水文与水资源考试用.doc

水资源 是指对人类有利用价值，本身又具有不断更替能力的天然水体的总称。通常所说的水资源是指大陆上可供生产、生活直接利用的江河、湖沼以及储存在地下的淡水资源水文一词泛指自然界中水的分布、运动和变化规律及与环境的相互作用。研究水文规律的学科称为水文学。水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会间相互关系的科学。水文与水资源学研究水资源形成、运动和赋存特征，各种水体的物理化学成分及其演化规律，而且研究如何利用工程措施，合理有效的开发、利用水资源，并科学地避免和防治各种水环境问题的发生。水资源的特性：1)水资源的循环性和有限性；2)水资源时空分布的不均匀性；3)用途广泛性和不可代替性；4)经济上的两重性；5)自然界改造地球最积极的因素水文现象的特点：水文现象：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态表现，称为水文现象。1)水循环的永恒性；2)水文现象在时间变化上的周期性与随机性；3)水文现象在地区分布上的相似性与特殊性水循环是水文与水资源学研究的主要核心。3、根据降水量空间的丰度和径流深度可将我国地域分为哪五个不同水量级的径流地带？丰水带（1600MM）、多水带（800-1600MM）、过渡带（400-800MM）、少水带（200-400MM）、缺水带（200MM）、5、水循环过程中，水的存在和运动的各种形态表现，如降水、蒸发、渗漏和径流统称为水文现象。（1）水文现象在时间变化上的周期性与随机性（2) 水文现象在地区变化上的相似性与特殊性6、地球上水的总量约有13.86亿km3，其分配情况: 海水97.2%淡水2.8%7、中国的水资源及其特点(1)我国的水资源总量丰沛，2.8万亿m3，居世界第6位。我国水资源的时空分布很不均衡我国水资源浪费很严重 我国水资源污染也很严重。水资源特点：1、人均水资源占有量偏少；2、时间上分布不均匀，年际年内变幅大；3、地区分布不均，水土资源矛盾突出；4、水资源区域分布与生产力布局不相匹配水循环大循环 自海洋面上蒸发的水汽，随着大气环流移动到陆地上空，在一定的大气条件下，凝为雨水落到地面。降落的水量中，一部分又重新蒸发，另一部分下渗及形成地面径流，汇入江河，而最后又返回海洋。这种海洋与大陆之间水分的交换过程叫大循环(海陆循环)。小循环 陆地上的水在没有回到海洋之前，又蒸发到空中去（内陆循环），或从海洋上蒸发的水汽在空中凝结，又以降水的形式降落在海洋中（海上内循环），这些局部的循环，叫小循环。2、水循环机理：第一，水循环服从于质量守恒定律。实质上说，水循环是物质与能量的传输、储存和转化过程。第二，太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力，是水循环的内因。水在常温下液、气、固三相转化是水循环的前提条件。第三，水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈、生物圈。所以水循环系统是由无数不同尺度、不同规模，由局部水循环组合而成的复杂巨系统。第四，全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。 陆地小循环可进一步分为大陆外流区小循环和内流区小循环 由于人为活动的干扰，天然水循环状况会受到冲击而发生变化，形成一种自然水文要素与人为因素（人为的水分收支环节）组合成的水文循环过程衍生水循环。 陆地水循环是海洋水文循环的补充 整个循环过程分为五个环节：水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗、地表-地下径流。岩石中水的存在形式:1)结合水强结合水（吸着水）弱结合水（薄膜水）2)重力水：可以在自身重力作用下运动的水，就是重力水。是人们开发、利用的主要对象。层流与紊流重力水中距固体表面较近那部分水分子，仍受到固体表面的一定吸引，水分子排列较为整齐，在流动时，水分子平行运动，作层流运动远离固体表面的重力水，完全不受固体吸引力的影响，只受重力控制，在流速较大时，水分子互相混杂，作紊流运动。3)毛细水存在于岩石细小孔隙中，即受重力又受表面张力作用的水，称作毛细水。支持毛细水：在地下水面之上，由于毛细力作用，水沿细小孔隙上升，在地下水面之上形成一个毛细水带，它受地下水面的支持和补给。悬挂毛细水：一些通过毛细水带的水分，在毛细力的作用下，滞留在包气带中，与地下水面无关。4)气态水和固态水：水体更替周期是指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更换一次所需的时间，用下式表示：T = W /W (1-1)T为更替周期（年、日、时）；W为水体总贮水量；W为水体年平均参与水循环的活动量，单位为m3水量平衡：根据物质不灭定律，在水循环过程中，对于任一地区（和任一水体），在给定的时段内，输入的水量与输出的水量之差额必等于需水量的变化量，这就叫水量平衡。通用水量平衡方程：I- Q =ds/dt 其差分形式为：I1 t - t = s 式中：I为水量收入项；Q为水量支出项；s 为研究时段内研究区域（或水体）内蓄水变化量；I1 t、t、s分别为计算时段t内的水量收入、支出、蓄水变化量。全球水量平衡方程E均=P均流域水量平衡方程P+W入=R+E+W出+W就长期来说，W各年有正有负，其多年平均的流域水量平衡方程为： P均=R均+E均降水的基本要素：降水总量、降水历时、降水时间、降水强度、降水面积。降水（总）量指一定时段降落在某一面积上的总水量。一天内的降水总量称日降水量；一次降水总量称次降水量。单位以（水层厚度）mm计。降水历时与降水时间降水历时指一场降水自始至终所经历的时间；降水时间指对应某一降水而言，其时间长短，通常是人为划定的（例如，1、3、6、24小时或1、3、7天等），在此时段内并非意味着连续降水。降水强度简称雨强，指单位时间内的降水量，以mm/ 分或mm/ 时计。在实际工作中常根据雨强进行分级，常用分级标准如表21 所示。降水面积即降水所笼罩的面积，以km2计。流域平均降水量计算(1)算术平均法：当流域内雨量站分布较均匀，地形起伏变化不大时，可用算术平均法求得流域上的平均降水量：式中：P 流域平均降水量，mm; P1Pn 各雨量站同时期内的降水量，mm; n 测站数。 适合于区域内地形起不大，雨量站较多且分布均匀的地区。(2)泰森多边形法： 当流域内雨量站分布不太均匀时，假定流域各处的降水量由距离最近的雨量站代表。设P1，P2，Pn为各站雨量，f1, f2, fn为各站所在的部分面积，F为流域面积，则流域平均降水量P可由下式计算：式中fi / F表示第 i 雨量站所代表面积占整个流域面积的份额，通常称为权重。求得的流域平均雨深又称为加权平均雨深。 (3)等雨深线图法 ：当流域上雨量站分布较密时，可用等雨深线图来计算流域平均雨深。 式中, fi 两条等雨深线间的面积； Pi fi 上的平均雨深。 优点:反映降水量空间分布情况，使平均雨量计算精度提高。 缺点:要求观测站点较多，每次都需重绘等雨深线图。 (这种方法适用于面积较大，地形变化显著而有足够数量雨量站的地区。)影响降水的因素：1、地形条件的影响；2、森林（植被）对降水的影响3、水体的影响；4、人类活动的影响蒸发因蒸发面的不同，可分为水面蒸发、土壤蒸发和植物蒸腾蒸发能力：处于特定的气象环境中，具有充分供水条件下可能达到的最大蒸发量，或潜在蒸发量或最大可能蒸发量。影响蒸发的动力学因素有三个方面水汽分子的垂向扩散 大气垂向对流运动大气中的水平运动和湍流扩散影响蒸发的热力学因素太阳辐射平流时的热量交换下渗阶段划分渗润阶段，降水初期，土壤比较干燥，下渗水主要受分子力作用，被土粒所吸附形成吸湿水（结合水），进而形成薄漠水（结合水和毛细水），当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始进入下一阶段渗漏阶段，随着土壤含水率的不断增大，分子作用力由毛管力和重力作用取代，水在岩土孔隙中作不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和，下渗进入下一阶段。渗透阶段，土壤孔隙被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定运动下渗影响因素土壤特性的影响 降水特性的影响 流域植被、地形条件的影响 人类活动的影响径流：流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。表示方法：流量、径流总量 、径流深度 、径流模数、径流系数 流量 Q ：单位时间通过某一断面的水量，m3/s、 L/s 。流量随时间的变化过程，用流量过程线来表示。 径流量 W ：指时段内通过某一断面的总水量。常用单位为m3 ，万m3 ，亿m3，（m3/s）月，（m3/s）d 等。 径流深 R :指将径流量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度，以mm为单位。径流模数：流域出口断面流量与流域面积的比值M=Q/F 单位M (L/s/km2）径流系数：某一时段的流深度与相应的降雨深度的比值 = R / P 径流的形成过程：流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程。影响径流的因素(1)气候因素：降水、蒸发、气温、风、温度等等；2)流域下垫面：地理位置、距海距离、面积、形态等；(3)地貌特征山地、平原、盆地等；(4)地形特征高程、坡度、坡向；(5)地质构造构造、岩性；(6)植被特征类型、分布、水理性质（阻水、吸水、持水、输水性能）等；(7)人类活动河流：地表水在重力作用下，经常（或间歇）沿陆地表面上的线形凹地流动。(1)河流是水分循环的主要路径之一；(2)河流是地球上最重要水体之一；(3)河流是塑造地表的动力；(4)河流是重要的自然资源；(5)河流也会给人类带来灾害。30、流域和水系流域：分水线包围的区域称为一条河流（或一个水系）的流域。水系：在一定集水区内，大大小小的河流构成脉络相通的系统。在一个水系中，一般以长度最长或流量最大的河流作为干流，直接汇入干流的河流称为一级支流，注入一级支流的河流称为二级支流，依此类推。河流的水情要素水位是指河流某处的水面高程。它以一定的零点做为起算的标准，此标准称为基面，绝对基面：某一河口的平均海平面为零点。测站基面：它是采用观测点最低枯水位以下0.5-1 米处作为零点计算水面高程，这种基面是水文站专用的固定基面。流速是指河流中水质点在单位时间内移动的距离。流量单位时间内通过某一过水断面的水量称为流量。通常用表示，单位是立方米秒。分割流量过程线：一般可通过分割流量过程线，划分出各种不同形式补给源的水量。32、基流：河流枯水期流量的变化过程，实际上就是地下水补给的过程。地下径流是河流枯水季节的基本流量。33、在水文分析中常从实测的流量过程线中，将地面径流和地下径流分割开来。这叫做基流分割。34、我国西北干旱区的内陆河可分为三种基本地带性补给类型：融水型、混合补给型和雨水型。额尔齐斯河：是西北干旱区唯一的外流河。塔里木河：是我国最长的内陆河流。湖泊是陆地上天然洼地中蓄积着停滞或流动缓慢的水体地球上湖泊总面积有250-270万平方公里，占全球大陆面积的1.8 。 我国是一个多湖泊的国家， 大小湖泊约28000多个，总面积83000多平方公里。湖泊的形成和分类湖泊是在各种自然地理因素综合作用下形成的，是湖盆、湖水和湖中所含物质的矛盾统一体。湖盆是湖泊形成的基础。它决定了湖底的地形和湖泊的形态特征。在古湖盆上，汇聚了地表水或地下水后，即形成湖泊。按湖泊的起源分类：盆地式湖泊：古湖盆上集水而成。堰塞式湖泊按水量补给和径流关系分类：内陆湖、外流湖按湖水性质分类淡水湖（湖水含盐度在1.0000以下，多为外流湖。咸水湖（这种湖多无出湖河流）按矿化度分：淡水湖： 。湖泊的形态：湖泊形态特征，主要是指湖泊的形状、长度、宽度、面积和深度等1-高水位线 2-低水位线 1、2之间为沿岸地带 3-岸边浅滩 4-水下斜坡 5-湖盆底37、水库的作用：水库是水利枢纽的重要组成部分，它担负着调节径流、除害兴利的重任。水库也是由人工筑堤而形成的一种堰塞式湖泊。38、水库的特征水位和相应库容：水库工程为完成各时期不同任务和各种水文情况下,需控制达到或允许消落的各种库水位称为水库特征水位我国水库等级的划分：大（一）型水库：大于10亿m3；大（二）型水库：10-1亿m3；中型水库：1-0.1亿m3；小（一）型水库：0.1-0.01亿m3；小（二）型水库：0.01-0.001亿m3。水库的基本组成：大坝、溢洪道、放水洞 水库对地下水的作用。当河流筑坝形成水库后，库中水位抬高，水库两岸的地下水水位也随同升高。地下水形成必须具备两个条件，一是有水分来源，二是要有贮存水的空间。它们均直接或间接受气象、水文、地质、地貌和人类活动的影响。岩石的空隙：根据成因分为孔隙、裂隙、溶隙岩石的水理性质：岩石与水接触后有关的性质，即与水分贮容和运移有关的岩石性质。它包括岩石的容水性、给水性、持水性和透水性。含水层：是指能够给出并透过相当数量水的岩层，它不但储存有水，而且水可以在其中运移。 构成含水层的条件 (1)要有储水空间 (2)要有储存地下水的地质构造 (3)具有良好的补给来源隔水层是指那些既不能给出又不能透过水的岩层，或者它给出或透过的水量都极少。透水层：那些只能透水而不能含水的岩层称为透水层。透水层与隔水层之间一般是用岩石的渗透系数来区分，一般认为：0.001米日的岩石归为隔水层， 0.001米日的岩层归入透水层。地下水分类：先是按地下水的埋藏条件分为包气带水（上层滞水）、潜水和承压水；其次按含水层空隙性质，又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。将二者组合可分为九种复合类型的地下水地下水的基本类型42、 潜水:赋存于地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的含水层中的重力水称为潜水。该含水层称为潜水含水层。潜水可存在于松散沉积物中，也可充填于基岩裂隙中。51、潜水要素潜水的自由表面称为潜水面（B-B）；其下部的隔水层顶面称隔水底板；潜水面和隔水底板构成了潜水含水层的顶界和底界，其间全部被水充满，称作潜水含水层；潜水面至地表的距离（）称为潜水埋藏深度（埋深）；潜水面上任一点的高程是潜水位（）；潜水面至隔水顶板的距离为潜水含水层厚度（）：图52、潜水的特征1)潜水具有自由表面，为无压水。2)潜水在重力作用下，由潜水位高处向潜水位低处作下降运动，发生径流。3)潜水的分布区与补给区一致。4)具有季节性变化的特点。5)潜水积极参于自然界的水循环，资源易于补充恢复。53、潜水面的形态特征潜水面是一个无压自由表面。它反映了潜水含水层中势能在平面上的变化情况。一般情况下，潜水面的形状是向排泄区倾斜的曲面。潜水在重力作用下运动，使潜水面具有一定的坡度，常形成倾斜的曲面。倾向于邻近的低洼地区，即潜水的排泄区，如冲沟、河谷或盆地中的汇水低地。54、潜水面的表示方法剖面图示法在具有代表性的剖面线上，根据地形、及钻孔、 试坑和井泉等的柱状剖面图和同一时期潜水位资料，按一定比例尺绘制水文地质剖面图。在图上表示水位、含水层与隔水层的厚度、 岩性变化，以及各层位关系等地质要素，还应把各水文地质点（钻孔、 井泉等潜水的人工露头和天然露头）标于图上，并标上上述各点同一时期的水位，联出潜水面的形状。 等水位线图潜水等水位线图就是潜水面的等高线图。它是在一定比例尺的平面图上（通常是以地形等高线图作底图），按一定水位间隔，将某一时期潜水位相同的各点联成一系列等水位线所构成的。55、编制等水位线图的意义确定潜水流向、确定水力坡度、求任一点潜水埋深、确定潜水和地表水的关系、分析推断含水层岩性或厚度变化56充满在两个稳定的不透水层（或弱透水层）之间的含水层中的重力水称为承压水该含水层称为承压含水层。因为它具有一定的承压性，在地形适宜的地区，可以沿天然或人工开凿的通道溢出地表，所以过去又叫自流水。57、承压水要素承压含水层上部的隔水层称隔水顶板（或叫限制层），下部的隔水层叫隔水底板。顶、底板之间的垂直距离是承压含水层的厚度。当钻孔揭穿承压含水层的隔水顶板时，就见到地下水，此时井孔中的水面高程称为初见水位。此后井中水位不断上升，到一定高度后便稳定下来，不再上升，此时该水面的高程称为静止水位，也即该点处承压含水层的承压水位（水头或测压水位）。 58、承压水的形成的埋藏条件是上下均为隔水层，中间是透水层的地质条件，其次是水必须充满整个透水层。如果水没有充满整个含水层，则称为层间无压水。下面几种岩层组合，都可形成承压水：1) 粘土覆盖在砂层上；2) 页岩覆盖在砂岩上； 3) 页岩覆盖在溶蚀灰岩上；4) 致密不纯的灰岩覆盖在裂隙、溶隙发育的灰岩上；5) 致密熔岩覆盖在多孔熔岩上。59承压水的特点(1)承压含水层的顶面承受静水压力是承压水的一个重要特点。(2)分布区和补给区不一致。(3)承压水与大气圈及地表水的联系不如潜水密切，动态比较稳定。(4)承压含水层厚度稳定不变，不受降水季节变化的支配。水量的增加或减少，表现为承压水位的升降，而含水层厚度则变化不大。 (5)在静水压力作用下，由承压水位高处向承压水位低处运动。(6)承压含水层一般分布范围较大，往往具有多年调节性，不象潜水容易补充、恢复，常被用作大型供水水源。(7)不易受污染，但被污染后，难以处理。60等水压线图:某一承压含水层水位相等各点的连线。61、作用：确定承压水流向和承压水的水力坡度、确定自流区的范围、涌出地表高度、确定承压水与其它水体（地表水、潜水、其它承压水等）的水力联系（必须配以其它水体的资料）、判断含水层岩性及厚度的变化62孔隙水广泛分在第四系各种不同成因类型的松散沉积物中。孔隙水最主要的特点在于其水量在空间分布上的相对均匀，连续性好63、洪积物中的地下水：洪积物是暂时性水流在山前地带形成的一种堆积物。广泛分布在山间盆地和山前平原地带，尤以干旱、半干旱的地区最为发育。64、洪积扇具有特殊的地形和岩性特征。地形上由山麓向平原呈扇形展开，地面坡度也向平原逐渐变缓。岩性上虽有分选不良的特征，但大体上由山麓向平原沉积物颗粒有由粗变细的规律65冲积物是河流堆积作用形成的沉积物。主要组成物质有砂砾石、砂、亚砂土和亚粘土、粘土等，其分选性和磨圆度较洪积物好。冲积物中地下水的分布、径流和排泄及水质变化，均与沉积物所处的部位有密切关系，而河流在不同时间、不同部位的搬运能力不同，所形成的冲积物的岩性和结构，无论在平面还是剖面上变化都很大，因而地下水的分布和特征也有很大差异。这种差异表现在不同河段上，地下水特征的不同。66河流上游冲积层中的地下水特征(1)河流上游，河床纵向坡降大，河谷较窄，水流急，冲积物不发育，多呈条带状分布，往往缺少河漫滩相，颗粒较粗，分选性好，透水性强。(2)含水层单位厚度所能给出的水量较大，但沉积物厚度较薄，分布面积不大，则含水层的调蓄能力较差，地下水动态变化较大，一般只能作为小型供水。由于水交替积极，一般是重碳酸型淡水。(3)在干旱和半干旱地区，由于补给有限，含水层的调蓄能力又差，这里的山区河谷中，地表水和地下水通常都是季节性的。而在潮湿气候区，多呈常年河流，地下水也很丰富。(4) 山区河谷的富水地段应当具备这样的条件：冲积物较厚，分布面积较大，谷底隔水性较好，河谷汇水面积较大的地段。（5） 一般下列地段富水性较好： ）河床比较平缓，纵向坡降小的地段，往往冲积物较厚； ）河谷较宽或葫芦形谷地中，其冲积物面积宽广，厚度较大； ）支流汇入处谷底常侵蚀较深，冲积物较厚，且河谷也较宽，有时形成掌心地； ）在河流急拐弯地段，由于侧向侵蚀作用加强，因而在凸岸形成较宽的砂砾石沉积。这种急弯往往是由断层影响而形成，则使河流侵蚀切割加深，沉积厚度加大；）谷底基岩相对软处，侵蚀较深，沉积物较厚。）河谷两岸不对称时，近基岩陡岸一侧常是侵蚀切割深处，则沉积物较厚。2） 67、河流中游地下水（河谷平原地下水）1） 河流中游指分布在低山丘陵的河段。河床坡度变缓，河水的搬运能力降低，以侧蚀为主，形成宽广的河谷平原，堆积较厚的冲积物，有典型的二元结构或复杂的多元结构（在砂砾石层含水层上，形成相对弱透水层细粒的粉细砂、粘土层）。并常有各种类型的阶地发育。河谷平原的河水常是当地侵蚀基准面，地势最低，能汇集较大面积的地表水和地下水补给，这里的冲积物可形成良好的含水层。2河谷平原的地下水主要分布在河漫滩和阶地上。地下水除了接受大气降水入渗补给外，还有两岸基岩地下水及河水。这里地下水与河水的联系密切，补排关系在不同时期有不同的补给关系。3河漫滩和阶地上的冲积层，尤其是下部的砂砾石层的透水性好，补给径流条件也较好，水量丰富，地下水埋藏也浅，多为低矿化的淡水。开采时，当地下水位下降到低于河水位时，可获得河水的补给，是良好的供水水源。4河谷平原一般都贮存有较丰富的地下水，其富水性，一般是河漫滩和低阶地较好，高阶地较差；同一阶地上，前缘好，后缘差。古河床分布地段，冲积物较粗，也往往是良好的富水地段。河流下游冲积层中的地下水河流下游地区，地形上是大平原，河床坡度小，流速减慢，河流从中上游携带来的大量泥沙便堆积下来，河床变浅、抬高，河流占据地形上的高位，形成“地上河”。河流不但不汇集两侧降水及地表水，反而构成了“分水岭”。黄土中的地下水(1)黄土在我国分布广泛，西起天山，东至渤海中的小岛，南北大致处于北纬30-40度（主要在秦岭以北地区），其中以黄河中游地区的黄土最发育，复盖了约27.6万平方公里面积。(2)黄土高原占黄河中游总面积的，黄土厚度达80-120米，最大厚度达175米。以陕西、宁夏和甘肃交界处为中心，西北及华北均有分布，在一些山前地带也有黄土分布。我国黄土包括早更新世（ ）午城黄土，中更新世（ ）离石黄土，晚更新世（ ）马兰黄土，以后二者为主。河流下游冲积层中的地下水河流下游地区，地形上是大平原，河床坡度小，流速减慢，河流从中上游携带来的大量泥沙便堆积下来，河床变浅、抬高，河流占据地形上的高位，形成“地上河”。河流不但不汇集两侧降水及地表水，反而构成了“分水岭”。地下水的物理性质(1)温度、透明度、颜色、嗅（气味）、味(2)放射性地下水的化学成分一般情况下，地下水化学成分中占主要地位的离子只有七种，即Cl-、SO4-2、HCO3-、Na+、K+、Ca+2、Mg+2。72、地下水的矿化度、酸碱度及硬度73、地下水化学成分分析(1)简分析：通常用于地下水普查阶段，其目的在于初步了解研究区内各个含水层的水化学成分及变化规律。简分析多用水分析箱在野外现场进行，其分析项目除物理性质（温度、颜色、透明度、气味等）外，应定量分析Cl-、SO4-2、HCO3-、Na+、Ca+、Mg +及pH值。(2)全分析：通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行全分析，以较全面地了解地下水的化学成分。全分析一般包括：HCO3-、SO42-、Cl-、CO32-、NO3-、NO2-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、Fe+2、Fe+3、H2S、CO2、耗氧量、pH值及干涸残余物。 (3)专项分析：只分析一个或少数几个成分，分析项目根据具体任务来确定。例如：油田钻进过程中为了知道是否遇到了新的含水层，只要测定Cl-即可；在对地下水作动态观测时，也可选有代表性的离子作定期分析；为判别含水层之间是否有水力联系等，有时也只需要作个别离子的分析。（4）计算分析误差K ae = 100% K + a 式中：K阳离子总含量，meq/l；a阴离子总含量，meq/l 。按要求，全分析 e 2%，简分析 e 5% 。74、 地下水化学分析资料的整理(1)用毫克当量/升（meq/l）和毫克当量百分数（meq%）来表示水分析结果。75、 毫克数与毫克当量数的关系为： 离子的毫克当量数=该离子的毫克数 / 该离子的当量 76、 可以用库尔洛夫式表示水的分析结果，并根据库尔洛夫式确定水的化学类型。 库尔洛夫式是用数学假分数的形式表示水的化学成分，其表示方法如下：1）离子的含量以毫克当量百分数表示；2)主要的阴离子按渐减的顺序排列于表示式横线之上，主要的阳离子排列于横线之下，离子含量的毫克当量百分数小于10%的在式中不表示出来。3)分子式的前端，表示水的矿化度（M）及各种气体成分和特殊成分，单位为g/l，表示式的后端则表示水的温度（t）,单位为。4)表示式中各成分的含量一律标于该成分符号的右下角，(如Cl20.3); 而有些离子成分右下角原有的原子数，在表示式中移至右上角(如HCO367.1)。 根据库尔洛夫式确定水的类型时，只考虑毫克当量百分数含量超过25%的离子，如果不只一种离子超过25%，则命名时将含量小的放在前面。77、舒卡列夫分类法，是根据水中六种主要离子（K+合并于Na+）划分的。将毫克当量百分数含量大于25%的阴、阳离子进行不同组合，交地下水分为49种化学类型，如下表所示。按矿化度又划分为4组:A组矿化度小于1.5g/l；B组为1.510g/l；C组为1040g/l；D组大于40g/l。 78根据舒卡列夫分类法，在确定水的名称时，按照习惯，是将含量大的离子放在前面，含量小的放在后面。 例如重碳酸钙钠型水（HCO3-Ca-Na），则表示阳离子Ca+的毫克当量百分数含量大于Na+。79例：根据水分析结果，进行资料整理。Na+ + K+ 39.55mg/l Ca2+ 557.49mg/l Mg2+ 115.22MG/L Cl- 29.26mg/lSO4 1648.50mg/l HCO3 176.90mg/l M=2700.00mg/l 游离CO2 17.80mg/lH2S 1.48mg/l 水温 41.5 图计算: Ca2+ 毫克当量数 557.49/20.04=27.82meq/l ; Cl-毫克当量百分数 0.83/38.05 100%=2.18% ; 分析误差 e = (39.02-38.05)/(39.02+38.05) 100% = 1.26% 2% 分析结果可用.硬度: 总硬度 H= Ca2+Mg2+ = 27.82+9.48 = 37.30 meq/l 该水样属极硬水 暂时硬度 该水样钙,镁离子毫克当量之和大于重碳酸根离子毫克当量数,即27.82+9.482.90,所以水的暂时硬度等于2.90meq/l， 永久硬度 37.30-2.90 = 34.40meq / l库尔洛夫式 SO490.2 CO20.0178H2S0.0015M2.7t41.5 Ca71.3 Mg24.3水化学类型:SO4-Ca-Mg( 硫酸钙型水); 29A型水。地下水运动的基本规律地下水在岩石空隙中的运动称为渗流 。渗流所占据的空间称为渗流区或渗流场。为了描述渗流场的特征，通常采用一些物理量，如渗流速度(V)、渗流量(Q)、渗流压强(P)、水头(H)等。根据运动要素与时间的关系，将地下水运动分为稳定运动和非稳定运动。稳定运动：当渗流场中各点的各项运动要素的大小和方向与时间变化无关时，称为稳定运动如果渗流场中任一点处运动要素中任一个或全部要素随时间而变化，称为非稳定运动层流：水流质点有秩序地、互不混杂的流动，称为层流。紊流：水质点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流。渗透速度和实际速度渗流在其过水断面上的平均流速称为渗透速度实际流速是实际地下水流在岩石空隙中间的实际平均流速。水头和水力坡度渗透的基本定律 线性渗透定律达西定律达西定律实际上是能量守恒与能量转换定律在渗流中的表现形式。说明地下水在渗流过程中所消耗的能量的大小(即水头损失值的大小)与水流的渗透速度和渗流途径的长度成正比，而与含水层的渗透系数成反比。即含水层的渗透系数越大，渗透水流流动速度越小，渗透途径越短，水头损失值就越小。达西定律只适应于流速较小的层流运动。是从能量的角度来刻划地下水的运动规律 V=Q/F=kI渗流流量或渗透流速与水力坡度的一次方成正比。所以又称为线性渗透定律。实际的地下水流中，水力坡度是各处不同的，通常用任一断面的渗透流速的表达式，也就是微分形式的达西公式，即： V=-K dH/dL地下水天然动态类型（5）地下水均衡的概念地下水的动态是地下水的水量和盐分的收入和支出间数量关系的外部表现。地下水的水量和盐分收支间的数量关系便是地下水的均衡。通常将水量均衡叫做水均衡，盐分均衡叫盐均衡。 地下水的均衡是以地下水为对象的均衡研究，目的在于阐明某个地区在某一时间内，地下水水量收入与支出之间的数量关系。所以均衡研究是对某一地区或某一地段按一定时期进行的。进行均衡研究的地区称均衡区，进行均衡计算的时间段称均衡期。地下水均衡方程式： 定量描述一个地区水的均衡状况，是通过建立水均衡方程式实现的。建立水均衡方程式，首先要选择恰当的均衡单元，即均衡区。通常地表选择一个小的流域面积。区域内均衡要素分布比较均衡，最好能将包气带水、潜水、承压水分别考虑，以便于分析计算。确定均衡期:一般均衡期要选择一年以上 确定均衡期内可能的收入项和支出项： A收入项（对总的水均衡方程） 111 ：大气降水，包括雨、雪、雹等各种降水形式； 1：地下水流入量； 1：凝结水； 1：地表水流入量。支出项 222 2：蒸发量。包括物理蒸发（水面、土壤表面、 冻结面、潜水的蒸发）；生理蒸发（植 物蒸腾）； 2：地下水流出量； 2：地表水流出量。 水的总均衡方程式 111222 式中：为均衡期内水的储量变化量，包括：地表水变化量（）；包气带水的变化量 （m）；潜水变化量（H）及承压水变化量（cHe）。其中为潜水含水层的给水度, H为均衡期潜水位变化值（上升用正号，下降用负号）；c为承压水弹性给水度， He为承压水测压水位变化值。据此水均衡方程式可写成： -(2 -Y1）-（2-1）-（2-1）= VmHcHe 为计算方便，列入均衡式中的各项均以均衡期内发生水量平铺于均衡区面积上所得水柱高 度表示，常用mm为单位。六、水资源质量评价 天然水中的主要气体及主要离子成分 主要气体有：O2、N2、H2S、CO2 主要离子有：Cl-、SO4-、HCO3-、CO32-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+，还含有氮离子、 铁离子、磷离子 水质标准？通常可分为哪几大类？ 水质标准：水质好坏的评价，通常按天然水的物理性质、化学成分、气体及生物等方面 的检测分析结果来进行。由于水的成分十分复杂，为适用于各种供水目的，就必须制定 出各种成分含量的一定界限，这种数量界限称为水质标准。 分类：1）地面水环境质量标准 2）地下水质量分类指标 3）不同供水目的的水质标 准：饮用水水质评价标准 工业用水水质标准 农业灌溉用水标准 什么叫水污染？水的污染途径有哪些？ 水污染：指水体因某种物质介入，而导致其物理、化学、生物或放射性等方面特性的改 变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。 地表水污染途径：大量未经处理的生活污水、工农业生产“三废”排入地表水体内。 地下水污染途径：污染液从各种污染源不断地通过包气带向地下水面渗透。 水质的评价方法（内梅罗指数法) 当Ci/Lij 1时， Ci/Lij=1+Plg(Ci/Lij) 当Ci/Lij 1时，用Ci/Lij 的实际计算值， Pi= WjPij (j=1,2,3m) (6-7) 式中：i水质项目数（i=1，2，3，.n）； J水质用途数（j=1,2,3,.m）; Pijj用途i项目的内梅罗指数； Ci水中i项目的监测浓度； Lij=j用途i项目的最大允许的浓度； P常数，内梅罗采用5； Pi常数，内梅罗采用5； Wj不同用途权重，（Wj）=1 。 内梅罗法的水体用途分为3类： 1）人体直接接触（j=1）：包括饮用、游泳、饮料制造等用水；2）间接接触（j=2）：养 鱼、农业用水等；3）不接触（j=3）：工业冷却水、航运等七、水资源数量评价 我国北方平原区地表水与地下水的相互转化地下水以地区降水补给为主，河流侧向补给为辅，地下水的排泄主要是潜水蒸发和向 河道排泄。 山区和平原之间地表水和地下水的转化关系一般表现为： 1）山区地下潜流补给平原区地下水，或者以泉水形式溢出补给平原河流；2）山区河流往 往是平原区河流的上游，在流经平原的过程中产生渗漏补给地下水，以山前洪积扇 上部地带的渗漏量为最大；3）平原区利用山区来水进行灌溉，通过渠系、田间渗漏 给地下水。 因此，平原区地下水的补给来源有山前潜流、河渠渗漏、灌溉入渗、降水入渗等。 这些补给来源中除当地降水入渗量外，均来源于上游山区的产水量，在计算流域水资源 总量时，应作为重复计算量予以扣除。 八、水资源利用与保护 水资源开发利用状况 世界水资源开发利用状况：全世界用水增长的特点是发展中国家增幅最大，发达国家用 水量则趋于稳定。人均用水量，发达国家和地区是发展中国家和地区的38倍。从用水 结构来看，农业用水一直占总用水量的2/3以上；工业用水占用水总量的1/4左右，并 与工业化水平有关；生活用水量所占总用水量的比例较小，小于10%。中国水资源开发利用情况：第一阶段：19501980年，水资源利用以农业用水为主，灌 溉农业有了很大发展。第二阶段：19801999年，用水的增长以工业和城市生活用水为 主，农业用水的增长停滞不前。水资源开发利用中的主要问题：1）、黄、淮、海流域缺水形势加剧 2)、城镇缺水日益 突出，城乡供水需要统筹安排 3)、用水浪费和缺水现象并存，节水和挖潜潜力较大 4) 、水污染加剧，江河湖库的水质下降 5)、干旱地区水土资源过度开发，生态环境恶 化 6)、水资源管理水平亟待提高 水资源开发工程 1）地表水利用工程 河岸引水工程：无坝引水渠首一般由进水闸、冲沙闸和导流堤三部分组成。有坝引 水枢纽主要由拦河坝(闸)，进水闸及防洪堤等建筑物组成，拦河坝的作用为横拦河 道、抬高水位以满足自流引水对水位的要求，汛期则在溢流坝顶溢流，宣泄河道洪水。 2）蓄水工程水库工程：水库主要由挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物组成。、3）输水工程主要采取渠道输水和管道输水两种方式。4） 扬水工程是指将水由高程较低的地点输送的高程较高的地点，或给输水管道增加 工作压力的过程。工作程序为：高压电流变电站开关设备电动机水泵吸 水（从水井或水池吸水）扬水。 水资源开发的环境效应 水在干旱区环境中的作用： 1）、水在绿洲农业生态系统的建立和环境改善中，起决定 性的作用，是任何因素无法代替的。2）、随着水资源开发利用程度的提高，干旱区水 资源与环境间的相互作用将会越来越复杂和敏感。3）、水作为一种可更新的资源，是 有一定的数量，并进而有一定的容量概念。 水对环境的影响：1）、积累性 2）、滞后性 3）、次生性 4）、深远性 水资源开发引起的典型水环境问题：1）、水资源减少：一是地表水、地下水补给资源 减少。二是过量开发造成的局域缺水。三是水质污染使可用水量减少。 2)、水质恶化 3)、海水入侵 水资源开发引起的典型生态环境问题:1)、植被退化2)、土地沙漠化3)、土地盐渍化 土地盐渍化也叫土壤盐碱化，是指土壤层中可溶盐向增高方向发展成为盐渍土的过程。 一般将土壤层0.2m厚度内可溶盐含量大于0.1%的土壤称为盐渍土。 水资源开发引起的典型地质环境问题：1）、地面沉降 2）、岩溶地面塌陷 3）、水库诱 发地震 水资源开发对岩土相对