水文地质学基础总结.doc

Manuscript水文地质学基础总结一、填空题：1、空隙依据成因分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。2、水进入岩石后，因孔隙大小不同，岩石中水的存在形式也不同，那么岩石能够容纳、保持、释放或允许水透过的性能也有所不同，而具有不同的容水性、持水性、给水性与透水性等水理性质。3、包气带自上而下分为三带：土壤水带、中间带、毛细水带。4、根据系统论观点，地下水系统应该包括以下几个方面：（1）系统的组成（包括边界及分布范围）（2）系统内部状态随时间变化（3）层次结构，即各子系统及其相互关系（4）信息及其传输过程（5）系统的功能（6）系统的环境等。5、地下水的物理性质包括水温、颜色、透明度、气味、味道、比重、导电性和放射性等。6、根据地壳热力分布状态，地温从上到下可分为三个带：变温带、常温带、增温带。7、地下水中常见的气体成分有O2、N2、CO2、H2S等。8、地下水中分布最广，含量最多的离子成分主要有七种Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。9、地下水的主要化学性质包括：地下水的酸碱性、氧化还原电位、总矿化度、地下水的硬度、地下水的侵蚀性。10、地下水的化学成分形成的作用主要有：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交换吸附作用、混合作用及人类活动的作用。11、化学分析时根据水化学研究的目的和要求不同，分析项目和精度要求各不相同，一般分为简分析、全分析和专项分析三类。12、影响大气降水入渗补给的因素主要有两类：降水本身的特点和接受补给的地形、地质和植被条件。13、地表水补给地下水的必要条件包含两个方面：两者之间必须具有水力联系、地表水位必须高于地下水位。14、裂隙按成因可以分为：成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙。15、毛细水按其形成特点，可以分为以下三种类型：支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水。16、含水层的补给来源有：大气降水、地表水、凝结水、其它含水层的水和人工补给水源。17、达西定律的数学表达式：，每个字母表示的含义：Q为渗透流量，K为渗透系数，为过水断面，I为水力梯度。二、名词解释1、毛细负压：液体表面有一个张力液面就会发生弯曲，当弯曲成半圆形时，弯液面上表面的合力称为毛细力，毛细力作用在弯液面上称为毛细压强，对液面来说这是个负压强称其为毛细负压。2、重力水：岩石空隙全部被充满、在重力作用下运动的液态水称为重力水。 毛细水：由于毛细力的作用而充满岩石毛细空隙中的水称为毛细水。 结合水：由于静电引力作用而吸附在岩石颗粒上的水叫结合水。3、层 流：在岩石空隙中渗透时，水质点有秩序的、互不混杂的流动称为层流。 紊 流：水质点无序的、互相混杂的流动称为紊流。4、水力坡度：水力坡度为沿渗透途径水头损失与相应渗透长度的比值，水力坡度可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦力所消耗的机械能。5、隔水层：隔水层是不能透过并给出水或只能透过与给出极少量水的岩层，隔水层具有良好的持水性，而给水性与透水性均不良，如粘土、页岩、片岩等。 含水层：含水层是能够透过并给出相当数量水的岩层，含水层是具有良好给水性和强透水性的岩层，如各种砂土、砾石、裂隙和溶穴发育的坚硬岩石。渗透系数：是表征含水层透水性能的一个重要的水文地质参数。6、流 网：由一系列的等水头线与流线所组成的网络。 流 线：某时刻在渗流场中画出一条空间曲线，该曲线上各个水质点的流速方向都与这条曲线相切。7、居留时间：指地下水自从补给进入含水层中至被排泄出含水层所经过的时间。8、溶滤作用：水与岩土相互作用下，岩土中的某些组分向地下水中转移的过程。 脱硫酸作用：在还原环境中当地下水中含有有机物时，脱硫细菌等微生物能将水中SO42- 还原为H2S，使SO42-减少或消失的作用。9、达西定律：渗透流量（Q）与渗透系数（K）、过水断面（）及水力梯度（I）成正比。即，达西定律又可以表达为，渗透流速与水力梯度一次方成正比关系，故达西定律又称为线性渗透定律。10、渗 流：用假想的水流模型去代替真实的水流，一是不考虑渗流途径的迂回曲折，只考虑地下水的流向，二是不考虑岩层的颗粒骨架，假想岩石的空间全被水流充满，这种假想水流称为渗流。渗 透：地下水在岩石空隙中的运动。11、持水性：持水性是指重力释水后，岩石能保持住一定水量的性能。给水性：给水性是指饱水岩石在重力作用下，能自由给出一定水量的性能。透水性：透水性是指岩石可以被水透过的性能。12、孔隙度：衡量孔隙多少的指标，它是指岩石中孔隙体积和岩石总体积之比/。裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石总体积之比Kr=Vk/V。溶穴率：衡量岩石溶穴多少的指标。有体积溶穴率、面溶穴率、线溶穴率。13、总矿化度：表示地下水中含盐量的多少，是表征水矿化程度的指标。它指地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量，以g/l表示。、三、简述题：1、1、简述Cl-的来源？答：岩盐或其他含氯沉积岩溶解； 岩浆岩中含氯矿物，如氯磷灰石和方钠石的风化溶解；海水入渗或风将海水细沫带到陆地后溶解；直接来自深部热水或火山喷发物。简述硫酸根离子的来源？含石膏或其他硫酸盐岩石的溶解；含硫矿物的氧化，煤系地层和金属硫化物矿床中黄铁矿等硫化矿物的水解；城市附近大量燃烧煤炭使大气中聚集大量SO2形成酸雨渗入地下。 简述钙离子的来源？碳酸盐类岩石溶解；含石膏等沉积岩的溶解；岩浆岩变质岩中钙长石等含钙矿物的风化水解；土壤吸附及生物残骸的分解。2、简述什么是流网、绘制流网的步骤及流网的意义？答：流网是由一系列的等水头线与流线所组成的网络称为流网。步骤：寻找已知边界（湿周、隔水边界、水流线）。分水线、源、汇的位置确定。画出渗流场周边流线与条件。中间内插流线。意义：解释水文地质现象。判断地下水系统的内部结构。分析地下水的补给、排泄、径流特征。根据流网选择垃圾填埋场的位置。3、对比分析潜水、承压水的水文地质特征？答：潜水：潜水的分布区与补给区经常是一致的。潜水是不承受静水压力的无压水。潜水的动态变化有明显的季节性。潜水在重力作用下，始终是由高水位向低水位不断运动。承压水：受上下隔水层的限制，埋藏并充满于含水层中的地下水承受静水压力。补给区与分布区不一致。动态变化不显著。承压水不具有潜水那样的自由水面，在静水压力的作用下以水交替的形式进行运动。4、简述地下水的动态及影响地下水动态的因素？答：地下水动态是指地下水的数量和质量（水位、流量、水温、水化学成分等）在各种因素的影响下随时间的变化情况。影响因素：气候因素，包括降水的历时、气温、湿度、风速的变化。水文因素，其影响仅局限在地表附近而且还必须是地下水与地表水有水力联系时才起作用，水文因素中河流对地下水的动态影响最大。地质因素，包括地质构造、岩石性质、含水层厚度、埋藏条件以及地 震因素。人为因素，包括开发地下水、矿区疏干排水、农业灌溉、修建水利工程等。5、简述含水层和隔水层及含水层形成具备条件？答：含水层：指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层：指不能透过并给出水或只能透过并给出极少量水的岩层。形成条件：岩层具有存储重力水的空间。具备存储地下水的地质结构。具有充足的补给水源。6、简述毛细水的水文地质意义？答: 地下水面之上的支持毛细水的垂向运动影响着地下水面接受入渗补给和受蒸发降低的过程，对地下水的形状、流向和速度有较大影响。在地下水埋藏很浅出，地下水对降水的反应较为迅速，主要是支持毛细水发挥的作用。地下水浅埋地区的污染质运移过程中毛细水发挥了重要作用。7、简述什么是溶滤作用以及其过程、结果和影响因素？答：溶滤作用是形成地下水化学成分的基本作用，它是水和岩石相互作用时，岩石中一部分物质溶于水中的作用。过程：在溶滤作用早期，Cl盐最易溶于水随水带走，岩土贫氯盐，继续作用，较易溶的硫酸盐类被溶于水中随水带走，贫SO42-盐类持续作用，只剩较难溶的碳酸盐类。在溶滤作用后期，就会形成以某种难溶离子为主的低矿化度的地下水。结果：岩土失去一部分可溶物质，地下水补充了新的组分。形成含HCO3-Ca,HCO3-Mg的地下水。影响因素：溶解度 岩石空隙特征 水的溶解能力 水的交替能力三、填图与论述题典型的洪积扇形成于干旱半干旱地区的山前地带。暴雨形成流速极大的洪流，山区洪流沿河槽流出山口，进入平原或盆地，使不再受河槽的约束，加之地势突然转为干坦，集中的洪流转为辫状散流；水的流速顿减，搬运能力急剧降低，洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，称为洪积扇。在山近入平原盆地处常常形成一系列大大小小的洪积扇，扇间为洼地。洪积物的地貌反映了它的沉积特征。被狭窄而陡急的河床束缚的集中水流，出山口后分散，流速向外递次变慢，水流携带的物质，随地势与流速的变化而依次堆积。扇的顶部，多为砾石、卵石、漂砾等，沉积物不显层理，或仅在其间所夹细粒层中显示层理。向外，过渡为砾及砂为主，开始出现粘性土夹层，层理明显，没入平原的部分，则为砂与粘性土的互层。流速的陡变决定了洪积物分选不良，即使在卵砾石为主的扇顶，也常出现砂和粘性土的夹层或团块，甚至出现粘性土与砾石的混杂沉积物，向下分选变好（图101）。洪积扇上部，粗大的颗粒直接出露地表，或仅覆盖薄土层，十分有利于吸收降水及山区汇流的地表水，是主要补给区。此带地势高，潜水埋藏深（水位埋深十余米乃至数十米）。岩层透水性好，地形坡降大，地下径流强烈。蒸发微弱而溶滤强烈，故形成低矿化水（数十毫克升到数百毫克升）。此带属潜水深埋带或盐分溶滤带。地下水水位动态变化大。向下，随着地形变缓、颗粒变细，透水性变差，地下径流受阻，潜水壅水而水位接近地表，形成泉与沼泽。径流途径加长，蒸发加强，水的矿化度增高。此带为溢出带，或称盐分过路带。地下水水位动态变化小。现代洪积扇的前缘即止于此带，向下即没入平原之中。此带向下，由于地表水的排泄及蒸发，潜水埋深又略增大。岩性变细、地势变平，潜水埋深不大，干旱气候下，蒸发成为主要排泄方式而水的矿化度增大，土壤常发生盐渍化，称为潜水下沉带或潜水堆积带。由以上讨论可知，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，很好地体现了自然现象之间相互联系与相互依存的关系：（地表）水动力条件分带沉积作用分带地貌岩性分带地下水分带_上面所说的乃是洪积扇中地下水的一般规律，在特定的自然地理、地质背景下，洪积扇中的地下水有其独特性。例如，洪积扇顶部通常潜水埋藏深度大，不利于取用地下水，因此，城镇大多分布于溢出带以上最利于取用地下水的地带，这在我国华北很普遍。但是在我国西北的某些山前地区，洪积扇上带的潜水埋藏深度往往反而比中带浅得多。这是因为新构造运动使隔水基底呈现差异断块活动，近山处基底上升而远山处下落，故使两侧地下水位形成跌水（图102）。洪积扇的水化学