水文地质复习题华南理工大学.docx

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水文地质复习题华南理工大学

水文地质课程复习题

第一讲

1、什么叫孔隙度？

孔隙度大与孔隙大有区别吗？

答：

孔隙度：

岩石中的孔隙体积与包括孔隙体积在内的岩石体积之比

区别：

孔隙度是指宏观范围上孔隙体积所占岩土总体积的大小衡量指标，而孔隙的大小是指单元的、微观的孔隙体积的大小。

孔隙度大的岩土空隙不一定大，而空隙大的岩土孔隙度也不一定大，例如粘土与砂类土的比拟。

2、粘性土孔隙度大——是含水层吗？

答：

粘性土虽然孔隙度大，但单个孔隙细小，内部所含的的几乎是结合水，所以通常情况下为隔水层。

但在较大水头差的作用下能发生越流补给，能通过一定数量的水层为含水层。

由上所述黏土层在通常条件下是含水层，在特殊情况下可以视为透水层。

3、试总结砂砾类土体的孔隙形状特点，并加以概化〔图示〕。

答：

砂类土体孔隙度偏小，但孔隙较大。

图见ppt

4、坚硬的花岗岩、砂岩、灰岩的空隙特征有何异同点？

答：

花岗岩呈粒状或似斑构造，颗粒均匀细密，间隙小。

为锁水层

砂岩由碎屑和生物沉积形成。

空隙较大，为相对透水层，主要储水空间为裂隙及孔隙。

灰岩岩质较硬也是抑郁产生裂隙，由于特殊矿物成分，易于形成溶隙溶洞，灰岩的储水哦那关键主要为溶隙溶洞。

5、地壳岩石中存在哪些形式的水？

答：

岩石中水的存在形式有结合水、重力水、气态水、固态水以及矿物结合水。

6、什么叫容水度、持水度、给水度？

影响给水度的因素有哪些？

答：

容水度：

岩土中所能包容的最大的水体积与岩土体体积之比。

持水度：

饱和岩土中的水，在重力作用下释放后，保持在孔隙中水的体积与岩土体积之比。

给水度：

含水层的释水才能。

它表示单位面积的含水层，当潜水面下降一个单位长度时在重力作用下所能释放出的水量。

给水度的影响因素有岩石颗粒的大小、形状、排列以及压实程度。

第二讲地下水的赋存和运动

7、什么是含水层和隔水层？

各自有什么特点？

答：

含水层：

是能透过并给出相当数量的水的岩层

隔水层：

不能透过并给出或透过切给出水微缺乏道的岩层。

特点：

含水层具有良好的给水性和强透水性，隔水层具有良好的持水性，但给水性和透水性均不良。

8、地下水如何分类？

答：

地下水分类的主要根据：

含水介质的类型和埋藏条件

按水介质分：

孔隙水、裂隙水和溶岩水

按埋藏条件分：

包气带水、潜水和承压水

9、什么是潜水、承压水、上层滞水？

各自有哪些特征？

潜水：

饱水带中第一个具有自由外表的含水层中的水叫作潜水。

特征：

1.补给（来源）：

降水入渗，河湖入渗

2.排泄（汇）：

泉，〔河〕泄流，蒸发

补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！

3.动态：

受气象，水文因素影响明显，变化快〔水量、水位季节性变化〕

4.受人为因素影响也显著，易污染

5.水循环交替迅速：

水循环周期短，更新恢复快

承压水：

充满于两个隔水层〔弱透水层〕之间的含水层中的水，叫作承压水

特征：

1.承压性是承压水的一个重要特征；

2.承压水在很大程度上和潜水一样，主要来源于现代大气降水与地表水的入渗；

3.承压水的水质取决于埋藏条件及其与外界联络的程度，可以是淡水，也可以是含盐量很高的卤水；

4.由于上部受到隔水层或弱透水层的隔离，承压水与大气圈、地表水圈的联络较差，水循环也缓慢得多，承压水不像潜水那样容易污染，但是一旦污染后那么很难使其净化。

上层滞水：

当包气带存在部分隔水层〔弱透水层〕时，部分隔水层〔弱透水层〕上会积聚具有自由水面的重力水，这便是上层滞水。

特征：

上层滞水分布最接近地表，承受大气降水的补给，通过蒸发或向隔水底板的边缘下渗排泄。

雨季获得补充，积存一定水量。

旱季水量逐渐耗失。

当分布范围小且补给不很经常时，不能终年保持有水。

由于其水量小，动态变化显著，只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时性供水水源。

包气带中的上层滞水，对其下部的潜水的补给与蒸发排泄，起到一定的滞后调节作用。

上层滞水极易受污染，利用其作为饮用水源时要格外注意卫生防护。

10、什么叫等水压线图？

它是怎样绘制的？

钻孔打到等水压线高度能否见到承压水？

为什么？

绘制等水压线图有何实际意义？

将某一承压水层测压水位相等的各点连线，即得到等水压线图〔等测压水位线图〕。

不能，承压水的测压水面只是一个虚构的面，并不存在这样一个实际的水面，只有当钻孔穿透上覆隔水层到达含水层顶面时了中才见水；孔中水位上升到测压水位高度静止不动。

实际意义：

1.确定地下水流动方向2.确定地下水面坡度3.确定地下水位赋存深度4.确定地外表与地下水面之起伏关系5.确定地下水与河川的供给关系6.可识出地下水露头〔泉〕

11、什么叫浸透、渗流和渗流场？

浸透〔就是渗流〕：

地下水在岩石空隙中的运动称为渗流〔浸透〕

渗流场：

发生渗流的区域称为渗流场。

12、达西定律的公式形式有几种？

公式中各符号的意义是什么？

达西定律的意义是什么？

它的应用范围如何？

Q=KωI=ωV

v过水断面与水力学中的水流过断面是否一致？

否

▪过水断面——ω，假想的断面

▪实际孔隙断面——ωn孔隙度

▪实际水流断面——ωn有效孔隙度

Q/ω=V比照水力学，实际流速Q/ω’=u

v关系：

地下水浸透流速V=une

v浸透流速V：

是假设水流通过整个岩层断面〔骨架+空隙〕时所具有的虚拟的平均流速。

v意义：

研究水量时，只考虑水流通过的总量与平均流速，而不去追踪实际水质点的运移轨迹——简化的研究

v应用范围：

只有雷诺数小于1-10之间某一数值的层流运动才服从达西定律

13、浸透流速与实际流速有什么区别？

浸透流速的过水断面系指砂柱的横断面积；在该面积中，包括砂粒所占据的面积及空隙所占据的面积；而水流实际流过的乃是扣除结合水所占据的范围以外的空隙面积。

浸透流速比实际流速小。

14、什么是流网？

流网具有哪些特点？

流网的绘制步骤是？

流网是指在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列等水头线和流线所组成的网格。

流网特点：

①在各向同性介质中，流线与等水头线正交；在各向异性介质中，流线与等水头线斜交

②是按一定规那么绘制的，等水头线〔等水头差绘制〕，流线〔等流量宽，单宽流量相等〕

绘制步骤〔简要〕：

1〕寻找边界〔湿周，隔水边界，水位线〕

2〕分水线、源、汇确实定

3〕画出渗流场周边流线与条件

4〕中间内插

流量等单宽量流量控制流线根数

确定等水头差间隔

第三讲包气带水的运动及地下水化学成分

15、什么是毛细上升高度？

其影响因素是？

毛细压力水头与毛细压强的概念，观察毛细管中水的运动

插入水中初始：

瞬时刻

v

HA=ZA+0=0

vHB=？

HB=ZB+pc/ρg

vHB=ZB+（-hc）=-hc

vHC=?

=ZC+（-hc）=0

最后：

HA=HC〔管中水不运动—静止液体〕

此时毛细管中的最大上升高度hc称为毛细上升高度,

它在数值上等于该管所具有的毛细压力水头值

其影响因素是毛细管直径，颗粒细小的土，最大毛细上升高度也大。

16、包气带水的运动与饱水带水的运动相比有哪些特点？

1.饱水带只存在重力势，包气带同时存在重力势和毛力势；2.饱水带任一点的压力水头是个定值，包气带的压力水头那么是含水量的函数；3.饱水带的浸透系数是个定值，包气带的浸透系数随含水量的降低而变小。

17、地下水的主要气体成分和离子成分有哪些？

来源？

地下水中常见的气体成分：

氧〔O2〕、氮〔N2〕、二氧化碳〔CO2〕硫化氢〔H2S〕、甲烷〔CH4〕。

来源：

氧〔O2〕、氮〔N2〕：

大气圈随降水入渗进入含水层中

硫化氢〔H2S〕、甲烷〔CH4〕：

在较封闭环境中，在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成。

二氧化碳〔CO2〕：

由于大气降水中的CO2含量较低，地下水中CO2，主要源于：

〔1〕土壤层〔入渗过程溶于水中〕：

有机质残骸发酵产生、植物呼吸作用产生；〔2〕碳酸盐岩地层：

在深部高温下，也可变质生成CO2；〔3〕人类活动：

在化石燃料〔煤、石油、天然气〕，导致大气中的CO2增加，〔增长20%〕

地下水中主要离子成分

阴离子：

HCO-3，SO2-4，Cl-；阳离子：

Ca2+,Mg2+,K+,Na+

来源：

〔1〕低矿化度水中的常见离子：

HCO-3，Ca2+，Mg2+，常来源与沉积盐岩、岩浆岩、变质岩的风化溶解；〔2〕高矿化度水中的常见离子：

Cl-,Na+,K+，沉积盐岩〔钠盐、钾盐〕的溶解、变质岩风化溶解，海水影响；（3）中等矿化度的常见离子：

SO42-：

沉积盐类溶解、金属硫化物的氧化、火山喷发；H2S气体氧化、人类活动—燃烧煤产生大量SO2，SO2氧化后形成之，大气中SO2-4过高时，降“酸雨〞

18、地下水化学成分形成的作用有哪些？

溶滤作用—水岩互相作用时发生

浓缩作用—蒸发排泄时发生

脱碳酸作用—在温度与压力发生变化时发生

脱硫酸作用—在复原环境下发生：

SO42-→H2S↑

阴离子交替吸附作用—岩土外表吸附的阳离子与水中阳离子发生交换

混合作用—2种不同类型地下水混合时发生

人类活动的作用——影响越来越大

19、什么是溶滤作用？

试表达溶滤作用对地下水产生的作用。

溶滤作用：

水与岩土互相作用下，岩土中某些组分向地下水中转移的过程。

v长期、强烈溶滤作用的结果，地下水以低矿化度的难溶离子为主，HCO3—Ca水或HCO3—CaMg

这是由溶滤作用的阶段性决定！

在由多种盐类组成的岩石中：

早期，Cl盐最易溶于水中→随水带走，岩土贫Cl盐继续作用，较易溶SO42-盐类被溶入中→随水带走，贫SO42-盐类持续〔岩土中〕只剩较难溶的碳酸盐类。

v因此，分析溶滤作用及其地下水的成分特征：

①要从地质历史开展的目光〔角度〕来理解—它是地质历史长期作用的结果

②地下水是不断运动的—溶解的组分会被带去〔岩土组分变化〕

前期溶滤作用—溶滤什么组分，水中获得相应组分

后期溶滤作用—长期强烈溶滤作用的结果是难溶成分的低矿化水

〔可看课本82页〕

20、什么叫地下水的矿化度？

地下水中各种离子、分子与化合物的总量称为矿化度

21、第三讲PPT第48页练习题

某地区地表为厚约10m的第四纪沉积物，由砂土和亚粘土组成，下伏花岗岩岩体。

一温泉源于花岗岩裂隙含水层中，并通过第四系益溢出地表，其水化学成分用库尔洛夫式表示为：

温泉补给区的地下水化学成分的库尔洛夫表示式为：

问：

〔1〕由补给区到排泄区，地下水化学成分有哪些变化？

〔2〕可能发生哪些的水化学形成作用。

22、地下水根据其成分的不同可以分为哪几种类型？

各有什么样的特点？

地下水根据其成分的不同可分为以下几个根本类型，即溶滤水，沉积水，再生水与初生水。

溶滤水的化学成分由溶滤岩土获得；沉积水那么是沉积物形成时或随后进入空隙，并在封闭的地质构造条件下封闭存下来的水，它的化学成分主要来源于形成沉积物的水体。

再生水那么是岩石受到高温变质作用时，从矿物构造中别离出来的水；初生水是直接由岩浆析出的水。

后两者的化学成分来源于岩浆。

第四讲地下水的补给排泄与地下水系统

23、什么是地下水的补给、径流和排泄？

补给：

含水层或含水系统从外界获得水量的过程

径流：

地下水由补给区流向排泄区的作用过程

排泄：

含水层失去水量的作用过程

24、泉的分类根据是？

有哪些分类？

泉按照补给泉的含水层的性质，可将泉分为上升泉及下降泉两大类。

根据出露原因，上升泉又可分为侵蚀〔上升〕泉，断层泉及接触带泉；下降泉又可分为侵蚀泉，接触泉，溢流泉。

25、什么叫降水入渗系数？

降水入渗系数α是一年内降水入渗值qx与降水量x的比值

26、什么叫地下径流模数？

地下径流模数〔Mj〕表示每平方公里面积上的地下径流量，单位L/s.km2，即MJ=〔Q×1000〕/（F×365×86400）

27、什么叫地下水的补给模数？

地下水补给模数〔Mb〕表示每平方公里含水层分布面积上地下水补给量，单位m3×104/a.km2，即Mb=Q/〔F.104〕

28、表达地下水补给方式，以及各自的特点和影响因素。

补给方式：

大气降水入渗、地表水入渗、凝结水入渗、其他含水层或含水系统补给、人工补给。

影响降水补给的因素有降水性质〔降水量，降水历时〕、包气带的岩性与厚度、地形、植被。

特点：

大气降水补给是面状补给，普遍而均匀，地表水补给是线状补给，仅限于地表水体的周边，凝结水对地下水的补给仅限于昼夜温差较大的地方才有意义，人工补给的特点是地下水获得水量的同时，也相应地获得盐分，从而使其水质发生变化。

影响：

影响地表水补给的因素有河床的透水性、河流与地下水有联络部分的长度及河床湿周、河水位与地下水位的高差、河床过水时间的长短。

影响凝结水补给的因素是昼夜温差。

影响含水层之间的补给的因素有含水层之间的水头差，裂隙、断层的透水性，弱透水层的透水性及厚度，

29、地下水排泄有哪些途径？

它们各自有哪些特点？

排泄途径：

泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾、人工排泄等。

泉属于点状排泄，泄流属于线状排泄，蒸发属于面状排泄，蒸发排泄仅耗失水分，盐分仍留在地下水中，其他种类的排泄，都属于径流排泄。

30、地下水径流和径流强度如何确定？

地下水径流可用地下水径流量来确定，用达西公式求得Q=KωI（m3/s），径流强度即单位时间内通过单位断面的水量，用浸透速度表示，由达西公式表示：

V=Q/ω=KI

31、表达地下水补给与排泄对地下水质的影响。

补给的影响：

1，低矿化水补给，那么得到淡水透镜体；2，高矿化水或污染水补给，那么地下水水质恶化；3，过量汲取滨海地区的或咸水层有联络的淡水含水层，也可引起海水或咸水入侵。

排泄的影响：

1径流排泄，水质不易恶化，地下水向溶滤淡化方向开展；2蒸发排泄，水走盐留，地下水盐化。

第五讲地下水的动态与平衡和地下水系统

32、什么叫地下水的动态、平衡？

两者有何关系？

含水系统〔含水层〕各要素〔水位、水量、水化学成分、水温等〕随时间变化称为地下水动态；某一时间段内某一地段内地下水水量〔盐量、热量、能量〕的收支状况称为地下程度衡。

关于两者的关系可以认为是：

动态是平衡的外部表现，平衡那么是动态的内部原因。

33、地下水动态有哪几种类型？

它们是如何形成的？

答：

蒸发型：

主要出现于干旱半干旱地区地形切割微弱的平原或盆地。

此类地区地下水径流微弱，以蒸发排泄为主。

降水及地表水入渗补给，引起水位抬升，水质相应淡化。

随着埋深变浅，旱季蒸发加剧，水位逐渐下降，水质逐渐盐化。

随后蒸发减弱，水位趋于稳定。

径流型：

主要分布于山区及山前。

地形高差大，水位埋藏深，蒸发微弱可以忽略，以径流排泄为主。

伴随降水和地表水入渗补给，各处水位抬升幅度不等。

接近排泄区水位上升幅度小，远离排泄区水位上升幅度大；因此，水力梯度增大，径流排泄加强。

补给停顿后，径流排泄使各处水位逐渐趋平。

弱径流型：

主要出如今气候潮湿的平原与盆地地区。

这些地区地形切割微弱，潜水埋藏不深，湿度大，蒸发弱，故仍以径流排泄为主，但地形平坦径流微弱。

34、什么是平衡区、平衡期？

收入项和支出项包括哪些内容？

平衡方程式的一般表达形式是？

答：

平衡区：

进展平衡计算所选定的地区。

它最好是一个具有隔水边界的完好水文地质单元〔含水系统〕。

平衡期：

进展平衡计算的时间段。

它可以是假设干年，一年，也可以是一个月或一个季度。

收入项：

1渗入到地下水面的大气降水量；2地表水流入量；3地下水流入量；4人工补给；5凝结水补给

支出项：

1蒸发，沸腾；2地下水流出；3地下水侧向流出；4人工采排

平衡方程式一般表达形式：

A-B=ΔW

A——收入项；

B——支出项；

ΔW——平衡时段内，平衡区的水量变化量

35、什么叫地下水含水系统、地下水流动系统？

两者有何异同点？

答：

地下水含水系统是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联络的含水岩系。

地下水流动系统是指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。

a.两者的共同点:

打破了把单个含水层作为功能单元的传统，力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体

36、地下水流动系统可以出现几个级次？

对地下水化学特征有何影响？

答：

J.Toth（1963）在严格的假定条件下，利用解析绘制了均质各向同性潜水盆地中出现3个不同级次的流动系统，即部分的、中间的和区域的流动系统。

地下水流动系统中，水化学存在垂直分带和程度分带。

不同部位发生的主要化学作用不同，溶滤作用存在于整个流程，部分系统、中间及区域系统的浅部属于氧化环境，深部属于复原环境，上升水流处因减压将产生脱碳酸作用。

粘性土易发生阳离子交替吸附作用。

不同系统的集合处，发生混合作用。

干旱和半干旱地区的排泄区，发生蒸发浓缩作用。

系统的排泄区是地下水水质复杂变化的地段。

37、简述地下水流动系统的水化学特征。

答：

1在地下水流动系统中，任一点的水质取决于以下因素：

输入水质；流程；流速；流程上遇到的物质及其可迁移性；流程上经受的各种水化学作用。

2地下水化学成分主要来自流动过程中对流经岩土的溶滤。

其他条件一样时，地下水在岩石中滞留的时间愈长，从周围岩土溶滤获得的组分便愈多。

部分流动系统的水，流程短，流速快，地下水化学成分相应的比拟简单，矿化度较低。

区域流动的系统的水，流程长，流速慢，接触的岩层多，成分复杂，矿化度高。

但其补给区由于流程短，矿化度并不高，而排泄区的矿化度最高。

3地下水流动系统的不同部位，由于流速与流程对水质的控制作用，显示出很好的水化学分带。

第六讲地下水的类型

38、比拟孔隙水、裂隙水、岩溶水的动态差异。

〔答案可能不太对〕

答：

孔隙水：

分布比拟均匀连续，且常呈层状；含水层内水力联络亲密、具有统一的地下水面或测压面；同个含水层的透水性、给水性德变化较裂隙和岩溶含水层小；孔隙含水层中的所储存的水量与可以取出来的水量可以是不一致的，而裂隙和岩溶含水层那么往往差异不大。

裂隙水:

分布不均匀；水力联络不统一性；浸透的各向异性。

岩溶水：

层流与紊流共生；有压与无压共存；运动方向的不同步〔部分与整体不一致〕；缺乏统一的区域地下水水位。

39、试阐述山前冲洪积扇的水文地质特征。

由山口向平原〔盆地〕，由于水动力条件控制着沉积作用，洪积扇显示良好的地貌岩性分带：

地貌上坡度由陡变缓，岩性上由粗变细。

从而决定了岩层透水性由好到差，地下水位埋深由大而小，补给条件由好到差；随之，排泄由径流为主转化到以蒸发为主〔干旱半干旱气候下〕，水化学作用由溶滤到浓缩，矿化度由小到大，水化学类型产生相应变化；地下水位的变动也由大到小。

在这里，很好地表达了自然现象之间互相联络与互相依存的关系。

40、简述岩溶的发育机理

岩溶发育应具备的条件：

可溶岩的存在、可溶岩必须是透水的、具有侵蚀才能的水以及水是流动的。

控制岩溶发育的各种因素：

首先是可溶岩的存在，可溶岩的成分与构造是控制岩溶发育的内因；可溶岩必须是透水的，水流才能进入岩石进展溶蚀；

其次水具有水具有侵蚀才能，含有二氧化碳或其它酸类，侵蚀才能才明显增强；水是流动的，水的流动性是保证岩溶发育的充要条件，水不流动，终究会到达饱和而停顿开展；

此外还有其它因素，如植被土壤发育的湿热气候条件下岩溶格外发育；构造作用产生的裂隙影响岩石的透水性和水的流动等。

岩溶发育根本上分3个阶段，即起始阶段、快速开展阶段及停滞衰亡阶段。

41、分析比拟砾石、砂、粘土三者孔隙度、给水度和透水性的大小。

孔隙度：

砾石<砂<粘土〔分选程度愈差愈小〕

给水度：

粘土<砂<砾石

持水度：

砾石<砂<粘土

第七讲地下水资源与环境

42、表达地下水资源的特点

地下水资源与地表水资源共有的特点是

1.可恢复性2.时空变化性3.有限性4.互相转换性5.不可取代性

地下水资源特有的优点是

1.广泛性2.系统性和整体性3.调蓄性4.质优性

详细见教科书P200到P203页

43、简述地下水资源的分类，并说明其供水意义。

地下水资源划分为补给量,储存量和允许开采量三大类

补给量指单位时间进入含水层的水量.用补给增量的来源可以看出,补给量水资源无非是夺取了本计算含水层或含水系统以外的水量.从整个地下水资源的观点来看,这里的补给量增加了,邻区,邻层的地下水资源就会减少,影响其开发利用.再从〞三水〞转化的总水资源观点考虑,假如大量夺取河水的补给增量,就会减少地表水资源,影响河水的规划开发利用.因此,开采时的补给量不能盲目无限制的扩大.

储存量指储存在含水层中的重力水的体积.储存量水资源由于地下水位受到补给条件和拍些条件的制约,所以打下水储存量和补给量的消耗量是亲密相关的.假设地下水的补给量大于消耗量,那么多余的水量便在含水层中储存起来,反之就消耗含水层中的储存水量.

允许开采量是指通过技术经济合理的取水建筑物,在整个开采期内地下水水质,水量的变化保持在允许范围内,不影响已建水源地的开采,不发生危害性的工程地质现象的前提下,单位时间从水文地质单元中可以取出的水量.

44、与地下水有关的环境问题有哪些？

试举一例说明其成因。

1.土壤盐渍化

（1）土壤盐化

（2）土壤碱化

2.土壤荒漠化

3.地面沉降

4.岩溶地面塌陷

5.海水入侵

举例,成因详情和防治措施等请看教科书P220到P236页~

45、第7讲的28页ppt地下水污染途径，分析这个图，理由

考虑：

有害垃圾堆放何处？

A、B、C

我记得是放置在A处比拟好,因为从地下水系统的角度上看,B点和C点都是处于水头较高的地区,假如将有害垃圾放置与B和C,那么污染物会随地下水污染整个地区,而A点是处于一个汇水区~地下水只有补给,没有流出,放置于此处污染物不易扩散

46、第7讲14页，分析这几种类型的供水意义

d是最好的,有持续补给,并且是以泉的形式,方便开采

47、为什么说“水资源〞是可再生的资源？

48、为什么说“水资源〞既有自然属性，又有社会属性。