水文地质学总结-徐默淞

1、2013 年水文地质学总结老板从分享开始。色哥倾情奉献 仅供班内参考 不得用于违纪违规用途 否则 你懂得水文地质学是研究地下水的科学，主要研究与岩石圈、水圈、大气 圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水的形成和分布、物理及 化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。地下水的功能主要有（ 1）资源（ 2）生态（ 3）环境三大方面，包括 5 个部分：1、地下水是一种宝贵的资源 如供水水源、液体矿产2、地下水是活跃灵敏的生态环境因子如地下水的变化会影响生态 环境的天然平衡3、地下水是一种灾害因子 如土壤盐渍化、沼泽化、滑坡4、地下水是一种很重要的地质营力 如地下水为良好溶剂，参与岩 浆、变质、矿床等

2、反应在地球演变中起重要作用。5、地下水是地球内部地质演变的信息载体如地下水位、水化学成 分等的变化能反映地下信息。水循环包括水文循环和地质循环。岩石空隙的种类：孔隙、裂隙、溶穴、空隙网络 孔隙度是指某一体积岩石（包括颗粒骨架和孔隙在内）中孔隙体积 所占的比例。孔隙度（n）大小的影响因素：主要因素为分选程度和颗粒排列情况, 次要因素为颗粒形状、胶结充填情况、结构及次生裂隙。孔喉是指孔隙通道中最细小的部分，孔腹是孔隙中最宽大的部分。孔隙大小影响地下水运动，孔喉对水流动的影响更大。岩石中水的存在形式：结合水、重力水、毛细水（支持毛细水、悬 挂毛细水、孔角毛细水）气态水和固态水、矿物中的水。岩石的水理

3、性质：容水性、含水性、给水性、持水性、渗透性。容水度 W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。给水度 u 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 影响因素：岩性，地下水位初始埋深，与地下水位下降速度有关， 土层结构 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。存在关系式： m + Sr = n 。太沙基 包气带是指地下水面以上至地表面之间的地带。包气带水的垂直分带：土壤水带、中间带和毛细水带 包气带水是指以各种形式存在

4、于包气带中的水。其赋存和运移受毛 细水和重力的共同影响，确切地说是受土壤水分势能的影响。饱水带是地下水面以下岩土空间全部或几乎全部被水充满的地带。根据岩层透水性强弱和透水能力大小，岩层通常可划分为含水层、 隔水层和弱透水层。地下水按埋藏条件可分为包气带水、潜水、承压水。按含水介质类 型分为孔隙水、裂隙水和溶岩水。潜水是指饱水带中第一个具有自由表面且有一定规模的含水层中的 重力水。即地表以下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下 水。潜水基本要素IP ii 表水5一A -hl 111 * td + 八 +A - *I *隔水层潜水基本特征1无隔水顶板2积极参与水循环（补给、排泄）3动 态随季节变

5、化明显4重力释水5易受污染6 一般情况下，潜水面与 地形起伏相一致7不适宜作为地震前兆观测对象 承压水是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中具有承 压性质的地下水。承压水的特征1承压性2不积极参与水循环3不易受污染，水质变 化大，矿化度一般较高 4动态随季节不变化明显，比潜水要稳定些。5承压含水层增加的水量表现为含水层中水的密度变大及含水介质空隙增加，减少的水量表现为含水层中水的密度变小及含水介 质空隙缩减。承压水基本要素:洽反一 J承圧区B.3 S1III/III hl/色哥倾情奉献仅供班内参考不得用于违纪违规用途否则你懂得粘孔自醱钻E大气降水 心线为进水裁分）面的重力水。其性质基本

6、同潜水。与潜水区别:潜水具有一定的空间连续性，潜水为饱水带中的水。2口2日3三 卧固皿 8 阳水S地T 地下水 S水位 fH向H三压刀水头离血M 含水层谆度 上层滞水是包气带中局部隔水层或弱透水层上所积聚的具有自由水补充一个达西定律适用范围：雷诺数Re=110的层流运动Q二KA匸KA（H1-H2）/L v=Q/A=KIQ-为渗透流量（出口处流量），亦即通过过水断面（砂柱各断面） A的流量（? /d）K 多孔介质的渗透系数 （m/d） ；A-过水断面面积（）；H1、H2上下游过水断面的水头 mL渗透途径mI 为水力梯度 , 等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径， 亦即渗透路径中单位长度上的水

7、头损失。渗透流速 是假想渗流的速度，是假设水流通过包括骨架与空隙在内的断面（A）上的平均流速，等于通过实际过水断面的实际流速u与岩石的有效孔隙度之积。v= ne X u v 地下水渗流留宿 m/d, ne 有效孔隙度（重力水流动的空隙体积与 岩石体积之比） u 地下水实际流速 水力梯度（ I ）是指沿等水头面（线）法线方向（水头降低方向）的 水头变化率。可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻 力所耗失的机械能 流网是指在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线和 流线所组成的网络。流线是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各个水质点在此时刻的流 向均与此线相切。色哥倾情奉献 仅供班内参

8、考 不得用于违纪违规用途 否则 你懂得a(I/V丄一 I十1色哥倾情奉献仅供班内参考不得用于违纪违规用途否则你懂得|4p/|5 I 6 I I 了 i |6 I7图44河间地块流网图1一流线：2等水头线：3分流线：4-潜水面：5河水f心6井，涂黑部分有水：7 代去矿化度人小的符号，圆圈愈多-矿比度愈大；E降水入渗：9绘制流网的大救顺序水文地质信息:1. 由分水岭到河谷，流向从由上向下到接近水平再向上;2. 在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而降低；河谷地带井水位则随井深加大而抬升;3. 由分水岭到河谷，流线愈密集，流量增大，地下径流加强;4. 由地表向深部，地下径流减弱;地下5. 由分水岭出

9、发的流线，渗透途径最长，平均水力梯度最小,径流交替最弱,近流线末端河谷下方,地下水的矿化度最高。:*也TI已知年平均气温（t ）、年常温带深度（h）、地温梯度（r ）时，可估算某一深度（H）的地下水水温（T）： T= t+（H-h）r 。地下水中主要离子：阴离子：Cl-、SO42- HCO3-阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+溶解性总固体（TDS）:溶解在水中的无机盐和有机物的总称。mg/L、g/L矿化度：是指地下水中各种离子、分子与化合物的总量，单位g/i。求算方法:1、通常用105110C时将水蒸发所得的干涸残余物总量表征;2、亦用阴阳离子总和（水质全分析）减去 HC03含量之半表征

10、。地下水中主要离子成分（含量）与总溶解固体（矿化度）关系:地下水中主要离子成分随总溶解固体的变化而变化。溶解度由大而小的顺序是CI-SO42-HCO3- 低矿化水（1）中HC03-, Ca2+, Mg2+为主; 中等矿化水（1-10 ）中阴离子SO42为主，阳离子以Na+, Ca2+为 高矿化水（10-30 ）中Cl-, Na+为主; 卤水中以CaCl2为主。硬度：水中Ca2+ Mg2+的总含量。（meq/L）地下水的硬度分类水地类型a极软水J软水存液硬水口硬水4极硬水门jUjL硬度C语国度）4324836.816.825,2- 252门地下水化学成分的形成作用 作用类型：溶滤作用、浓缩作用、

11、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离 子交替吸附作用、混合作用。溶滤作用是指地下水与岩土相互作用、岩土中一部分物质转入到地 下水中的作用。地下水溶滤作用的结果是岩石失去一部分可溶成 分，地下水中则补充了新的组分。溶滤作用包括溶解作用和水解作用。溶滤作用影响因素:1、组成岩土的矿物盐类的溶解度 2、岩土的空隙特征 3、水的溶解能力 4、水中CO2 O2等气体成分的含量，决定着某些盐类的溶解能力 5、水的流动状况。r 11地F水的流动（交替）性：地下水的径流速度和交替强度（V与Q ）停滞与流动很缓慢的地下水，溶解能力最终会降为零， 溶滤作用停止.水如果流动速度快，水交替（更新）迅速，CO, 0?不 断被补

12、充，低TDS水不断更新溶解能力已降低的水 如果某地区地下水流动很快，水交替（循环）迅速，溶滤 作用很强烈，长期作用下去，地下水水化学特征如何？ 该地区地下水中的水质-矿化度是高（TDS） ?还是低？ 水中以哪种阴、阳离子为主？溶滤作用特点：溶滤作用具有时间上的阶段性和空间上的差异性。长期.强烈溶滤作用的结果，地下水以低矿化度的难溶离子为主, HCOgCa水 或 HCOjCa Mg这是由溶滤作用的阶段性决定！在由多种盐类组成的岩石中= 早期，C1盐最易溶于水中f随水带走，岩土贫C1盐 继续作用，较易溶SO/盐类被溶入中-随水带走，贫soy盐类 持续，（岩土中只剩较难溶的碳酸盐类.因此，分析溶滤作

13、用及其地下水的成分特征. 要从地质历史发展的眼光（角度来理解一它是地质历史长期作用 的结果蒸发浓缩作用 定义：蒸发浓缩作用是地下水通过蒸发排泄而引起水中成分的浓 缩，使水中盐分浓度增大、矿化度增高的现象。必备条件: 干旱半干旱的气候, 低平地势控制下的地下水位埋深小, 松散岩土颗粒细小，毛细作用强, 一般发生于地下水流动系统的排泄处, 具有时间和空间的尺度。浓缩作用（过程）：水粉失去过程一盐分相对浓集，化学成分的变化（实际上与上述理想模式是不同的）地下水在蒸发过程中，水分失去还有补充：盐分积累也有 补充-因此，实际的蒸发作用可以产生含盐量很高的地下 水（卤水）或盐渍化的土地浓缩作用的结果：往往

14、形成高矿化度.以易溶离子为主的地下 水（Cl-Na+为主） 影响因素一与蒸发排泄的影响因素相同（气候-地下水位-土层岩 性）地下水化学特征具有分带性r由子地下水依孚威分形展作用受区域然地理与城质条件的彩 响，地下水的化学特征往往具有一定的分带性空何上的.倾斜平原区V丘陵低平原溶淖作用寸港fSZ液缩作用水交替迅速辽渡区水流迟缓Li 矿化废彳氐、HCOa a 矿甘,度中、SO。一一MgCa矿化度高、C1一Ma脱碳酸作用是在温度升高、压力降低的情况下C02自水中逸出而HCO3含量则因形成碳酸盐沉淀减少的过程。Ca2+/Mg2+2HCO3TCO2r +H20+Ca/MgCO3结果：Ca2+J Mg2+

15、J HCO34矿化度J pHj（略有变化）脱硫酸作用是在封闭缺氧的还原环境中，在有机物和脱硫酸细菌作 用下，硫酸盐被分解成H2S和HC03的生物化学过程。SC22- + 2C + 2H2C H2S + 2HCC3-封闭的地质构造为其有利环境，油水中有 H2S为找油标志。结果：SC?2 - J, HCO34 , pHf; (略有变化) 阳离子交替吸附作用是地下水与岩石相互作用，岩石颗粒表面吸附 的阳离子被水中阳离子置换，并使水化学成分发生改变的过程。岩土对离子的吸附能力：H+ Fe3+ AI3+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+影响因素:岩土的吸附能力、岩土颗粒比表面积、离子的相对浓度。结果:某

16、种阳离子J,另一种阳离子f混合作用是指两种或两种以上不同成分水之间的混合，使原有水的化学成分发生改变的作用 离子当量二离子量/离子价 离子毫克当量（mgN/L）二离子浓度/离子 当量 离子毫克当量百分数 计算方法分阴阳离子 例如 某阳离子X毫克当量百分数=X离子毫克当量x100%样品中所有阳离子离子毫克当量之和水化学成分含水化学成分含量(ingvr)1.02cr1.3?Na17.086.36c/6.11HCO/56.190游离CCb4.4pH8.0SHSiOs64.02iS 度# 945原子量；Na： 23.0. K： 39.1, Ca： 40.1, Mg： 24.3,Cl： 355 S： 3

17、2.1. O： 16.01 H： b C： 12.0o3- 5地下水化学成分的分析内容与分类图示 3. 5_ 2地下水化学成分表达式库尔洛夫式Bwlto formation以类似数学分式形式表示单个水样化学成分的含量和组成的 方。表示式为：微量元和）气休成分仗矿化度M）霭需豁籍I霁粽分式前：特殊成分、气体成分.矿化度M ,单位（g/Lj 分式上下：阴.阳离子（毫克当百分数10%或称视亳摩尔百分数）分式后.水温（C）特点是e观、表示简单也较全面，可以反映水的成因类型（常用方袪）必要时分式中可将顾列入用。表示分式后端可列出 水温（T1C）和涌水量（L/s） O木天 余洛夫式2主要阴离子i“賦22九

18、2%2 少賓4严5。71.6327.78I矿化度(g/L)t主要微量元素 与特殊气体（g/L）I主要阳离子（臺克当量百分数）写法：阴一阳（大于25%地下水系统是地下水含水系统和地下水流动系统的统一。地下水的补给来源有:天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等人类活动有关的：灌溉水入渗、水库渗漏及人工回灌降水补给的影响因素：1、年降水总量2、降水特征也影响降水入渗量的大小3包气带渗透性强，有利于地下水的补给 4、地貌特征5、植被发育情况越流：具有一定水头差的相邻含水层，通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程。地下水排泄方式：泉泄流蒸发蒸腾向相邻含水层的排泄人工开并溢上升泉：承压水的天然

19、露头。地下水在静水压力作用下上升出地表的泉。分为侵蚀上升泉、断层泉、接触带泉下降泉：地下水受重力作用自由流出地表的泉。是潜水或上层滞水的排泄。分为侵蚀下降泉、接触下降泉、溢流泉泉的水文地质意义：判明地下水的排泄条件;判明含水层特征一环境;说明地下水补给条件，圈定富水区;判定山区泉域的含水性、导水性;判定泉所在含水层的化学特征。影响地下水动态的因素：气象因素、水文因素、地质因素、人类活动的影响地下水的均衡的计算 降水入渗补给量全年降水入渗补给量:Q = a P F 1000 式中：Q -降水入渗补给地下水量（m3/a）; P -年降水量（mm； a - 降水入渗系数；F - -补给区面积（km2。某港水水源地开采区为正方形，边长为15km区域面积为-弘nA多年平均降水量为降水入渗系数为0二h开釆区西部和北部釣160 km：的地区j地下水位埋深淀 蒸发强度为O.OOOOdn? （n?心 其它区无蒸发，南部和西 部为补给边界，其单宽流莹分别为、打fmd刑10m （nrd）,北部和东部为隔水 边界，水源地开采1为每天40万nA