南京工业大学工程水文地质学全书知识点

1、第一章地下水自然界中的水包括大气水、地表水和地下水，它们彼此紧密相连，不断相互转化。转化的过程是自然界的水循环。水在自然界的循环反映了地球水的不断变化。蒸发、降水和径流是这一过程中的主要环节。根据岩石孔隙的不同成因，可分为松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶孔。颗粒或颗粒聚集体之间的空隙称为孔隙。岩石中的空隙是储存地下水和运输通道的地方。孔隙度(n)是孔隙体积(Vn)与包括孔隙在内的岩石体积(V)之比。岩石孔隙度的大小主要取决于岩石颗粒的大小，而岩石的密度又分为多种类型。裂缝主要指固结硬岩(沉积岩、岩浆岩和变质岩)应力破裂形成的孔隙。岩石中的地下水分为孔隙水、裂隙水和岩浆水。可溶

2、岩石(石灰石、白云石等)中裂缝的长期溶解和膨胀形成的缝隙。)被水流称为溶解间隙。岩石中水的存在形式：气态水、结合水、毛细水、重力水和固态水。气态水：蒸汽存在于非饱和岩石空隙中。结合水：在岩石颗粒静电吸附能力的作用下，水分子可以牢固地吸附在颗粒表面，形成水分子膜。毛细水：地下水表面毛细空隙中的水。重力水：岩石颗粒表面的水分子加厚到一定程度，重力的影响大于颗粒表面对它的吸引力，所以它可以在自身重力的影响下运动。固体水：当岩石的温度低于水的冰点时，储存在岩石空隙中的水结冰，从而形成固体水。岩石的水文特性：持水量、持水量、供水能力、透水性、含水层和隔水层。含水层：指能提供和输送大量水的岩层。含水层不仅

3、储存水，而且在其中输送水。含水层：指不能供水和通水的岩层，或者这些岩层供水和通水的量可以忽略不计。透水性与孔隙大小有关。岩石颗粒排列越松散、越均匀，岩石颗粒的孔径越大，地下水的阻力越小，水从中渗透的能力越强。细粒土渗透性差，因为结合水占据了大部分空隙，颗粒之间的空隙极小，地下水的流动阻力极高。第二章地下水类型地下水根据埋藏条件分为上层滞水、潜水和承压水。根据含水介质(孔隙)的类型，分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。上层滞水：重力水，自由水面位于包气带局部不透水层之上。潜水是重力水，自由水面在第一个稳定隔水层之上，埋藏在水面以下的饱和带中。潜水等压图P16承压水是重力水，充满两个稳定的隔水层之间的含水

4、层。承压水的特性：1。承压水最重要的特点是不存在自由水面，它除承受大气压力外，还承受附加压力，即承压水头，由作用在隔水顶板上的水柱高度表示；2.由于防水顶板的存在，承压含水层的分布面积与补给面积不一致，补给面积往往比分布面积小得多。3.承压水不能直接从承压水的上表面供给，因此大气中各种气象要素的变化对承压水的影响很小，其动态一般比潜水更稳定。4.承压水不易受表面污染的影响。大型承压含水层是良好的供水水源。承压水储存结构是承压水盆地和承压水斜坡。向斜承压水的储水构造盆地称为承压水盆地，可分为补给区、排泄区和承压水区。单斜承压水的储水结构称为承压水坡，含水层的上部暴露于地表，成为地下水补给来源：大

5、气降水、地表水、含水层间补给、人工降水补给等。地下水的排放：蒸发、泉水、向地表水的排放、含水层之间的排放和人工排放。影响大气降水的主要因素是降水、岩性和包气带厚度。地下水人工回灌是指通过一定的工程措施将地表水自流或压注到地下蓄水层。地面、沟渠和深坑经常采用蓄水、井的渗透和填充、农业灌溉和管道渗漏。盐渍化：地下水在毛细作用力的作用下，沿毛细孔隙上升至地表附近，在蒸发作用下变成水蒸气逸出，从而增加了水的含盐量，甚至使可溶性盐从水中沉淀并在土壤中积累，形成盐渍土。地下水从补给区流向排泄区的过程称为径流。承压含水层越开放，其渗透性越好，补给区和排泄区之间的差异越大，距离越近，补给越丰富，径流强度越大。

6、地下水的水位、数量、质量和温度随时间有规律地变化。这个过程被称为地下水动力学。地下水平衡是指某一地区地下水的收支差额必须等于其在一定时期内的库容变化。当收入超过支出时，地下水储量的增加称为正均衡，否则称为负均衡。泉水是地下水的天然露头，是地下水排泄的主要方式之一。当含水层或含水渠道暴露在地表时，地下水溢出地表形成泉水。根据弹簧外露的原因，可分为侵蚀弹簧、接触弹簧、逃逸弹簧和故障弹簧。通过对泉水的调查，可以得到地下水的类型、化学成分、补给、径流、排泄、动态和平衡。地下水径流模数(m) m=q * 10 3/365 * 86400 * fQ平均地下水流量m3/aF含水层分布面积km2M径流模数l/

7、(km2)地下水动态：地下水位、水量、水质、水温等。随时定期更换。这个过程被称为地下水动力学。地下水平衡是指某一地区地下水的收支差额必须等于其在一定时期内的储量变化。潜水平衡方程：(W1 Xf Yf Zc Qt)-(W2 Zu Qd Qt)=H第四章地下水运动压头：每单位质量流体的机械能。用高度表示，常用单位是“米”。水力梯度：沿渗流方向的单位渗流路径水头损失值称为水力梯度。地下水通过重力在间隙介质中的运动称为渗透。(1)对于相同横截面的水流，假设水流的流速等于通过横截面的真实水流的流速。(2)作用于任何区域的假想水流的压力等于真实水流的压力。(3)任何体积内假设水流的阻力与实际水流的阻力相同

8、。这种满足上述条件的假设流动称为渗流，简称渗流。渗流速度小于实际流速。为了满足上述三个条件，要求渗流场的边界条件(渗流运动所占据的空间)与渗流所占据的区域的边界条件相同。地下水流在其横截面上的平均速度称为渗流速度。渗透速度小于实际速度实际流量是国家税收部门缺口中地下水实际流量的平均流量。静水中有静水压，动水中有动水压，地下水中有压(动水压)，水文地质学称之为渗透压。渗透压的大小用水柱的高度来表示，水柱的高度称为压力计的高度。流线是渗流场中某一时刻的一条线，该时刻线上各水质点的流向与这条线相切。痕迹是渗流场中某一水质点在一定时间内的运动轨迹。在稳定流动条件下，流线c渗流场中可形成一系列水头面和流

9、面。在渗流场的典型表面或切面上，由一系列等水头线和流线组成的网格称为流网。渗流分类：1。稳定流和不稳定流被分离渗流的运动要素是否随时间变化所划分。2.根据渗流是否有自由面，即自由面上的压力是否为大气压力，将压力流和自由面流分开。3.地下水流动时，根据水颗粒运动是否有序，分为层流和湍流。4.匀速恒流渗流称为均匀流。渗流速度随过程变化的渗流称为非均匀流。5.根据渗流速度矢量V与所选坐标系O-XYZ的关系，渗流可分为一维、二维和三维流动。达西定律本质上是能量守恒定律或渗流能量转换定律。当水流保持层流并遵循达西定律时，适用范围不包括所有层流Re10。渗透系数K是表征含水层渗透性的重要水文地质参数。当水

10、力梯度为1时，它在数量上等于渗透速度。m/d，cm/s .渗透系数不仅取决于岩石的孔隙性质和孔隙中水的存在形式，还取决于地下水的某些物理性质，如粘度和温度。根据渗透系数分类：1。根据渗透系数是否随空间位置变化，含水层可分为均质型和非均质型；2.根据渗透系数是否随渗流方向变化，含水层分为各向同性和各向异性。水平取水构筑物包括渗水渠、沟渠、渗水管、深水廊道等。垂直取水结构包括管井、大口井、钻孔等。根据井揭示的含水层程度和涌水量情况，可分为完整井和不完整井。对于管井(小深度和大深度)，主要涌水量来自井壁，沉砂管通常布置在管井的最下部，因此管井底部的涌水量很少。对于大直径井(大直径、小深度)，进水方式

11、应根据含水层的厚度、岩性和井深、井径来确定。达西定律=KJ=KJDupuit的微分方程假设含水层是各向同性的，防水底板是水平的，横向边界是无限的，原始潜水面是水平的。抽水井是一口单井(即附近没有其他井抽水或注水)，暴露整个含水层厚度，并将水注入整个井壁；在抽水过程中，没有垂直补给或排泄。地下水补给仅来自以井为中心R为半径的圆柱形水体的外侧。Jobouillet微分方程：q抽水井涌水量m3/d，k渗透系数m/d，潜水含水层原始厚度，hw井抽水稳定水位，r影响半径，rw井半径，抽水井水位下降SW=h0-HW目的：根据抽水井的水位下降深度，可以确定井的涌水量。冲击半径：对于潜水井，库萨金公式是常用的

12、。对于承压水井，长期使用Guijar公式。井损：抽水时，井内水位与外壁水位不一致，前者低于后者。内外壁水位不一致的现象称为井损，水位差称为井损值。南水北调西线外墙的水位，内低外高。Q不变H随时间的变化是不稳定运动，而它是稳定运动。水释放系数：当水头降低(或增加)一个单位时，水平面积为一个单位且含水层厚度较大的含水层柱释放或储存的水量。无量纲的。导水率：T=KM，m2/d由达西定律决定，当水力梯度为1时，导水率在数值上等于通过整个含水层厚度的单宽流量。第一类边界条件也称为给定水头边界条件(供水边界)。第二种边界地下水的物理特性：温度、颜色、透明度、气味、味道等。碱性离子：(高盐度)，(中盐度)，

13、(低盐度)，ga2m2地下水矿化度：地下水中所含的离子、分子和化合物(气体成分除外)的总量称为地下水矿化度。g/L地下水硬度是指水中Ga2和Mg2的含量。水中Ga2和Mg2的总量是总硬度。如果水被加热到沸腾，它将导致部分碳酸盐沉淀，在水中失去的部分Ga2和Mg2被称为暂时硬度。煮沸后残留在水中的Ga2和Mg2的含量称为永久硬度。总硬度减去暂时硬度等于永久硬度。二氧化碳：游离CO2(气态)；平衡CO2，其中游离CO2与水相平衡；侵蚀性CO2，水中游离CO2的过量与平衡地下水化学成分的形成：地下水化学成分形成过程中的浸出、浓缩、脱硫、脱碳、阳离子的交替吸附、混合和人类相互作用。溶解和过滤：沿途的一

14、些可溶性成分被溶解并转移到水中，这被称为溶液效应。形成低盐度水浓度：地下水蒸发时，水不断蒸发，盐不断积累，浓度相对增加。形成高盐度的水第六章冲积扇中的地下水分为三个区：深潜水区或补给径流区；潜水溢流区或浅潜水区；潜水下沉带或垂直交替带。冲积扇地下水变化规律是：从扇顶到平原，地下水埋深由深变浅，富水性由强变弱；地下水流速由大变小，盐度由低变高，水化学类型由碳酸氢盐水逐渐变为硫酸盐水和氯化物盐水。冲积层地下水的基本特征岩溶发育的基本条件：岩石的溶解性和渗透性，水的侵蚀性和流动性。岩溶发育及岩溶水分布区划：垂直渗透带、水质水平交替带、水平循环带和深层循环带。第七章岩土工程和地下水：地面沉降、地面沉降

15、和滑坡(自然和人工)。地下水压力对地基的破坏作用：基坑涌浪、潜水抬升和地基抬升、承压水压力和地基抬升。地下水对基础图的渗透损害：底切、流沙、管道。浸没侵蚀：在高渗透速度或水力梯度的作用下，地下水流携带细颗粒从孔隙或裂隙中流出。流沙：松散细粒土被地下水饱和后，由于动水压力(即水头差)引起的悬浮流动现象。管涌：在具有一定渗流速度或坡度的渗流作用下，地基土的细颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成可以穿过地基的细管状渗流通道，导致地基或土坝在高海拔或高应力下变形失稳。地下水对混凝土基础的卧室破坏效应：碳酸侵蚀、酸侵蚀、碱侵蚀、溶解侵蚀、硫酸盐侵蚀和海水侵蚀。基坑涌浪：当基坑下有承压含水层时，如果基坑底部留下的隔水层无法承受开挖后承压水压力的作用，隔水层将会开裂，导致洪水泛滥，甚至因涌水涌沙而破坏基坑。这种工程地质现象称为基坑涌浪。基坑涌浪情况：设计基坑时，必须检查基坑底部防水层的可靠性。根据基坑底部隔水层的安全厚度Ha与承压水头压力之间的平衡条件，得到Ha。当基坑底部隔水层厚度为h”ha时，不会发生基坑突涌；基坑突涌发生在哈尔滨。第八章抽水试验的目的是查明施工场地含水层的渗透性和富水性，为基坑排水设计和施工提供可靠的水文地质参数地下水控制方法：1。明沟排水法(该方法可用于基坑