水文 地质 供水水文地质.doc

绪论供水水文地质学是研究地下水资源作为供水水源的应用科学。拟解决的主要问题：1、何处有可供利用的地下水资源？2、已发现的地下水资源水质如何？水量有多少？3、如何使有限的地下水资源发挥最大的效益，并减少负环境效应？地下水：埋藏在地表以下岩石空隙中的水。地下水作为供水水源的优点（1）一般不需净化处理；（2）不易受地表污染；（3）水温较低且恒定；（4）输水管道较短，构筑物较简单，基建费用低，占地面积小；（5）分布广，供水能力较稳定。（6）可以 “以丰补欠”，提高水资源的利用率。供水水文地质主要包括地下水资源的寻找和勘探、地下水资源评价、地下水资源开采及地下水资源的保护和管理四方面的内容，简述如下： 1、地下水资源的寻找和勘探（供水水文地质勘察）研究目的：确定哪里有可供开采利用的地下水。研究内容：地下水资源的形成条件；利用各种技术手段查明其埋藏、分布和运动规律、圏出地下水富集地段，为进一步评价和开采提供资料。2、地下水资源评价研究目的：评价供水水源的质和量。研究内容：水质评价和水量评价。3、地下水资源开采研究目的：通过技术经济合理的取水构筑物把地下水开采出来，以满足各种用水的需要。研究内容：水源地的选择、取水方法的选择、取水构筑物的布置以及提高取水构筑物出水能力等。4、地下水资源的保护和管理研究目的：使有限的地下水资源发挥最大的效益。研究内容：地下水开采过程中的地下水资源质和量的变化及负环境效应。第一章1、通过地震波在地球内部传播速度的变化，发现在地球内部存在两个明显的分界面，即莫霍面和古登堡面_，它们把地球分为三个圈层，即地壳、地幔和地核。2、名词解释：硅铝层：大陆地壳上层平均成分相当于花岗岩类岩石，主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层硅镁层：大陆地壳下层和大洋地壳平均成分相当于玄武类岩石，主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅镁层。岩石圈：软流圈以上的地幔与地壳均由坚硬的岩石组成，二者统称为岩石圈。水圈：地球表层附近的水体3、请列出主要陆地地貌，并说明其主要特征。1、山地：包括海拔5001000 m的低山、10003500 m的中山和3500 m以上的高山。2、高原： 海拔600 m以上，顶项部较为平坦或略呈波状起伏，面积广大的高地。3、丘陵： 地面虽有起伏，但坡度比较平缓，顶部浑圆，相对高差小于200m的地形。4、平原： 是海拔600 m以下，地表起伏不大，面积宽广的地区。5、盆地：四周为山地或高原环绕，中间低平的地区，因外形似盆而得名。6、洼地：高程在海平面以下的低洼地带。 4、请列出主要海底地貌，并说明其主要特征。1、大陆边缘：是大陆与大洋连接的边缘地带,包括大陆架、大陆坡、大陆基、海沟。 大陆架：坡度小于01，地势平坦，围绕大陆的浅水海底平原。一般水深200 m以内。大陆坡：是大陆架外缘陡倾部分，平均坡度43，最大坡度可达20。大陆基：是大陆坡与大洋盆地之间较平坦的地区，坡度仅l700l1000。一般为水深20005000 m的地方，平均深度3700m。海沟：位于大洋板块向大陆板块俯冲的地区，深度在6000m以下，是地壳剧烈变动的不稳定地区，有强烈的地震和火山活动。2、大洋盆地：是海洋的主体，约占海洋总面积的45。其主要部分是水深在40005000m的开阔水域，称深海盆地。 3、大洋中脊：大洋底部绵延着数万千米的海底隆起，称为洋中脊。它突出海底的高度可达到4km，宽度在1000km以上。5、地壳含量最高的八种元素按从高到低的顺序依次为：氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾。1、 名词解释：晶体；凡是内部质点(分子、原子、离子)作有规律的格子状排列的固体，皆称晶体或晶质体。晶体有固定的熔点，在条件适宜时呈现出规则的几何外形。条痕：矿物条痕，即矿物粉末的颜色，通常是以矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。解理：矿物晶体在外力作用（如敲打、挤压等）下严格沿着一定结晶方向破裂，并能裂出光滑平面的性质称为解理。裂开的光滑面称解理面。2、矿物的主要物理性质有哪些？ 1、晶形2、颜色3、条痕 4、透明度5、光泽6、硬度7、解理8、断口 4、摩氏硬度等级的排列顺序如何?滑石，石膏，方解石，萤石，磷灰石，正长石，石英，黄玉，刚玉，金刚石2、 如何区分石英、长石、方解石和白云石？石英：晶形：柱状、粒状、块 状，颜色：无色、白色等，光泽：玻璃或油脂，条痕：白色，硬度：7，解理：无解理，断口：贝壳状白云石：晶形：块状、菱面体、粒状，颜色：白色、浅黄色、淡灰，光泽：玻璃，条痕：白色，硬度：3.54，解理：三组完全解理，其他：滴冷稀盐酸不起泡方解石：晶形：块状、菱面体、粒状，颜色：白色、灰色，光泽：玻璃，条痕：白色，硬度：3，解理：三组完全解理，其他：滴盐酸起泡，光泽：玻璃光泽，条痕：白色，硬度：66.5，解理：两组完全解理，断口：粗糙状断口1、名词解释斑状结构：岩石中较大晶体散布在较细物质之间的结构。大的晶体称斑晶，细小的部分称基质，基质为隐晶质、玻璃质。为浅成岩、火山岩所具有。块状构造：组成岩石的矿物，无一定的排列方式，而是均匀地分布在岩石中。静止、稳定的结晶作用气孔构造：岩石中分布着大小不等的的圆形或椭圆形空洞，称气孔构造。空洞（气孔）系岩浆冷却较快，气体逸出所致。杏仁构造：岩浆后期矿物（方解石、沸石、石英、绿泥石，等）充填气孔形成。浅色矿物：如石英、长石呈白色或肉色，被称为浅色矿物暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石和云母呈暗绿色、暗褐色，被称为暗色矿物2、岩石按其成因可分为哪三大类？简述岩浆岩的形成？岩石按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩，岩浆沿着地壳岩石的裂隙上升到地壳范围内或喷出地表（火山喷发）、热量逐渐散失，最后冷却凝固而成的岩石就叫岩浆岩，又称火成岩。3、岩浆岩按SiO2的含量可分为哪四类？橄榄岩、花岗岩、玄武岩、闪长岩分属于哪一类？酸性岩，中性岩，基性岩，超基性岩。橄榄岩超基性岩，花岗岩酸性岩，闪长岩中性岩，玄武岩基性岩。3、 岩浆岩按其凝固位置的不同，可分为哪三类？它们各有何结构、构造？深成岩，浅成岩和喷出岩喷出岩：隐晶质、玻璃质结构，流纹构造、气孔或杏仁构造；浅成岩：斑状结构、细晶或伟晶结构，块状构造则多为；深成岩：等粒结构、不等粒、似斑状结构，块状构造。一、名词解释 1、碎屑结构：岩石或矿物碎屑被硅质、钙质、铁质、泥质胶结在一起的结构。2、“有效粒径：粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量的10%的粒径称为有效粒径二、填空1、地表岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积、固结成岩等阶段，最终形成沉积岩。2、沉积岩最大的特征是一般呈层状分布3、自然界常见的沉积岩有：集块岩，火山角砾岩，凝灰岩，砾岩，砂岩，粉砂岩，泥岩，页岩，石灰岩，等。一、名词解释1、变质岩；变质岩是变质作用形成的岩石，是地壳中原来已存在的各种岩石，受高温高压及化学活动性流体的影响，在固体状态下，发生剧烈变化形成的新岩石。2、片理构造；片状矿物(如云母等)或柱状矿物(如角闪石等)按一定平面，即片理面定向排列，使得顺着平行排列的面，可以把岩石劈成一片一片的小型构造型态。3、千枚状构：造片理清楚，片理面上有许多细小的绢云母鳞片作有规律分布，使岩石呈显丝绢光泽。二、填空根据变质岩的构造可将变质岩分为两类：片状岩石类和块状岩石类。前者常见的岩石类型有片麻岩、片岩_、千枚岩和板岩；后者常见的岩石类型有大理岩和石英岩。1、名词解释：1、地质年代：“地质事件”(即地质作用)发生的时代。 地质年代包括相对地质年代和绝对地质年代。2、相对地质年代：地质事件发生的先后顺序。3、绝对地质年代：地质事件发生的时间距今多少年地层层序律；原始产出的地层具有下老上新的层序规律。生物层序律。地球上的生物长期按顺序发展着，而且生物的进化是不可逆的。因此，不同时代形成的岩层就含有不同的化石；而不同地区含有相同化石的岩层，无论相距多远，都应属于同一时代形成的。2、早古生代、晚古生代和中生代按从早到晚的顺序分别包括哪三个纪，并注明各自的代号？早古生代：寒武纪，奥陶纪O，志留纪S。晚古生代：泥盆纪D，石炭纪C，二叠纪P，三叠纪T，侏罗纪J，白垩纪K。1、岩层的产状三要素是走向、倾向和倾角。2、简述岩层接触关系的类型及其储水意义?整合接触，不整合和接触（平行不整合和角度不整合），火成接触，断层接触。不整合接触的岩层之间往往保留一层古风化层，利于底下水储存，火成接触的断层接触部位也常为富水地段3、褶皱（曲）的基本类型有哪些？确定褶曲基本类型的依据是什么？层状岩石发生弯曲变形，但岩石的连续完整性基本没有破坏，这种构造叫做褶皱构造。褶曲是褶皱中的一个弯曲，是褶皱的基本组成单位。褶曲的基本类型：背斜和向斜判断褶曲基本类型的方法是根据岩层的新老关系，当核部地层较两侧地层新，为向斜；当核部地层较两翼地层老，为背斜。4、如何区分节理和层面？、节理是沿裂隙面没有明显位移的断裂构造。 断层是一种有明显相对位移的断裂构造。5、如何区分正断层和逆断层？正断层:上盘相对下降，下盘相对上升逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降6、断层按其形成的力学性质分哪几类？它们在储水条件上有何不同，原因何在？按断层的力学性质分：压性断层、张性断层、扭性断层、压扭性断层和张扭性断层 张性断层面或断层破碎带）如果未充填或胶结，是地下水流动的良好通道，因此泉水出露的地方，或在地下坑道中顶底板涌水量涌水量突然增大的地方，以及串珠状湖泊、泉水，直线状、急转弯、被错断的河流都常常是断层存在的标志1、名词解释：岩土的水理性质：与水分的贮存运移有关的岩石性质称为岩石的水理性质。包括容水性、持水性、给水性和透水性。潜水：埋藏在地表以下、第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水。承压水：充满两个隔水层之间的承受静水压力的地下水。含水层：指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层：不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微不足道的岩层（渗透系数0.001m/d）承压水位；承压水稳定后水位的标高水头高度：水力坡度：在流动方向上，任意两点的水位差除以该两点间的实际水平距离。2、岩土根据透水性好坏可分为哪几类？各举出两个例子。岩土根据透水性好坏可分为透水岩土、半透水岩土和不透水岩土。透水岩土：砂、砾、卵石、砂岩、裂隙与岩溶发育的坚硬岩石；半透水岩土：粉质粘土、粉土、黄土、裂隙与岩溶不太发育的坚硬岩石；不透水岩土：粘土、淤泥、泥岩、页岩裂隙和溶隙不发育的坚硬岩石。3、简答地下水的分类及潜水和承压水的特点？一、按岩石空隙性质分类的地下水：孔隙水、裂隙水、岩溶水二、按埋藏条件分类的地下水：上层滞水、潜水、承压水三、我国地下水分类：采用了埋藏条件和含水层空隙性质综合分类，得出九种不种特征的地下水：孔隙（裂隙、岩溶）上层滞水，孔隙（裂隙、岩溶）潜水，孔隙（裂隙、岩溶）承压水（2）潜水的一般特征：潜水具有自由水面，为无压水；潜水的分布区和补给区基本上是一致的；在重力作用下，潜水可以由水位高处向水位低处运动，形成潜水径流。平原区主要以蒸发形式排泄，易形成盐碱地；高山丘陵区则以泉、地下渗流形式排泄于地表沟谷或地表水体。潜水的动态如水位、水温、水质、水量等要素随季节不同有明显变化。若等水位线由密变疏，说明潜水面坡度由陡变缓，可以推断含水层透水性由弱变强或含水层厚度由薄变厚。反之，则可能是含水层透水性变弱或厚度变薄承压水的特点：(1)承压性，为有压水，其顶面为非自由水面； (2)承压水的分布区与补给区不一致； (3)承压水在静水压力作用下，可以由高水位向低水位运动，形成承压水的径流； (4)由于隔水顶板的存在，气候、水文因素的变化对承压水的影响相对比潜水要小，因此，承压水的水位、温度和矿化度等比较稳定； (5)承压水的水质变化大，从淡水直到矿化度很高的卤水都有。4、简答地下水等水位线图、等水压线图的作用？等水位线图的用途 确定潜水的流向及水力坡度 确定潜水的埋藏深度、泉水出露点和沼泽化范围 提供合理的取水位置 确定潜水与地表水的相互补给关系 确定含水层厚度 分析推断含水层透水性及厚度变化等水压线图及其应用（1）确定水流方向及水力坡度（2）确定承压含水层的埋藏深度（3）确定承压水位的埋藏深度（4）确定水头高度5、地下水循环包括哪几个环节？地下水补给的主要来源和排泄的主要方式分别有哪些？ 补给、径流、排泄 补给来源： （1） 大气降水的补给 （2） 地表水的补给 （3） 凝结水的补给 （4） 含水层之间的补给 （5） 人工补给。2、排泄方式：（1）泉水排泄 （2）向地表水排泄（泄流）（3）蒸发排泄（土面蒸发和叶面蒸发）（4）不同含水层之间的排泄 一、名词解释1、总溶解固体(TDS)：在105110的温度下将水烘干所得的干涸残余物表示（总溶解固体）。 总溶解固体（TDS）总含盐量-1/2HCO3-2、地下水的总硬度 ：水中含Ca2+、Mg2+的总量称为总硬度。二、简答题1、舒卡列夫分类法是如何按化学成分对地下水进行分类的？舒卡列夫的地下水化学类型分类是根据地下水中6种主要离子（Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-，K+合并于Na+）及矿化度划分的。具体步骤如下：第一步，根据水质分析结果，将6种主要离子中含量大于25毫克当量的阴离子和阳离子进行组合，可组合出49型水，并将每型用一个阿拉伯数字作为代号。第二步，按矿化度（M）的大小划分为4组。A组M1.5g/L；B组1.5M10g/L；C组10M40g/L；D组M40g/L。第三步，将地下水化学类型用阿拉伯数字（149）与字母（A、B、C或D）组合在一起的表达式表示。例如，1A型，表示矿化度（M）不大于1.5g/L的HCO3-Ca型水，沉积岩地区典型的溶滤水；49D型，表示矿化度大于40g/L的Cl-Na型水，该型水可能是与海水及海相沉积有关的地下水，或是大陆盐化潜水。2、大骨节病与克山病的可能病因有哪些 ？大骨节病（软骨组织病变）和克山病（心肌病变）。病因：主要观点：（1）生存环境中缺Ca、S、Se等元素；（2）饮用水中金属元素Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、Mn等含量过多；（3）饮用水中含过量的腐殖酸。3、生活饮用水水质标准一般包括哪几方面的指标？评价指标：1、感官性状和一般化学指标；2、毒理学指标；3、细菌学指标；4、放射性指标；制定生活饮用水评价指标的原则：1、水的感官性状良好。2、水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。3、水中不得含有病原微生物。1、名词解释：完整井：非完整井、潜水完整井：凿井至潜水含水层地板 潜水非完整井：凿井未到含水层底板地下水可以从井底及井的四周进入井内承压水完整井：凿穿承压含水层的顶板，并穿透整个含水层到隔水底板，水从四周流入井内承压水非完整井：凿穿承压含水层的顶板后仅穿透一部分含水层，地下水可从井的嘶吼及井底进入井内、降落漏斗：在开采条件下，地下水形成的向下凹陷的、形似漏斗状的自由水面(潜水含水层)或水压面(承压含水层)。影响半径（R）：表示含水层补给条件的参数，综合地反应了含水层的规模、补给类型和补给能力。稳定流：流量(Q)、流速（V）和水位（S）不随时间变化非稳定流：流量(Q)、流速（V）和水位（S）不随时间变化 2、简答地下水运动的特点？1水流通道曲折复杂；2流速迟缓；3一般呈层流运动，个别条件下呈紊流运动；4绝大多数情况下为非稳定流运动。 3、简答达西定律及其数学表达式？达西定律 地下水作雷诺数很小（Re110）的层流运动时满足达西定律，即：Q=K =KI= Q渗流量（m3/d）；L渗流途径长度（m）；h在渗流途径L长度上的水头损失（m）；渗流的过水断面面积（m2）；K渗透系数（m/d）；I水力坡度，单位渗流途径上的水头损失（无量纲）；渗透速度； 4、 简答裘不依公式的作用？1、求含水层的渗透系数；2、预计潜水完整井涌水量。1、 岩溶水发育的规律（一）岩溶发育的基本条件1、岩石的可溶性 可溶岩的岩性愈纯，含易溶组分就愈多，岩溶也愈发育。2、岩石的透水性 岩石的透水性愈好，水就愈容易进入岩石内部进行溶蚀。3、水的流动条件 地下水径流愈强烈，侵蚀性CO2含量愈多，岩溶也愈发育。（二）地质构造对岩溶发育的控制作用1、岩溶主要沿断裂带发育2、岩溶常在褶曲轴部或平行于褶曲轴成带状发育3、构造体系控制岩溶的空间分布规律；构造复合关系对岩溶发育的尤其有利。2、 简答岩溶水的分布规律、1、总的来说富水性较强，但含水极不均匀；2、岩溶有向深部减弱的规律，使含水层的富水性也呈现垂向上的强弱分带性；3、岩溶水在水力联系上有明显的各向异性。1、简答各种供水设计与规划对允许开采量的精度要求？允许开采量是供水设计的主要指标，也是水文地质勘察的主要目的。允许开采量的精度是随着勘察阶段的发展而不断提高的。根据水文地质条件研究程度、动态观测时间的长短、计算数据与参数的精度、计算方法与公式的合理性、补给的保证程度等方面，允许开采量的精度分为A、B、C、D、E5级。A级要有三年以上水源地连续的开采动态资料。可作为水源地合理开采以及改建、扩建工程设计的依据，B级允许开采量，通常是供水工程施工图设计的依据；C级允许开采量可作为供水工程初步设计的依据；D级与E级允许开采量，只能满足可行性研究与规划设计要求。对集中式连续供水来说至关重要的是供水保证率。一般要求达到90%一97的保证率。2、简答：允许开采量及其满足的条件？允许开采量（资源）是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少、动水位不超过设计要求、水质和水温在允许范围内变化，以及在不影响已建水源地正常开采、不发生危害性环境地质现象的前提下，单位时间内从单元含水层中取得的水量，常用单位为：立方米每小时、立方米每天或立方米每年(m3/h、m3d或m3a)表示。简单地说，允许开采量就是合理的取水工程能从含水层中取出来，且不会引起一切不良后果的出水量。3、何谓水量均衡原理？在均衡区内，任一时间的补给量和消耗之差，恒等于储存量的变化量4、简述地下水资源评价的主要内容？ (1)地下水水量评价 (2)地下水水质评价 (3)开采技术条件的评价 (4)环境效益的评价 (5)防护措施的评述5、简述地下水资源评价的原则？(1)运用地下水与大气水、地表水相互转化的规律进行水量评价(2)充分发挥储存量的调节作用(3)采用合理的开采方式(4)水质、水量统一评价6、简述水源地开采的动态类型及其特点？按其动态特点克分为稳定型，调节型和疏干型三种类型稳定型：地下水资源能够直接地，长期稳定地获得地表水或地下水的渗入补给，亦包括能够袭夺含水层外部地表水和地下水的地区。调节型：依靠储存量的调节作用来弥补非不解时期的消耗量，所消耗的储存量能在补给期内很快得到补偿，可见这类水源地允许开采量的大小取决于储存量的大小和补给的可能性。疏干型：距补给区较远或埋藏稍大的承压含水层地区，这种地区由于增加的开采补给量和减少的天然消耗量不能满足开采量的要求，则使得储存量逐年消耗，如不采取人工补给措施，这种水源地将开采枯竭，当然水源地亦并非不可以开采，但要计算在一定的开采期间内，不超过设计降深时的允许开采量。7、简述如何根据水源地开采的动态类型合理选择地下水资源允许开采量的评价方法？1、对于稳定流水源地这类水源地允许开采量的评价，一般情况下可采用“稳定流公式”计算获得较准确结果。对于一些需水量不大，而地下水补给量又较丰富的地区，则可用试验推断法确定允许开采量。对于泉水或暗河作为水源时，其允许开采量可通过天然和人工露头测