水文学与水文供水地质.doc

1.1地球的分圈：1.2矿物：矿物是地壳中各种地质作用的自然产物，具有一定的化学成分和内部构造，因而也就有一定得物理和化学性质。造岩矿物:组成岩石最主要的矿物。特征：晶形：自然界中的矿物可以分为结晶的和非结晶的，其中结晶的占大多数。 颜色：指矿物新鲜面上的颜色。 光泽：指矿物的新鲜面上反射光线的能力。 硬度：指矿物抵抗摩擦及刻划的能力。岩石：是在各种地质条件下由一种或几种矿物组成的集合体。岩石分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩的形成：岩浆沿着地壳岩石的裂隙上升到地壳范围内或喷出地表，热量逐渐散失，最后冷却凝固而成的岩石就叫岩浆岩。 岩浆岩的分类：酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩。（根据岩浆岩中含量的多少） 喷出岩，侵入岩（浅成、深成） 沉积岩：沉积岩是在地表环境中已经形成的岩石经过风化、剥蚀、熔解等外力地质作用的破坏而产生的岩石碎屑、溶质等物质，在原地或经过搬运在适宜的环境沉积起来，再经过成岩作用而形成的岩石。 沉积岩的特征：层理构造，含化石。 松散岩石的级配：试样中小于0.5mm的土粒占60%，即。1.3相对地质年代的划分依据：地壳运动、生物演变。1.4地壳运动的形成：水平运动（为主）、垂直运动。 岩层产状：岩层在空间位置上的状况。 岩层产状三要素：走向、倾向、倾角。 岩层产状表示方法：方位表示法。 岩层的接触关系：整合接触平行不整合与角度不整合接触火成接触断层接触褶曲：岩层的一个弯曲，它是岩层塑性变形的结果。褶曲形成：挤压。褶曲基本类型：背斜、向斜。褶曲的分类：在横剖面上 在平面上 穹窿构造 构造盆地断裂构造：岩石受力作用超过强度极限时岩石所发生的破裂。断裂构造的分类：裂隙、断层。裂隙：是岩层没有发生显著位移的破裂。裂隙的分类：按成因分为按形成时应力特点分为：张裂隙，剪裂隙断层：岩层断裂后沿断裂面两侧发生了显著的位移，这种构造叫做断层。断层的分类：据断层两盘相对位移情况 据断层形成的力学性质2.1空隙分类：孔隙、裂隙、溶隙。 孔隙率大小的影响因素：岩石的密实程度、颗粒的均匀性、颗粒的形状、颗粒的胶结程度。 岩石的水理性质：溶水性：岩石能容纳一定水量的性能。 持水性：在重力的作用下，岩石依靠分子引力和毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。 给水性：各种岩石饱水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。 透水性：岩石允许水流通过的能力。2.2含水层：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。 透水层：允许水流通过单不含水的岩层 构成含水层的条件：岩石要具有能容纳重力水的空隙。 有储存和聚集地下水的地质条件。 具有充足的补给来源。2.3地下水的分类：上层滞水、潜水、承压水。孔隙水，裂隙水，岩溶水。 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水。 潜水的埋藏特点：具有自由表面、在重力作用下由潜水位较高处向潜水位较低处流动、动态变化大、易受污染。 潜水等水位线图：决定潜水流向、求潜水的水力坡度、确定潜水的埋藏深度、提供合理的取水位置、推断含水层岩性或厚度的变化、确定地下水与地表水的相互补给关系、确定泉水出露点和沼泽化的范围。 承压水：充满上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。 承压水的特点：有稳定的隔水顶板存在，没有自由水面，水体承受静水压力，与有压管道中的水流相似。 等水压线图的特点：确定流向，确定承压水水压面的坡度，确定承压水位埋深，缺德事承压水含水层的埋深，确定承压水头的大小 2.4地下水的补给方式：大气降水补给、地表水补给、凝结水补给、含水层之间补给、人工补给。 排泄方式：泉水排泄、向地表水排泄、蒸发排泄、不同类型含水层之间排泄。3.2地下水化学成分的性质：总含盐量与总溶解固体，氢离子浓度，硬度，侵蚀性总溶解固体（TDS）：通常在105110温度下将水样蒸干后所得干涸残余物的总量。TDS=总盐量1/2HCO3-硬度侵蚀性：这部分游离的、将消耗于溶解碳酸盐的。库尔洛夫式：将毫克当量百分数大于10%的阴离子按由大到小的次序排列在分子的位置，以同样办法将阳离子排在分母位置上，水中的总溶解固体（M）和特殊元素则以g/L为单位依次排列与公式之前。3.3地下水化学成分在运动过程中的各种作用：溶滤作用、浓缩作用、离子的交替和吸收作用、脱硫酸作用、脱碳酸作用。3.4垂直地下水取水构筑物类型：潜水完整井：凿井至潜水含水层底板（隔水层），水流从井的四周流入井内。潜水非完整井：凿井未至潜水含水层底板，地下水可以从井底及井的四周流入井内承压完整井：凿穿承压含水层顶板，并穿透整个含水层到隔水底板，水流从四周流入井内。承压非完整井：凿穿承压含水层的顶板后仅穿透一部分含水层，地下水可以从井的四周流入井内。裘布衣公式：计算Q、s、K 4.3泰斯公式：4.4水位地质参数： 渗透系数（K）：是表示含水层渗透性能的参数。 导水系数（T）：是表示含水层导水能力大小的系数。 释水系数（）：单位面积的承压含水层柱体，在水头降低1m时，释放的水体 水位传导系数表示含水层中水位传导速度的参数。 影响半径（R）：是表示含水层补给条件的参数。 利用非稳定流抽水试验资料配线法、直线图解法、恢复水位法、拐点法求参数的步骤 ：配线法：在双对数坐标纸上绘制 的标准曲线。 在另一张模数相同的透明双对数坐标纸上绘制实测的曲线。 将实测曲线置于标准曲线上，在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移，直至两曲线重合为止。 任取一匹配点（在曲线上或曲线外均可），记录匹配点对应坐标值： ，代入Theis公式分别计算出有关参数。直线图解法：根据观测井资料在半对数纸上做s-t图线（t取对数尺度）。 将s-t图线的直线部分延长，交纵坐标得，交横坐标得。 求直线的斜率m，由于所以一个对数周期相应的降深s就是斜率m。 用式计算T值，用计算a值和恢复水位法： 根据水位恢复列s-计算表 在半对数纸上作s-的直线。 求直线斜率m=s 根据计算T值。拐点法：1.在半对数格纸上绘制实测的s-t曲线。2.用外推法确定最大降深smax3拐点降深si=1/2smax,并确定ti4.做拐点i处的切线，确定切线斜率mi5.f(r/B)=2.3si/mi,查表算出r/B的值6.B=r/(r/B),T=0.183Q e(-r/B)/mi, a=Br/2ti5.1冲积物：河流沉积作用形成的堆积物 冲积物特点：分选好、磨圆好、孔隙大、透水性强。 河谷阶地：由于河床的下切作用而形成的阶地 河谷阶地的形成：地壳的间歇性上升和河流的作用共同形成。 河谷阶地类型：上游的侵蚀阶地、中游的基座阶地、下游的沉积阶地。 洪积物：由洪流形成的沉积物叫洪积物 洪积物特点：物质成分单一，不同冲沟洪积物岩性差别大； 分选性差； 磨圆度低，一般为次圆状及次棱角状； 层理不发育； 不具二元结构而呈多元结构。 冲洪积扇中的地下水的特点：补给-径流带，潜水深埋带 潜水溢出带，盐分过渡带垂直交替带，盐分堆积带，下泄带。风化裂隙水的特点：一般为潜水，水量不大，动态变化大，层状分布。5.7岩溶形成的条件：岩石的可溶性；岩石的透水性；水的侵蚀性；水的流动条件。 岩溶水的特点：富水性一般较强富水性、透水性不均匀接受补给能力强径流可以是渗流也可以是管道流排泄较集中动态变化大水质受污染。7.1勘察阶段的划分：初勘，详勘勘察内容：水文地质测绘，物探，钻探，抽水试验，地下水动态观测单孔稳定流抽水的主要任务：1. 测定含水层的钻孔涌水量，及其与水位下降的关系，确定单位降深涌水量与最大涌水量。2. 确定含水层的水文地质参数3. 确定影响半径的大小4. 确定降落漏斗的形状及其扩展情况。技术要求（详见课本p187-188）1.抽水试验层次及试验段的确定2抽水试验井水位下降值和下降次数的确定3.抽水稳定标准和稳定连续时间的确定4.抽水试验的测量要求2.1水系：河流的干流及其全部支流构成脉络相通的河流系统。 中泓线：河道个横断面表面最大流速点的连线。 流域：汇集地面水和地下水的区域。 分水线：当地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条不同的河流中去，这一地形上的脊线起着分水的作用，是相邻两流域的界线。 出口断面： 闭合流域：地面分水线与地下分水线重合，河床切割较深。 流量Q：单位时间内通过河流过水断面的水量。 径流总量W：在一定时段内通过河流过水断面的总水量。W=QT 径流模数M：单位流域面积F（）上平均产生的流量Q。 径流深度R：将计算时段内的径流总量，均匀分布于测站以上的整个流域面积上，此时得到的平均水层深度。 径流系数：同一时段内流域上的径流深度与降水量之比值。2.3地面径流的形成过程：降水过程蓄渗过程坡比漫流过程河槽集流过程 地面径流影响因素：气象因素流域下垫面因素人为因素2.4闭合流域水量平衡方程式：2.5水位：河流断面某时刻的水位为该时刻断面上的水面高程。3.2频率：在具体重复的试验中，某随机事件A出现的次数（频数）m与试验总次数n的比值，即 概率：随机事件在客观上出现的可能性，即该事件的发生率，亦称机率。 累积频率：等于及大于或等于及小于某水文要素出现的可能性 年频率：每年取一个最大代表值组成随机样本系列，样本的容量n为年数，由该样本所得的频率称为年频率。次频率：每年取多个代表值组成随机样本系列，样本的容量s为次数，由该样本所得的频率称为次频率。设计频率（p）：研究洪峰流量、洪水位、暴雨时，P50%,。重现期：某事件出现一次所需长期平均间隔年限（T）或多少年一遇。3.3经验频率曲线：绘制经验频率曲线的步骤：将实测资料按其数值大小递减排序计算经验频率以流量为纵坐标，累积频率为横坐标点图。过点群中间绘制一条光滑曲线。3.4均值：加权平均法： 算术平均法： 意义：反映随机变量的平均水平，能代表整个随机变量系列的水平高低，故也称数学期望。 均方差s：总体： 样本： 意义：反映实测系列中各个随机变量离均差的平均情况。 变差系数： 意义：系列中每一项对均值的平均离差。 偏态系数：样本： 意义：表示s每变化一个单位时，系列偏斜了多少 表示系列的方向：=0，对称分布、0正偏分布、0.8,且回归线误差不大于均值的10%15%，相关分析成果才认为可以使用。 插补资料时，如遇无实测点控制的外延部分应慎重，应避免辗转相关。 相关方程不可逆。 相关分析计算：详见教材Page 77【例3.11】4.2年径流量：一年内通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。 设计年径流量的推求方法： 具有长期实测资料，设计年径流量的推算：频率分析。 资料不足情况下设计年径流量的推算：相关分析延长至20年以上，频率分析 缺乏实测资料时设计年径流量的推算： 以求: 4.3代表年法推求年径流量的年内分配，是从实测资料中选取某一年的径流年内分配作为模型，设计年径流量年内分配，即按此模型计算，称为代表年法。 ， （ 同倍比放大） 4.4洪水：流域内的暴雨或大面积的降雨产生的大量地面水流，在短期内汇入河槽，使河中流量骤增，水位猛涨，河槽水流成波状下泄，这种径流称为洪水。 设计洪水：根据洪水特征值拟定的一次洪水过程线和洪水组成。 设计洪水三要素：洪峰流量、洪水过程线、洪水总量。 特大值： 重现期：4.5枯水径流的影响因素：流域的水文地质条件和流域面积大小、人类经济活动。5.1降水：大气水到达地面的过程。 降水三要素：降水量（用降落在不透水平面上的雨水的深度来表示）降水历时（降水所经历的时间）降水强度（单位时间内的降水量） 5.2流域平均降水量的计算方法： 算术平均法： 加权平均法： 等雨量线法： 5.3点雨量资料的整理步骤： 降雨分析：每一场暴雨列一张H-t图 选样本 频率分析，每个样本做一条频率曲线 综合调整 整理T-i-t的关系表 5.4图解法求暴雨强度公式：点图 作参考线 对每一个T作i-t关系曲线和参考线平行 求A： T=1时，lgi=lgA 求n： 求A、B、C C=B/A1 建立暴雨强度公式利用图解法求