关系，所以渗透系数或渗透系数的倒数是该直线的斜率。
〔〕
10.无论含水层中水的矿化度如何变化，该含水层的渗透系数是不变的。
〔〕
11.达西定律是能量守恒与转换定律在地下水运动中的具体表达，因此，可以说达西定律中也包括了水的动能的变化。
〔〕
12.分布在两个不同地区的含水层，其岩性、孔隙度以及岩石颗粒结构排列方式等都完全一致，那么可以肯定，它们的渗透系数也必定相同，〔〕
13.某含水层的渗透系数很大，故可以说该含水层的出水能力很大。
〔〕
14.非线性渗流定律只适用于亲流状态下的地下水运动。
〔〕
15.在均质含水层中，渗透速度的方向与水力坡度的方向都是一致的。
〔〕
16.如图1—7所示，在倾角α＝60º的承压含水层中，已知H＝172m，H0＝173m，L＝100m，含水层渗透系数为10m／d，上游垂直补给强度为0.001m／d，地下水为稳定运动，固通过含水层内任一单位过水断面上的流量为〔〕。
〔1〕m／d;〔2〕／d；〔3〕m／d；〔4〕m／d
17.导水系数实际上就是在水力坡度为1时，通过含水层的单宽流量。
〔〕
18.承压含水层中的导压系数也等于渗透系数与贮水率之比。
〔〕
19.导水系数在三维流中无意义，那么只有在一、二维流中才有意义。
〔〕
§1.3岩层透水特征分类和渗透系数张量
一、填空题：
1·均质与非均质岩层是根据__________________________的关系划分的，各向同性和各向异性岩层是根据_________________________的关系划分的。
2.渗透系数在各向同性岩层中是________，在各向异性岩层中是________。
在三维空间中它由、组成，在二维流中则由组成。
3·在各向异性岩层中，水力坡度与渗透速度的方向是__________.
二、判断及选择题：
4.在各向异性岩层中，渗透速度也是张量。
〔〕
5.同是二维流的均质各向同性和各向异性的岩层中，假设在x方向上的渗透系数、水力坡度都相等，则二者在x方向上的渗透速度的差值为
。
〔〕
6.在均质各向异性含水层中，各点的渗透系数都相等。
〔〕7.在均质各向异性、等厚、无限分布的承压含水层中，以定流量抽水时，形成的等降深线呈椭圆形。
长轴方向水力坡度小、渗流速度大，而短轴方向水力坡度大，渗流速度小。
〔〕
8.各向异性含水层中任一点的渗透速度为
。
〔〕
9.在均质各向异性的含水层中，其渗透系数为
，单位为m/d,x、y方向上的水力坡度分别为0.0002和0.0004，则渗透速度v为〔〕。
/d;〔2〕/d;〔3〕/d
10.各向异性含水层中的渗透速度在x、y方向上的分量为
，其单位为m／d，则渗透速度为〔〕。
〔1〕m／d；〔2〕／d，〔3〕m／d
11.已知均匀各向异性承压含水层中三个观测孔，其观测资料如表1-2所示，含水层
的渗透系数为
，其单位为m／d，试确定：
〔1〕含水层水力坡度的大小及方向；〔2〕含水层的渗透速度v和方向；〔3〕渗透速度与水力坡度J的夹角α。
12.在二维流的各向异性介质中，已知渗透系数为
，单位为m／d，在与x轴方向夹角为30︒的方向上的水力坡度为0.005，试求：
〔l〕含水层的渗透速度v；
〔2〕各向异性介质的主渗透方向;〔3〕主渗透系数。
13.在二维流的各向异性含水层中，已知渗透速度的分量Vx＝0.01m／d，Vy＝0.005
m／d，水力坡度的分量人Jx=0.001，Jy=0.002，试求：
〔1〕当x,y是主渗透方向时，求主渗透系数;〔2〕确定渗流方向上的渗透系数Kv；〔3〕确定水力梯度方向上的渗透系数Kj；〔4〕确定与x轴方向成30度夹角方向上的渗透系数。
§1.4突变界面的水流折射和等效渗透系数
一、填空题：
1.当地下水流斜向通过透水性突变界面时，介质的渗透系数越大，则折射角θ就越__________。
2.地下水流发生折射时必须满足方程_______，而水流平行和垂直于突变界面时则________。
3.当水流平行层面时，层状含水层的等效渗透系数为______，各分层的水力坡度为______；当水流垂直于岩层层面时，等效渗透系数为＿＿，各分层的水力坡度＿。
4.等效含水层的单宽流量q与各分层单宽流量qi的关系：
当水流平行界面时_______
，当水流垂直于界面时________。
二、判断题：
5.突变界面上任一点的水力特征都同时具有界面两侧岩层内的水力特征。
〔〕
6.两层介质的渗透系数相差越大，则其人射角和反射角也就相差越大。
〔〕
7.流线越靠近界面时，则说明介质的K值就越小。
〔〕
8.可以把平行和垂直层面方向的等效渗透系数的计算方法直接类比串联和并联电阻的计算方法。
（）
9.平行和垂直层面的等效渗透系数的大小，主要取决于各分层渗透系数的大小。
（〕
10.对同一层状含水层来说，水平方向的等效渗透系数大于垂直方向的等效渗透系数。
〔〕
11.试根据图1—16所示的降落漏斗曲线形状，判断各图中的渗透系数K。
与K的大小关系。
§1.5流网
一、境空题：
1.在地下水的平面运动中，流线方程为________________，两流线间的流量等于这两条流线相应的________。
2.在同一条流线上其流函数ψ等于_____，单宽流量等于_____，流函数的量纲为______。
3.在流场中，二元流函数对坐标的导数与渗流分速度的关系式为______。
4.在各向同性的含水层中流线与等水头线_______，故网格为______，当流网中的∆H=∆L＝∆S＝1肘，则每一网格的流量∆q的数值等于_______。
5.在渗流场中，利用流网不但能定量地确定____________、__________、________
以及_______，还可定性地分析和了解_____________的变化情况。
6.在各向同性而透水性不同的双层含水层中，其流网形状假设在一层中为曲边正方形，则在另一层中为_________。
7.流网形象地刻画了渗流场的_______。
二、判断题：
8.在地下水动力学中，可认为流函数是描述渗流场中流量的函数，而势函数是描述渗流场中水头的函数。
〔〕
9.沿流线的方向势函数逐渐减小，而同一条等势线上各处的流函数都相等。
〔〕
10.根据流函数和势函数的定义知，H者只是空间坐标的函数，因此可以说流函数和势函数只适用于稳定流场。
〔〕
11.在渗流场中，一般认为流线能起隔水边界作用，而等水头线能起透水边界的作用。
〔〕
12.在同一渗流场中，流线在某一特定点上有时候也可以相交。
〔〕
13.在均质各向同性的介质中，任何部位的流线和等水头线都正交。
〔〕
§1.6地下水运动数学模型
一、填空题：
1.渗流连续方程是__________在地下水运动中的具体表现。
2.试写出在忽略含水层骨架压缩情况下的地下水连续方程________。
3.地下水运动基本微分方程实际上是______方程，方程的左端表示单位时间内从___方向和_____方向进入单元含水层内的净水量，右端表示单元含水层在单位时间内__________。
4.地下水平面二维、三维流基本微分方程的数学意义分别表示渗流区内________、______的渗流规律，它们的物理意义分别表示任一___________、_________的水量均衡方程。
5.越流因素B越大，则说明弱透水层的厚度_____，其渗透系数_____，越流量就____。
6.裘布依假设的要点是______________________，实际上意味着_________________是铅直的，流线____________以及没有______________。
7.单位面积〔或单位柱体〕含水层是指_________，高等于______________柱体合水层。
8.贮水率的物理意义是：
当水头_________时，从__________含水层中由于水_______________，以及介质骨架的_____，而释放〔贮存〕的_____水量。
贮水系数与贮水率比较，主要差异有两点：
一是含水层_________不同，前者是___________，
后者是_____；二是释放出______不同，前者有疏干重力水和弹性水量，后者则完全是_______水量。
9.在渗流场中边界类型主要分为_____________、____________以及____________。
二、判断及选择题：
10.地下水连续方程和基本微分方程实际上都是反映质量守恒定律。
〔〕
11.地下水三维流基本微分方程
既适用于承压水也适用于潜水。
〔〕
12.潜水和承压水含水层的平面二维流基本微分方程都是反映单位面积含水层的水量均衡方程。
〔〕
13.在潜水含水层中当忽略其弹性释水量时，则所有描述潜水的非稳定流方程都与其稳定流方程相同。
〔〕
14.各向异性承压含水层中的二维非稳定流基本微分方程为〔〕。
〔1〕
〔2〕
15.描述地下水剖面二维流的微分方程为
16.描述均质各向同性含水层中地下水剖面二维流微分方程为
。
〔〕
17.越流系统必须包括主含水层、弱含水层以及相邻含水层等三个含水层。
〔〕
18.在越流系统中，当弱透水层中的水流进人抽水层时，同样符合水流折射定律。
〔〕
19.越流因素B和越流系数σ’都是描述越流能力的参数。
〔〕
20.通常所指的布西涅斯克方程实际上就是具有源项的潜水运动的基本微分方程。
〔〕
21.第二类边界的边界面有时可以是流面，也可以是等势面或者既不是流面也不是等势面。
〔〕
22.在实际计算中，如果边界上的流量和水头均已知，则该边界既可做为第一类边界也可做为第二类边界处理。
〔〕
23.但凡边界上存在着河渠或湖泊等地表水体时，都可以将该边界做为第一类边界处理。
〔〕
24.同一时刻在潜水井流的观测孔中测得的平均水位降深值总是大于该处潜水面的降深值。
〔〕
25.但凡承压含水层中剖面上的等水头线都是铅垂线。
〔〕
26.在潜水含水层中，同一铅垂面上的地下水位自下而上是逐渐抬高，潜水面处的地下水位最高。
〔〕
27.在水平分布的均质潜水含水层中任取两等水头面分别交于底板A、B和潜水面A’、B’，因为A’B’附近的渗透路径大于AB附近的渗透路径，故底板附近的水力坡度
，因此根据达西定律
，可以说AB附近的渗透速度大于A’B’附近的渗透速度。
〔〕
28.贮水率和贮水系数一般是运用在地下水非稳定流理论中的水文地质参数。
〔〕
第二章含水层及河渠间的地下水运动
§2.1含水层及河渠间地下水的稳定运动
一、填空题：
1.将—————————————上的入渗补给量称为入渗强度。
2.在有垂直入渗补给的河渠间潜水含水层中，通过任一断面的流量————。
3.有入渗补给的河渠间含水层中，只要存在分水岭，且两河水位不相等时，则分水岭总是偏向——————————一侧。
如果人渗补给强度W＞0时则浸润曲线的形状为_______，当W＜0时则为——————，当W＝0时则为_________。
二、选择题：
4.当河渠间含水层无入渗补给，但有蒸发排泄〔设其蒸发强度为ε〕时，则计算任一断面的单宽流量公式只要将式：
中的W用〔〕代替即可。
〔1〕ε；〔2〕0；〔3〕-ε；〔4〕ε十W
5.在有入渗补给，且存在分水岭的河渠间含水层中，已知左河水位标高为HI，右河水位标高为H2，两河间距为l，当H1＞H2时，分水岭〔〕；当H1＜H2时，分水岭〔〕；当H1=H2时，分水岭〔〕。
〔1〕位于l／2处。
〔2〕靠近右河；〔3〕靠近左河；〔4〕不存在；〔5〕位于l＝0处；〔6〕位于l处
6.在底板水平，无入渗、无蒸发的河渠间潜水含水层中，当渗流为稳定流，两侧河水位相等时，浸润曲线的形状为〔〕。
〔1〕双曲线；〔2〕水平直线；〔3〕抛物线；〔4〕椭圆形曲线
7.在有蒸发、无入渗的河渠间含水层中，地下水流在稳定后的浸润曲线形状为〔〕。
〔1〕上凸的曲线；〔2〕水平直线；〔3〕下凸的曲线；〔4〕向一侧倾斜的曲线
§2.2河渠间地下水的非稳定运动
一、填空题：
1.双侧河渠引渗时，地下水的汇水点靠近河渠______一侧，汇水点处的地下水流速等于________。
2.在河渠单侧引渗时，同一时刻不同断面处的引渗渗流速度____，在起始断面x=o处的引渗渗级流速度_____，其计算式为_______，随着远离河渠，则引渗渗流速度_______。
3.在河渠单侧引渗中，同一断面上的引渗渗流速度随时间的增大______，当时间
大时，则引渗渗流速度_______。
4.河渠单侧引渗时，同一断面上的引渗单宽流量随时间的变化规律与该断面上的引渗渗流速度的变化规律______。
而同一时刻的引渗单宽流量最大值在____，其单宽渗流量表达式为______。
二、选择题：
5.在初始水位水平、单侧引渗的含水层中，距河无限远处的单宽流量等于零，这是因为假设〔〕。
〔1〕含水层初始时刻的水力坡度为零；〔2〕含水层的渗透系数很小；〔3〕在引渗影响范围以外的地下水渗透速度为零；〔4〕地下水初始时刻的渗透速度为零。
6.河渠引渗肘，同一时刻不同断面的渗流量〔〕；随着远离河渠而渗流量〔〕。
〔1〕相同；〔2〕不相同；〔3〕等于零；〔4〕逐渐变小；〔5〕逐渐变大；〔6〕无限大；〔7〕无限小
第三章地下水向完整井的稳定运动
§3.1井流
一、填空题：
1.根据揭露含水层的程度和进水条件，抽水井可分为__________和__________两类。
2.承压水井和潜水井是根据____________________来划分的。
3.从井中抽水时，水位降深在___________处最大，而在__________处最小。
4·对于潜水井，抽出的水量主要等于___________。
而对于承压水井，抽出的水量则等于__________。
5.对承压完整井来说，水位降深s是_______的函数。
而对承压不完整井，井流附近的水位降深s是___________的函数。
6.对潜水井来说，测压管进水口处的水头______________测压管所在地的潜水位。
7.填砾的承压完整抽水井，其井管外面的测压水头要___________井管里面的测压水头。
8.有效井半径是指____________。
二、判断题：
9.在下有过滤器的承压含水层中抽水时，井壁内外水位不同的主要原因是由于存在井损的缘故。
〔〕
10.但凡存在井损的抽水井也就必定存在水跃。
〔〕
11.在无限含水层中，当含水层的导水系数相同时，开采同样多的水在承压含水层中形成的降落漏斗体积要比潜水含水层大。
〔〕
12.抽水井附近渗透性的增大会导致井中及其附近的水位降深也随之增大。
〔〕
13.在过滤器周围填砾的抽水井，其水位降深要小于相同条件下未填砾抽水井的水位降深。
〔〕
§3.2含水层中的完整井流
一、填空题：
l.地下水向承压水井稳定运动的特点是：
流线为指向_____________________；等水头面为___________________；各断面流量_____________。
2.实践证明，随着抽水井水位降深的增加，水跃值_________；而随着抽水井井径的增大，水跃值_________。
3.由于裘布依公式没有考虑渗出面的存在，所以，仅当_______时，用裘布依公式计算的浸润曲线才是准确的。
4.影响半径R是指_______________；而引用影响半径R0是指___________________.
5.对有侧向补给的含水层，引用影响半径是______________；而对无限含水层，引用影响半径则是___________。
6.在承压含水层中进行稳定流抽水时，通过距井轴不同距离的过水断面上流量_______，且都等于_________。
二、判断题：
7.只要给定边界水头和井内水头，就可以确定抽水井附近的水头分布，而不管渗透系数和抽水量的大小如何。
〔〕
8.在无限含水层中，随着抽水时间的持续，降落漏斗不断向外扩展，引用影响半径是随时间而改变的变数。
〔〕
9.无论是潜水井还是承压水井都可以产生水跃。
〔〕
10.在无补给的无限含水层中抽水时，水位永远达不到稳定。
〔〕
11.潜水井的流量和水位降深之间是二次抛物线关系。
这说明，流量随降深的增大而增大，但流量增加的幅度愈来愈小。
〔〕
12.按裘布依公式计算出来的浸润曲线，在抽水井附近往往高于实际的浸润曲线。
〔〕
13.由于渗出面的存在，裘布依公式中的抽水井水位hw应该用井壁外水位hs来代替。
〔〕
三、分析题：
14.试述地下水向潜水井运动的特点，并说明在建立裘布依公式时是如何进行处理的。
15.蒂姆公式的主要缺陷是什么？
16.利用抽水试验确定水文地质参数时，通常都使用两个观测孔的蒂姆公式，而少用甚至不用仅一个观测孔的蒂姆公式，这是为什么？
17.试述抽水井渗出面存在的必然性。
18.在同一含水层中，由于抽水而产生的井内水位降深与以相同流量注水而产生的水位抬高是否相等？
为什么？
§3.3越流含水层中的稳定井流
一、判断题：
1.比较有越流和无越流的承压含水层中的稳定井流公式，可以认为1.123B就是有越流补给含水层中井流的引用影响半径。
〔〕
2.对越流含水层中的稳定井流来说，抽水量完全来自井附近的越流补给量。
〔〕
§3.4非线性流中的完整井流
1.设在
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