太原理工大学辅修水文水文基础知识点总结.docx

1、太原理工大学辅修水文水文基础知识点总结地下水的优点： 水质：水质好，不易被污染 水量：分布广，调蓄能力强、供水保证程度高 水温：温度较为稳定，常年变化不大，适宜做冷却和地温空调用水 经济：供水费用少地下水的特点（总结ppt中的）地下水水资源分布及人均占有量呈现明显的地区性差异 北方地区地下水开发利用程度较高 南方地区地下水开采程度较低，开发利用的潜力较大 因地区间开采程度不平衡，引起局部超采的现象较为普遍 地下水使用中城市生活用水的比例呈上升趋势一 基本概念（可能出填空或简答或名词解释）水文地质学 是一门研究地下水的科学水文地质学的研究内容 研究地下水与周围环境（岩石圈、水圈、生 物圈、大气圈

2、）及人类 活动的相互作用下，其水质、水量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。 （1）水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。大循环是指海洋或大陆之间的水分交换。小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。（2）地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化过程。湿度：表示空气中水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。绝对湿度：表示某一地区某一时刻中的水汽含量，即单位体积空气中所含水汽的质量。用重量表示时，符号记为m，单位为g/m3；饱和水汽含量（符号为M或E）是指某一温度下空气容纳的最大水汽数量。M或E随温度T升高而增大相对湿度：大气中

3、实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦即绝对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比值空气中水汽达到饱和时的气温称为露点降水量是一定时段内，降落在平地上（假定无渗漏、蒸发、流失等）的降水所积成的水层厚度（如为固态降水则须折合成液态水计算），以毫米数表示。径流 是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的现象。为水流的重要环节和水均衡的基本因素。分为地表径流和地下径流。流量 是指单位时间通过河流（渠、管）某一断面的水量（水体积），单位m3/s，计算公式为Q=AV，式中V-平均流速（m/s），A-过水断面面积（m2）。径流模数 是单位流域面积上的平均产水量，单位

4、为L/skm2，计算公式M=Q/F103。径流系数 是同一时段内流域面积上的径流深度R（mm） 与降水量P（mm） 的比值， 表示为=R/P。 空隙分为 孔隙 裂隙 溶穴孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。 受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水，称为结合水距离固体表面更远的那部分水分子，重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力影响下运动，这部分水就是重力水。毛细水分为支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水容水度是指岩石完全饱和时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。用小数或%表示，一般小于或等于孔隙度

5、。W0=V0/V100%。对于膨胀土，容水度可大于孔隙度。 给水度（）是指地下水位下降一个单位深度、从地下水位延伸到地表面的单位面积岩石柱体在重力作用下所释放出来的水的体积。常用小数表示，无量纲。 持水度（Sr）是指地下水位下降一个单位深度、单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水的体积。常用小数表示，无量纲构成含水层的三个条件是：（1）有储存水的空间（储水构造），（2）周围有隔水岩石，（3）有水的来源，含有重力水为主。 按含水介质（空隙）类型，可将地下水区分为孔隙水、裂隙水及岩溶水 按埋藏条件分为：上层滞水、潜水、承压水潜水等水位线图：是由同一时间潜水位相同的各点连线而成作用：1

6、.确定潜水的流向2.确定潜水面的水力梯度 3.判断潜水和地表水的补给关系4.确定潜水埋藏深度5.确定泉水出露位置和沼泽化范围 6.推断含水层岩性或厚度变化7确定含水层厚度8.作为布置引水工程设施的依据测压水位是井孔中静止水位的高程。承压高度是指揭穿承压含水层的钻孔中承压水位到承压含水层顶面之间的距离，亦为作用于隔水顶板的以水柱高度表示的附加压强。最适宜形成承压水的两种地质构造1、向斜盆地2、单斜地层 承压水等水压线图，就是承压水测压水位面的等高线图。利用等水压线图可以解决的实际问题有？1. 确定承压水的流向2. 确定承压水的水力梯度，判断含水层岩性和厚度的变化。3. 确定承压水位埋藏深度。4.

7、 确定承压水含水层的埋藏深度。5. 确定承压水头值得大小。6. 可以确定潜水和承压水的相互关系。达西定律 V=KI V 称作渗透流速 I 水力梯度（相当于h / L ，即水头差除以渗透途径）； Q渗透流量 过水断面h 水头损失L 渗透途径流网在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线与流线组成的网格称为流网 作流网时，首先根据边界条件绘制容易确定的等水头线或流线。边界包括定水头边界、隔水边界及地下水面边界。地表水体的断面一般可看作等水头面，因此，河渠的湿周必定是一条等水头线（a）。隔水边界无水流通过（通量为零），而流线本身就是“零通量”边界，因此，平行隔水边界可绘出流线（b）。 地下水面

8、边界比较复杂。当无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给，作稳定流动时，地下水面是一条流线（c）；当有入渗补给时，它既不是流线，也不是等水头线（d）。地下水的化学离子组成，主要的有6种离子： Cl-、 SO42-、 HCO3-、 Na+（K+）、 Ca2+、Mg2+ 形成地下水化学组成的七大作用，1溶滤作用（溶滤的定义及相关内容） 蒸发浓缩作用 脱碳酸作用 脱硫酸作用 阳离子交替吸附作用 混合作用 人类活动对地下水化学成分影响及定义 地下水的成因类型主要有三个，溶滤水 沉积水 内生水其中沉积水很重要，在课本上64页 沉积水(埋藏水)是在沉积过程中保存在成岩沉积物空隙中的水。即与沉积物大体同时形成的古地

9、下水。 海水平均成分：矿化度35g/l，Cl90/Na77M18, rNa/rCl=0.85，Cl/Br=29.3。 海相淤泥通常含有大量有机质和各种微生物，处于缺氧环境，有利于生物化学作用。淤泥中水的化学特征： 矿化度很高，可达300g/l； SO42-减少或消失； 钙Ca2+含量相对增加，Na+减少，rNa/rCl0.85； 富集Br、I，Cl/Br变小； 出现H2S、CH4、铵、氮； pH值增高。 地下水化学分析包括 简分析和全分析总矿化度 总硬度 暂时硬度 永久硬度的概念，及地下水化学成分分析计算步骤和过程（根据试卷中题目要求写出某种离子详细计算过程，其他元素只需将计算结果写在表中）

10、地下水的补给来源有大气降水、地表水、凝结水，来自其它含水层或含水系统的水等。与人类活动有关的地下水补给有灌溉回归水、水库渗漏水，以及专门性的人工补给。 松散沉积物中的降水入渗存在活塞式与捷径式两种 影响大气降水补给地下水的因素： (1) 年降水量：降水首先需要补足包气带的水分亏损，因此降水量小时补给地下水的量就小。 (2) 降水特征：雨强、雨面、历时都影响入渗，绵绵细雨有利于入渗。 (3) 包气带岩性：渗透性强（K大）时，容易补给，渗透性差时不利于补给；厚度（水位埋深）大时消耗于包气带的水分多，不利于补给，而厚度小时有利于补给。 (4) 地形：陡坡不利于补给，平缓有利于补给。 (5) 植被：森

11、林、草地可滞留地表坡流与保护土壤结构，这方面有利于降水入渗。但是浓密的植被，尤其是农作物，以蒸腾方式强烈消耗包气水，造成大量水分亏缺。 (6)人类工程：都市化不利于补给。 地下水通过泉（点状排泄），向河流泄流（线状排泄），蒸发（面状排泄，包括土面蒸发，叶面蒸发） 分类：根据含水层性质可分为上升泉和下降泉；根据出露原因可分为侵蚀泉、接触泉、溢流泉，断层泉和接触带泉。 泉的意义？ 1.通过岩层中泉的出露多少及涌水量大小，可以确定岩石的含水性及含水层的富水程度。 2.泉的分布反映含水层或含水通道的分布及补给区和排泄区的位置。 3.通过对泉水的动态的研究，可以判断其补给水源类型。 4.泉的标高反映当地

12、地下水位的标高。 5.泉的化学成分，物理性质和气体成分，反映当地地下水水质特点和埋藏情况。 6.泉的研究有助于判断隐伏地质构造。 7.泉的经济意义。 在与环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化，称作地下水动态 某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况称作地下水均衡。 潜水及松散沉积物浅部的水，可分为三种主要动态类型：蒸发型、径流型及弱径流型。 某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加，称作正均衡；反之，支出大于收入，地下水储存量（或盐储量、热储量）减少，称作负均衡

13、。 水均衡方程式 陆地上某一地区天然状态下总的水均衡，其收入项（A）一般包括：大气降水量（X）、地表水流入量（Y1 ）、地下水流入量（W1）、水汽凝结量（Z1）。支出项（B）一般为：地表水流出量（Y2 ）、地下水流出量(W2 )、蒸发量(Z 2 )。均衡期水的储存量变化为则水 均衡方程式为： AB=(81) 即： (X+Y1+W1+Z1)(Y2 +W2 +Z2)=(82) 或： X(Y2Y1)(W2W1)(Z2Z1)= (83) 相关正负均衡的改善建议？ 研究意义具体表现在： (1)在天然条件下，地下水的动态是地下水埋藏条件和形成条件的综合反映，可根据地下水动态特征分析、认识地下水的埋藏条件、

14、水量、水质形成条件和区分不同类型的含水层； (2)地下水动态是均衡的外部表现，可利用地下水动态资料去计算地下水的某些均衡要素，如入渗系数、储存量、蒸发量等。 (3)地下水的数量和质量均随时间而变化，因此一切水量、水质的计算与评价都必须有时间的概念，地下水动态资料是地下水资源评价和预测是必不可少的依据。 冲洪积扇中的地下水 干旱半干旱地区的山前地带。洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，故称扇形地；多在山前成群分布，构成扇群，扇间为洼地。 洪积扇由山口向平原具有明显的分带性： （1）地形地貌分带：由山口向平原（盆地），地貌上由扇顶扇中扇前缘，地形由高低，地面坡度由陡缓；岩性由粗细。 （2）水动

15、力条件与沉积作用分带：集中的洪流辫状散流，水流速度和搬运能力由大小，沉积作用由弱强；水流携带的物质随地势和流速的变化而依次堆积，先堆积粗粒物质，后堆积细粒物质。 （3）岩性分带：扇顶多为砾石、卵石、漂石等，沉积物不显层理，或仅在所夹细粒中显示层理；向外过渡为砾及砂为主，出现粘性土夹层，层理明显；没入平原部分为砂及粘性土夹层。 （4）地下水分带：扇顶物质颗粒粗大，多直接出露于地表，地势高，潜水埋藏深，岩石透水性好，补给充沛，地下径流强烈，蒸发微弱，形成低矿化水，属潜水深埋带或盐分溶滤带，多为HCO3Ca、CaNa、CaMg型水，水位变化大；向下游，地形变缓，颗粒变细，透水性变差，地下水流受阻，潜

16、水位壅高接近地表，形成泉和沼泽，蒸发增强，水的矿化度增高，为地下水溢出带或盐分过路带，地下水位动态变化小。此带向下游进入平原区，地势变平，颗粒变细，潜水埋深不大，蒸发强烈，土壤常发生盐渍化，为潜水下沉带或盐分堆积带。 了解石羊河流域的例子，课本118页，老师可能出相关的问题，是有可能。根据裂隙的成因分类，有成岩裂隙水，构造裂隙水，风化裂隙水，其中构造裂隙是裂隙水主要的储存空间。 断裂带的水文地质意义 (1)脆性岩石中的张性断裂，中央及两侧常具良好的导水能力。 (2)泥质塑性岩层中的张性断裂，往往导水不良或隔水。 (3)塑性岩层中的压性断裂、扭节理，通常是隔水的。 (4)脆性岩层中压性断裂，中央

17、透水性差，两侧有开张性良好的扭张裂隙，成为导水带。 (5)扭性断裂的导水性介于张性、压性断裂之间。 (6)断裂带的复合部位往往成为地下水的富集地段。 大断层可将厚层隔水层切割成块段而错开，这种块段与外界的水力联系微弱，甚至断绝，利于排水不利于供水，这种阻隔作用，使大的断层往往构成地下含水系统的边界。 我国南北方岩溶及岩溶水的差异 南方岩溶及岩溶水 （1）岩溶发育程度：南方岩溶发育比较充分，岩溶现象较典型，地表可有峰丛、峰林、溶蚀洼地、溶斗、落水洞、竖井等，地下多发育较为完成的地下河系； （2）介质均匀性：岩溶含水介质常是高度管道化与强烈不均匀的，岩溶岩对降水的响应十分灵敏，流量季节变化很大；

18、（3）岩石成分：岩溶区多分布巨厚到块状的纯净碳酸盐岩，多发育有裸露型岩溶，介质可溶性强，受构造应力时易形成稀疏而宽大的裂隙。 （4）地质构造：地质构造上属于较紧密的褶皱，向斜核部多易发地下河系。降水充沛，补给强。 北方岩溶及岩溶水 （1）岩溶发育程度：北方岩溶发育多不完整，地表少有溶斗、落水洞等，地表多呈常态的山形； （2）介质均匀性：含水介质相对均匀，成井率较高，岩溶大泉汇水面积大，流量相对稳定； （3）岩石成分：含水介质-碳酸盐岩一般成层较薄，夹泥质与硅质夹层，多与非可溶岩互层，多发育覆盖型岩溶；介质可溶性差，形成密集、均匀而短小的构造裂隙； （4）地质构造：因多为宽缓的向斜或单斜，不利于水流的集中分布、降水少，水的侵蚀力弱，岩溶发育弱 岩溶演化的正反馈过程： 不均匀介质不均匀水流差异性溶蚀更不均匀介质更不均匀水流进一步的差异性溶蚀 岩溶发展的过程实质上就是:介质的非均质化过程; 水流的集中过程。岩溶发育阶段划分：基本上分三个阶段起始阶段，快速发展阶段，停滞消亡阶段 地下水资源分两类，一类是经常与外界交换的水量，另一类是保持于含水系统中的水量；我们把前者称为补给资源，把后者称为储存资源。