2025年大学《地球系统科学》专业题库- 地下水资源与地下水动力学

2025年大学《地球系统科学》专业题库——地下水资源与地下水动力学考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.下列哪个参数是描述多孔介质自身性质，反映了介质中孔隙空间的大小和连通性？（）A.渗透系数B.孔隙度C.储存系数D.给水度2.达西定律描述的是地下水流动的什么规律？（）A.流速与水力坡度成正比B.流速与水力坡度成反比C.流量与水力坡度成正比D.流量与水力坡度成反比3.在地下水流系统中，起到约束水流，使其只能从高水头区流向低水头区的作用的是？（）A.含水层B.隔水层C.潜水D.承压水4.用来衡量单位时间内通过单位横截面积的地下水体积的物理量是？（）A.渗透系数B.孔隙度C.流量D.流速5.对于非均质、各向异性含水层，描述其渗透性质的参数是？（）A.均一的渗透系数B.孔隙度C.渗透率D.储存系数6.当地下水水位在一个时间段内呈现持续、缓慢的下降趋势时，通常表明？（）A.地下水位处于稳定状态B.地下水补给量大于消耗量C.地下水补给量小于消耗量D.地下水流动方向发生改变7.在地下水资源的可持续利用管理中，评估一个地区能够长期、稳定开采的地下水最大量是指？（）A.地下水资源总量B.地下水可开采量C.地下水的可更新资源量D.地下水的储存量8.下列哪种情况下，地下水污染的修复治理通常最为困难？（）A.污染源已关闭，污染物性质单一B.污染源持续排放，污染物性质复杂且易迁移C.污染物已深入含水层深处D.污染物已被生物降解9.地下水位的季节性波动在补给量较大的含水层中通常表现得更明显，这主要是因为？（）A.含水层渗透性较差B.含水层储存量较小C.含水层补给途径单一D.地表植被覆盖度低10.能够有效反映地下水三维流场的工具是？（）A.水位观测井数据B.流网C.地下水等水位线图D.地下水流量过程线二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题干横线上）1.地下水是赋存于地表以下饱和岩土体孔隙中的水，它是的重要组成部分。2.达西定律适用于饱和多孔介质中的层流运动，其数学表达式可以表示为Q=K×A×i，其中Q代表流量，K代表，A代表过水断面面积，i代表。3.潜水是地表以下第一个饱和含水层中的水，其自由水面称为。潜水的动态变化主要受的影响。4.承压水是埋藏于两个隔水层之间，承受静水压力的地下水，其自由水面（承压水面）至地表的距离称为。5.地下水储量通常分为和两种主要类型，前者是指补给期内可恢复的储量，后者是指含水层能够提供的最大储存能力。6.地下水污染的主要来源包括工业废水泄漏、农业化肥农药施用、生活污水排放和等。7.地面沉降是过量开采地下水导致地下含水层压缩、地面隆起或沉降的现象，其主要发生在含水层地区。8.岩溶地貌发育区，由于岩溶管道的发育，地下水往往具有的特点。9.地下水数值模拟方法可以用来模拟地下水流系统在不同边界条件和参数设置下的动态变化，为地下水资源管理和环境评价提供依据。10.地球系统科学视角下的地下水研究，需要关注地下水与、之间的相互作用及其对整个地球系统演化的影响。三、名词解释（每题3分，共15分）1.孔隙度2.渗透系数3.水力传导系数4.储存系数5.地下水可开采量四、简答题（每题5分，共20分）1.简述达西定律的适用条件。2.简述绘制流网的基本原则。3.简述影响地下水资源的自然因素。4.简述地下水污染的主要特征。五、计算题（每题10分，共20分）1.某均质、各向同性含水层，厚度为10m，渗透系数为1.5m/d。若测得含水层中心处的水力坡度为0.02，求该处距中心10m处的单井抽水稳定流量（以m³/d为单位）。2.某地区地下水监测表明，潜水水位在过去5年内平均每年下降0.3m。若该地区年平均降水量为600mm，年均蒸发量800mm，地下水补给量占降水量的10%，排泄量中农业灌溉和居民生活用水占总补给量的60%。试定性分析该地区潜水水位持续下降的主要原因。六、论述题（10分）结合地球系统科学的思想，论述地下水在维持区域生态系统平衡和应对全球气候变化方面的重要作用。试卷答案一、选择题1.B2.A3.B4.C5.C6.C7.B8.B9.B10.B二、填空题1.水资源2.渗透系数，水力坡度3.潜水面，降水入渗4.涌水高度5.可更新资源，储存量6.生活垃圾堆放7.弱透水层8.强富水性，快速流动性9.气候变化，生态系统10.气候变化，生态系统三、名词解释1.孔隙度：指多孔介质中孔隙体积占该介质总体积的百分比，反映了介质容纳水分的能力。2.渗透系数：指在单位水力梯度下，水在多孔介质中流动的速率，是衡量介质透水能力的物理量。3.水力传导系数：指在单位水力梯度下，通过单位横截面积的地下水流量，是描述含水层传导水能力的重要参数，与渗透系数和过水断面面积有关。4.储存系数：指含水层单位面积上，水位下降一个单位时，所释放出来的水量（体积），反映了含水层弹性能量的大小。5.地下水可开采量：指在长期、可持续利用的前提下，一个地区能够从含水层中稳定获取的最大地下水水量，它等于可更新资源量与储存量之间的平衡补给量。四、简答题1.简述达西定律的适用条件。解析思路：达西定律主要基于层流假设，因此其适用条件需围绕这一核心。首先，介质必须是饱和的多孔介质（如砂土、裂隙岩层等）。其次，水流必须处于层流状态，而非紊流。最后，水力坡度不能太大，以避免水流速度过快导致流态转变。此外，介质应相对均质、各向同性或已知其异性特征。2.简述绘制流网的基本原则。解析思路：流网是由一组等水头线（或称EquipotentialLines）和一组流线（Streamlines）正交组成的网络图。绘制的基本原则包括：流线与等水头线必须正交；流线不能相交也不能闭合（在无穷远处闭合）；所有流线必须从高水头区流向低水头区；在边界处，流线与边界平行（渗出面）或相交于角点（不透水边界）；流网必须闭合；通过任一网格单元的流量相等。3.简述影响地下水资源的自然因素。解析思路：影响地下水资源丰沛程度和分布的自然因素主要包括气候因素（降水、蒸发）、地形地貌（影响补给和排泄）、地质因素（含水层岩性、厚度、分布、渗透性、储存性）以及水文地质因素（补给来源、径流条件、排泄途径）。其中，气候是补给的根本，地质决定资源的储存和输导能力。4.简述地下水污染的主要特征。解析思路：地下水污染具有隐蔽性（污染源不易发现，污染程度难监测）、滞后性（污染物迁移转化需要时间，危害显现慢）、难以治理性（地下水流动性差，污染物不易扩散和清除）、不可再生性（被污染的地下水难以恢复）和危害长期性（污染可能持续影响环境和人类健康）等特点。五、计算题1.计算单井抽水稳定流量。解析思路：根据达西定律的平面稳定流公式Q=K×A×i。已知渗透系数K=1.5m/d，水力坡度i=0.02。需要计算过水断面面积A。在距中心10m处，流网方格的边长（假设为L）需要根据流网特性确定，但题目未给流网细节，常简化处理或假设。若按达西定律直接应用，可视为无限大含水层中的井流，此时i=H/R，其中H为含水层厚度，R为影响半径。但题目未给影响半径。更直接的方法是利用水力传导度T=K×b，Q=T×i。T=1.5m/d×10m=15m²/d。Q=15m²/d×0.02=0.3m³/d。*（注：此解法基于简化假设，实际计算需流网参数或更完整信息）*答案：Q=0.3m³/d2.分析潜水水位下降原因。解析思路：分析水位变化需对比补给、消耗与水位变化的关系。已知水位年下降率Δh/Δt=0.3m/yr，降水量P=600mm/yr，蒸发量E=800mm/yr。地下水补给量R=P×10%=60mm/yr。消耗量D=R×60%=36mm/yr。总消耗量D=36mm/yr。总补给量R=60mm/yr。消耗量（36mm/yr）大于补给量（60mm/yr），存在净消耗量D_net=D-R=36-60=-24mm/yr。这意味着地下水系统处于亏损状态，消耗量大于补给量，导致储存量减少，表现为水位持续下降。主要原因就是农业灌溉和居民生活用水等人类活动消耗了超出地下水自然补给的部分。六、论述题结合地球系统科学的思想，论述地下水在维持区域生态系统平衡和应对全球气候变化方面的重要作用。解析思路：从地球系统科学的多圈层、多过程