第一章地球上的水及其循环
一、名词解释:
2.地下水:地下水就是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5.水文循环:发生于大气水、地表水与地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6.地质循环:地球浅层圈与深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8.小循环:海洋或大陆内部的水分交换。
9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10.相对湿度:绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11.饱与差:某一温度下,饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱与时的气温。
13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14.降水:当空气中水汽含量达饱与状态时,超过饱与限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
14.径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。
17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18.流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19.径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面的水量。
20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空
1.水文地质学就是研究地下水的科学。它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质的时空变化规律。
2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
3.自然界的水循环分为水文循环与地质循环。
4.水文循环分为大循环与小循环。
5.水循环就是在太阳辐射与重力作用下,以蒸发、降水与径流等方式周而复始进行的。
6.水循环就是在太阳辐射与重力作用下,以蒸发、降水与径流等方式周而复始进行的。
7.主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。
8.在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数与径流系数等特征值说明地表径流。
三、判断题
1.地下水就是水资源的一部分。( √)
2.海洋或大陆内部的水分交换称为大循环。( ×)
3.地下水中富集某些盐类与元素时,便成为有工业价值的工业矿水。( √)
4.水文循环就是发生于大气水与地表水之间的水循环。( ×)
5.水通过不断循环转化而水质得以净化。( √)
6.水通过不断循环水量得以更新再生。( √)
四、简答题
1.水文地质学的发展大体可划分为哪三个时期？
1856年以前的萌芽时期,1856年至本世纪中叶的奠基时期,本世纪中叶至今的发展时期。
2.水文地质学已形成了若干分支学科,属于基础性的学科分支有哪些？
水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学。
3.水文循环与地质循环的区别？
水文循环通常发生于地球浅层圈中,就是H2O 分子态水的转换,通常更替较快;地质循环发
生于地球浅层圈与深层圈之间,常伴有水分子的
分解与合成,转换速度缓慢。
4.简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？
水文循环的驱动力就是太阳辐射与重力。
地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸
发与植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。水汽随
风飘移,在适宜条件下形成降水。落到陆地的降水,
部分汇聚于江河湖沼形成地表水,部分渗入地下,
部分滞留于包气带中,其余部分渗入饱水带岩石
空隙之中,成为地下水。地表水与地下水有的重新
蒸发返回大气圈,有的通过地表径流与地下径流
返回海洋。
5.大循环与小循环的区别？
海洋与大陆之间的水分交换为大循环。
海洋或大陆内部的水分交换为小循环。
6.水循环的作用？
一方面,水通过不断转化而水质得以净化;另
方面,水通过不断循环水量得以更新再生。
第二章岩石中的空隙与水分
1.岩石空隙:地下岩土中的空间。
2.孔隙:松散岩石中,颗粒或颗粒集合体之间的空
隙。
3.孔隙度:松散岩石中,某一体积岩石中孔隙所占
的体积。
4.裂隙:各种应力作用下,岩石破裂变形产生的空
隙。
5.裂隙率:裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积
的比值。
6.岩溶率:溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体
积的比值。
7.溶穴:可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空
洞。
8.结合水:受固相表面的引力大于水分子自身重
力的那部分水。
9.重力水:重力对它的影响大于固体表面对它的
吸引力,因而能在自身重力作影响下运动的那部
分水。
10.毛细水:受毛细力作用保持在岩石空隙中的
水。
11.支持毛细水:由于毛细力的作用,水从地下水面
沿孔隙上升形成一个毛细水带,此带中的毛细水
下部有地下水面支持。
12.悬挂毛细水:由于上下弯液面毛细力的作用,在
细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。
13.容水度:岩石完全饱水时所能容纳的最大的水
体积与岩石总体积的比值。
14.重量含水量:松散岩石孔隙中所含水的重量与
干燥岩石重量的比值。
15.体积含水量:松散岩石孔隙中所含水的体积与
包括孔隙在内的岩石体积的比值。
16.饱与含水量:孔隙充分饱水时的含水量。
17.饱与差:饱与含水量与实际含水量之间的差
值。
18.饱与度:实际含水量与饱与含水量之比。
19.孔角毛细水:在包气带中颗粒接点上由毛细力
作用而保持的水。
20.给水度: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水平面积岩石柱体,在重
力作用下释出的水的体积。
21.持水度: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
的水量。
22.残留含水量:包气带充分重力释水而又未受到
蒸发、蒸腾消耗时的含水量。
23.岩石的透水性:岩石允许水透过的能力。
24.有效应力:实际作用于砂层骨架上的应力
二、填空
1.岩石空隙就是地下水储存场所与运动通道。空
隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律,
对地下水的分步与运动具有重要影响。
2.岩石空隙可分为松散岩石中的孔隙、坚硬岩
石中的裂隙、与可溶岩石中的溶穴。
3.孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒
排列情况,另外颗粒形状及胶结充填情况也影响
孔隙度。
4.岩石裂隙按成因分为:成岩裂隙、构造裂隙、风
化裂隙。
5.地下水按岩层的空隙类型可分为:孔隙水、裂隙
水、与岩溶水。
6.毛细现象就是发生在固、液、气三相界面上
的。
7.通常以容水度、含水量、给水度、持水度与
透水性来表征与水分的储容与运移有关的岩石
性质。
8.岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小
与多少。
9.松散岩层中,决定透水性好坏的主要因素就是
孔隙大小;只有在孔隙大小达到一定程度,孔隙
度才对岩石的透水性起作用。
三、判断题
1.松散岩石中也存在裂隙。( √)
2.坚硬岩石中也存在孔隙。( √)
3.松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响。
( ×)
4.两种颗粒直径不同的等粒圆球状岩石,排列方
式相同时,孔隙度完全相同。( √)
5.松散岩石中颗粒的分选程度对孔隙度的大小有
影响。( √)
6.松散岩石中颗粒的排列情况对孔隙度的大小没
影响。( ×)
7.松散岩石中孔隙大小取决于颗粒大小。( √)
8.松散岩石中颗粒的排列方式对孔隙大小没影
响。( ×)
9.裂隙率就是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石
体积的比值。( ×)
10.结合水具有抗剪强度。( √)
11.在饱水带中也存在孔角毛细水。( ×)
12.在松散的砂层中,一般来说容水度在数值上与
孔隙度相当。( √)
13.在连通性较好的含水层中,岩石的空隙越大,给
水度越大。( √)
14.松散岩石中,当初始地下水位埋藏深度小于最
大毛细上升高度时,地下水位下降后,给水度偏
小。( √)
15.对于颗粒较小的松散岩石,地下水位下降速率
较大时,给水度的值也大。( ×)
16.颗粒较小的松散岩石中,重力释水并非瞬时完
成,往往滞后于水位下降,所以给水度与时间有
关。( √)
17.松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之与。
( √)
18.松散岩石中,孔隙直径愈小,连通性愈差,透
水性就愈差。 ( √ )
19.在松散岩石中,不论孔隙大小如何,孔隙度对
岩石的透水性不起作用。 ( × )
20.饱含水的砂层因孔隙水压力下降而压密,待
孔隙压力恢复后,砂层仍不能恢复原状。 ( × )
21.粘性土因孔隙水压力下降而压密,待孔隙压
力恢复后,粘性土层仍不能恢复原状。 ( √ )
22.在一定条件下,含水层的给水度可以就是时
间的函数,也可以就是一个常数。 ( √ )
23.在其它条件相同而只就是岩性不同的两个潜
水含水层中、在补给期时,给水度大,水位上升大,
给水度小,水位上升小。 ( × )
24.某一松散的饱水岩层体积含水量为30％,那么
该岩层的孔隙度为0、3。( √)
四、简答题
1． 1. 简述影响孔隙大小的因素,并说明如何
影响？
影响孔隙大小的因素有:颗粒大小、分选程
度、与颗粒排列方式。
当分选性较好时,颗粒愈大、孔隙也愈大。当
分选性较差时,由于粗大颗粒形成的孔隙被小颗
粒所充填,孔隙大小取决于实际构成孔隙的细小
颗粒的直经。排列方式的影响:立方体排列比四面
体排列孔隙大。
2.简述影响孔隙度大小的主要因素,并说明如何
影响？
影响孔隙度大小的因素有:颗粒排列情况、
分选程度、颗粒形状及胶结程度。
排列方式愈规则、分选性愈好、颗粒形状愈
不规则、胶结充填愈差时,孔隙度愈大;反之,排列
方式愈不规则、分选性愈差、颗粒形状愈规则、
胶结充填愈好时,孔隙度愈小。
3.裂隙率一般分为哪几种? 各自的定义？
裂隙率分为面裂隙率、线裂隙与体积裂隙率。
面裂隙率:单位面积岩石上裂隙所占比例。线裂隙
率:与裂隙走向垂直方向上单位长度内裂隙所占
的比例。体积裂隙率:单位体积岩石裂隙所占体
积。
4.地壳岩石中水的存在形式有哪些？
地壳岩石中水的存在形式:
(1) 岩石“骨架”中的水(沸石水、结晶水、结构水)(2) 岩石空隙中的水(结合水、液态水、固态水、气态水)。
5.结合水、重力水与毛细水有何特点？
结合水束缚于固体表面,不能在自身重力影响下运动,水分子排列精密、密度大,具抗剪强度;重力水在自身重力下运动,不具抗剪强度;毛细水受毛细力作用存在于固、液、气三相界上。
6.影响给水度的因素有哪些,如何影响？
影响给水度的因素有岩性、初始地下水位埋深、地下水位降速。
岩性主要表现为决定空隙的大小与多少,空隙越大越多,给水度越大;反之,越小。初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时,地下水下降后给水度偏小。地下水位下降速率大时,释水不充分,给水度偏小。
7.影响岩石透水性的因素有哪些,如何影响？
影响因素有:岩性、颗粒的分选性、孔隙度。
岩性越粗、分选性越好、孔隙度越大、透水能力越强;反之,岩性越细、分选性越差、孔隙度越小,透水能力越弱。
8.简述太砂基有效应力原理？
在松散沉积物质构成的饱水砂层中,作用在任意水平断面上的总应力Ｐ由水与骨架共同承担。及总应力Ｐ等于孔隙水压力Ｕ与有效应力Ｐ' 之与。因此,有效应力等于总应力减去孔隙水压力,这就就是有效应力原理。
9.简述地下水位变动引起的岩土压密？
地下水位下降后,孔隙水压力降低,有效应力增加,颗粒发生位移,排列更加紧密,颗粒的接触面积增加,孔隙度降低,岩土层受到压密。
第三章地下水的赋存
一、名词解释
1.包气带:地下水面以上称为包气带。
2.饱水带:地下水面以下为饱水带。
3.含水层:能够透过并给出相当数量水的岩层。
4.隔水层:不能透过与给出水,或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
5.弱透水层:指那些渗透性相当差的岩层。
6.潜水:饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。
7.潜水面:潜水的表面。
8.潜水含水层厚度:从潜水面到隔水底板的距离。
9.潜水埋藏深度:潜水面到地面的距离。
10.潜水位:潜水面上任一点的高程。
11.潜水等水位线图:潜水位相等的各点的连线构成的图件。
12.承压水:充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
13.隔水顶板:承压含水层上部的隔水层。
14.隔水底板:承压含水层下部的隔水层。
15.承压含水层厚度:隔水顶底板之间的距离。
16.承压高度:揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。
17.测压水位:揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。
18.等水压线图:某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图件。
19.贮水系数:测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水平面积含水层释出(或储存)的水体积。
20.上层滞水:当包气带存在局部隔水层时,局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水。
二、填空
1.包气带自上而下可分为土壤水带、中间带与毛细水带。
2.岩层按其透水性可分为透水层与不透水层。
3.地下水的赋存特征对其水量、水质时空分布有决定意义,其中最重要的就是埋藏条件与含水介质类型。
4.据地下水埋藏条件,可将地下水分为包气带水、潜水与承压水。
5.按含水介质(空隙)类型,可将地下水分为孔隙水、裂隙水与岩溶水。
6.潜水的排泄除了流入其它含水层以外,泄入大气圈与地表水圈的方式有两类,即:径流排泄与蒸发排泄。
7.潜水接受的补给量大于排泄量,潜水面上升,含水层厚度增大,埋藏深度变小。
8.潜水接受的补给量小于排泄量,潜水面下降,
含水层厚度变小,埋藏深度变大。
9.承压含水层获得补给时测压水位上升,一方
面,由于压强增大含水层中水的密度加大;另一
方面,由于孔隙水压力增大,有效应力降低,含水
层骨架发生少量回弹,空隙度增大。
10.承压含水层获得补给时,增加的水量通过水的
密度加大及含水介质空隙的增大容纳。
11.承压含水层排泄时,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。
三、判断题
1.在包气带中,毛细水带的下部也就是饱水的,故
毛细饱水带的水能进入井中。( ×)
2.地下水位以上不含水的砂层也叫含水层。
( ×)
3.渗透性较差的同一岩层,在涉及某些问题时被
瞧作透水层,在涉及另一问题时被瞧作隔水层。
( √)
4.当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间
尺度相当长时,任何岩层都可视为可渗透的。
( √)
5.潜水含水层的厚度与潜水位埋藏深度不随潜水
面的升降而发生变化。( ×)
6.潜水主要接受大气降水与地表水的补给。
( √)
7.潜水位就是指由含水层底板到潜水面的高度。
( ×)
8.潜水的流向就是垂直等水位线由高水位到低水
位。( √)
9.潜水积极参与水循环,资源易于补充恢复。
( √)
10.潜水直接接受大气降水补给,不论什么条件下,
潜水的水质都比较好。( ×)
11.当不考虑岩层压密时,承压含水层的厚度就是
不变的。( √)
12.测压水位就是指揭穿承压含水层的钻孔中静
止水位到含水层顶面之间的距离。( ×)
13.承压高度就是指揭穿承压含水层的钻孔中静
止水位的高程。( ×)
14.承压水由于受顶、底板的限制,故承压水的资
源不易补充恢复。( √)
15.承压含水层受隔水顶板的阻挡,一般不易受污
染,故承压水的水质好。( ×)
16.承压含水层接受其它水体的补给时,只需具备
其它水体与该含水层之间有水力联系的通道即
可。( ×)
17.水位下降时潜水含水层所释放出的水来自部
分空隙的疏干。( √)
18.测压水位下降时承压含水层所释放出的水来
自含水层水体积的膨胀及含水介质的压密。(√)
19.除构造封闭条件下与外界没有联系的承压含
水层外,所有承压水都就是由潜水转化而来。(√)
20.上层滞水属于包气带水。( √)
21.地下水在多孔介质中运动,因此可以说多孔介
质就就是含水层。( ×)
22.对含水层来说其压缩性主要表现在空隙与水
的压缩上。( √)
23.潜水含水层的给水度就就是贮水系数。( ×)
四、简答题
1.简述包气带特征？
(1)包气带一般含有结合水、毛细水、气态水、
过路重力水; (2)包气带自上而下可分为土壤水
带、中间带与毛细水带;
(3)包气带水来源于大气降水的入渗、地面水
渗漏与地下水通过毛细上升输入的水分,以及地
下水蒸发形成的气态水。
(4)包气带水的运移受毛细力与重力的共同
影响。
2.简述饱水带特征？(1) 饱水带一般含有重力水
与结合水。(2) 饱水带的水体就是连续分布的,能
传递静水压力(3) 饱水带水在水头差的作用下可
以发生连续运动。
3.潜水的水位动态一般随季节如何变化？
丰水季节或年份,潜水接受的补给量大于排
泄量,潜水面上升、含水层厚度增大、水位埋深变
浅。干旱季节排泄量大于补给量,潜水面下降、含
水层厚度变小、水位埋深变大。
4.影响潜水面的因素有哪些,如何影响？
影响潜水面因素有:地形、水文网、含水层渗
透性与厚度以及人为因素。地形缓、含水层厚且
渗透性好,则潜水面缓;反之,地形陡、含水层渗透
性差且厚度小,则潜水面坡度大。水文网与地下水
有直接联系时,地表水体高于地下水面时,潜水面
背向地表水体倾斜,潜水面高于地表水体时潜水
面向地表水体倾斜。
5.承压水等水位线图可以揭示哪些水文地质信
息？
(1) 反应虚构的侧压水面的形状。(2) 确定承
压水的流向。(3) 确定承压水的水力坡度。(4)
定性判断含水层的厚度与渗透性的变化。
6.任一承压含水层接受其它水体的补给必须同时
具备哪两个条件？
(1) 存在水头差。(2) 有水力联系。
7.一般承压水就是由什么转化而来,其转化形式
有哪几种？
除了构造封闭条件下与外界没有联系的承
压含水层外,所有承压水最终都就是由潜水转化
而来;或由补给区的潜水侧向流入,或通过弱透水
层接受潜水的补给。
8.上层滞水的特点？
(1) 分布近地表。(2) 接受大气降水补给,排
泄为蒸发与向隔水底板边缘下渗。(3) 动态变化
显著。(4) 极易受污染。
9.绘制简单水文地质剖面图,分别反映并表示地
下水面、饱水带、包气带(土壤水带、中间带、毛
细水带)？
10.绘制一水文地质剖面图,使之反映并表示出含
水层、隔水层、潜水、承压水、上层滞水？
1—隔水层;2—透水层;3—饱水部分;4—潜水位;5
—承压水测压水位;6—泉(上升泉);
7—水井,实线表示井壁不进水;a—上层滞水;b—
潜水;c—承压水
第四章地下水运动的基本规律
一、名词解释
1.渗流:地下水在岩石空隙中的运动。
2.渗流场:发生渗流的区域。
3.层流运动:在岩层空隙中流动时,水的质点作有
秩序的、互不混杂的流动。
4.紊流运动:在岩层空隙中流动时,水的质点作无
秩序地、互相混杂的流动。
5.稳定流:水在渗流场内运动,各个运动要素(水
位、流速、流向)不随时间改变。
6.非稳定流:水在渗流场中运动,各个运动要素随
时间变化的水流运动。
7.渗透流速:地下水通过某一过水断面的平均流
速。
8.有效空隙度:重力水流动的孔隙体积与岩石体
积之比。
9.水力梯度:沿渗透途径水头损失与相应渗透途
径之比。
10.渗透系数:水力坡度等于1时的渗透流速。
11.流网:在渗流场的某一典型剖面或切面上由一
系列流线与等水头线组成的网。
12.流线:流场中某一瞬时的一条线,线上各水质点
的流向与此线相切。
13.迹线:渗流场中某一段时间内某一质点的运动
轨迹。
14.层状非均质:介质场内各岩层内部为均质各项
同性,但不同岩层渗透性不同。
二、填空
1.据地下水流动状态,地下水运动分为层流与
紊流。
2.据地下水运动要素与时间的关系,地下水运动
分为稳定流与非稳定流。
3.水力梯度为定值时,渗透系数愈大,渗透流速
就愈大。
4.渗透流速为定值时,渗透系数愈大,水力梯度
愈小。
5.渗透系数可以定量说明岩石的渗透性能。渗
透系数愈大,岩石的透水能力愈强。
6.流网就是由一系列流线与等水头线组成的
网格。
7. 流线就是渗流场中某一瞬时的一条线,线上
各水质点在此瞬时的流向均与此线相切。迹线
就是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动
轨迹。
8.在均质各向同性介质中,地下水必定沿着水头
变化最大的方向,即垂直于等水头线的方向运
动,因此,流线与等水头线构成正交网格。
9.流线总就是由源指向汇。
10.如果规定相邻两条流线之间通过的流量相等,则流线的疏密可以反映径流强度,等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。
三、判断题
1.在岩层空隙中渗流时,水作平行流动,称作层流运动。( ×)
2.达西定律就是线性定律。( √)
3.达西定律中的过水断面就是指包括砂颗粒与空隙共同占据的面积。( √)
4.地下水运动时的有效孔隙度等于给水度。( ×)
5.渗透流速就是指水流通过岩石空隙所具有的速度。( ×)
6.实际流速等于渗透流速乘以有效空隙度。( ×)
7.水力坡度就是指两点间的水头差与两点间的水平距离之比。( ×)
8.决定地下水流向的就是水头的大小。( √)
9.符合达西定律的地下水流,其渗透速度与水力坡度呈直线关系,所以渗透系数或渗透系数的倒数就是该直线的斜率。( √)
10.渗透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大,岩石的透水能力愈强。( √)
11.水力梯度为定值时,渗透系数愈大,渗透流速就愈大。( √)
12.渗透流速为定值时,渗透系数愈大,水力梯度愈小。( ×)
13.渗透系数只与岩石的空隙性质有关,与水的物理性质无关。( ×)
14.流网就是等水头线与迹线组成的网格。( ×)
15.流线就是渗透场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。( ×)
16.在均质各向同性介质中,流线与等水头线构成正交网格。( √)
17.在隔水边界附近,平行隔水边界为流线。( √)
18.地下水分水岭就是一条流线。( √)
19.如果我们规定相邻两条流线之间通过的流量相等,则流线的疏密可以反映地下径流强度,等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。( √) 20.在渗流场中,一般认为流线能起隔水边界作用,而等水头线能起透水边界的作用。( √)
21.两层介质的渗透系数相差越大,则其入射角与折射角也就相差越大。( √)
22.流线越靠近界面时,则说明介质的K值就越小。( ×)
23.当含水层中存在强渗透性透镜体时,流线将向其汇聚。( √)
24.当含水层中存在弱渗透性透镜体时,流线将绕流。( √)
四、简答题
1.叙述达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义？
式中:Q——渗透流量;
w——过水断面;
h——水头损失(h=H1－H2,即上下游过水段面的水头差);
I——水力坡度;
L——渗透途径;
K——渗透系数。
2.何为渗透流速? 渗透流速与实际流速的关系如何？
水流通过整个岩石断面(包括颗粒与孔隙)的平均流速。
渗透流速等于实际流速乘以有效孔隙度。3.有效孔隙度与孔隙度、给水度有何关系？
(1) 有效孔隙度小于孔隙度。
(2) 由于重力释水时孔隙中还保持结合水与孔角毛细水乃至悬挂毛细水,所以有效孔隙度大于给水度。
(3) 对于孔隙大的岩石三者近似相等。
4.影响渗透系数大小的因素有哪些？如何影响？
影响渗透系数的因素:岩石的孔隙性与水的
物理性质。
岩石孔隙越大、连通性越好、孔隙度越高渗
透系数越大;水的粘滞性越小、渗透系数越大。
5.简述汇制流网图的一般步骤？
(1) 根据边界条件绘制容易确定的等水头线
与流线。
(2) 流线总就是由源指向汇。
(3) 根据流线与等水头线正交在已知流线与
等水头线间插入其它部分。
6.流网图一般能够反映什么信息？
7.在层状非均质中,流线与岩层界线以一定角度
斜交时,发生折射,试写出折射定律,并说明各项的
物理意义？
8.叙述粘性土渗透流速(V)与水力梯度(I)主要存
在的三种关系？
(1) V-I关系为通过原点的直线,服从达西定
律;
(2) V-I曲线不通过原点,水力梯度小于某一
值I0时无渗透;大于I0时,起初
为一向I轴凸出的曲线,然后转为直线;
(3) V-I曲线通过原点,I小时曲线向I轴凸出,I
大时为直线。
。
第五章毛细现象与包气带水的运动
一、名词解释
1.毛细压强:凹形弯液面产生的附加压强。
2.毛细饱与带:在潜水面之上有一个含水量饱与
的带。
二、填空
1.由于表面张力的作用,弯曲的液面对液面以内
的液体产生附加表面压强,而这一附加表面压强
总就是指向液体表面的曲率中心方向;突起的
弯液面,对液面内侧的液体,附加一个正的表面
压强;凹进的弯液面,对液面内侧的液体,附加一个
负的表面压强。
2.拉普拉斯公式的涵义就是:弯曲的液面将产生
一个指向液面凹侧的附加表面压强;附加表面
压强与张力系数成正比,与表面的曲率半径成
反比。
3、包气带毛细负压随着含水量的变小而负值
变大。渗透系数随着含水量降低而迅速变小。
三、判断题
1.毛细现象就是在固、液两相界面上产生的。
( ×)
2.突起的弯液面,对液面内侧的液体附加一个正
的表面压强。( √)
3.凹进的弯液面,对液面内侧的液体附加一个正
的表面压强。( ×)
4.弯曲的弯液面将产生一个指向液面凹侧的附加
表面压强,附加表面压强与表面张力系数成正比,
与表面的曲率半径成反比。( √)
5.包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值变
大。( √)
6.包气带中渗透系数随着含水量的降低而增大。
( ×)
7.包气带水的运动也可以用达西定律描述。
( √)
8.颗粒较粗时,由于渗透性好,所以毛细上升高度
大。( ×)
9.颗粒较细时,由于渗透性差,所以毛细上升高度
小。( ×)
四、简答题
1.附加表面压强的方向如何? 凸起与凹进的弯液
面,对液面内侧的液体,附加一个什么样的表面压
强？
附加表面压强总就是指向液体表面的曲率
中心:凸起的弯液面,对液面内侧的液体,附加一个
正的表面压强;凹进的弯液面,对液面内侧的液体,
附加一个负的表面压强。
2.当液面为凸形、凹形与水平时,实际表面压强各
如何计算？
液面为凸形时,P=Po+Pc;
液面为凹形时,P=Po-Pc ;
液面水平时,P=Po 。
式中:Po--为大气压强;
Pc--为附加表面压强。
3.为什么包气带中毛细负压随着含水量的变小而
负值迅速变小？
随着含水量的降低,毛细水退缩到孔隙更加
细小处,弯液面的曲率增大,造成毛细负压的负值
更大。
4.为什么包气带中渗透系数随着含水量的降低而
迅速变小？
(1) 含水量降低,实际过水断面随之减小
(2) 含水量降低,水流实际流动途径的弯曲程
度增加;
(3) 含水量降低,水流在更窄小的孔角通道及
孔隙中流动,阻力增加。
5.毛细饱水带与饱水带有哪些区别？
毛细饱水带就是在表面张力的支持下饱水
的,不存在重力水,打井时打到毛细饱水带时,没有
水流入井内;饱水带的水主要就是重力水,井打到
饱水带时,在重力作用下,水能流入井内。
6.包气带水与饱水带水运动的区别就是什么？
(1) 饱水带只存在重力势,包气带同时存在重
力势与毛细势
(2) 饱水带任一点的压力水头就是个定值,包
气带的压力水头则就是含水量的函数;
(3) 饱水带的渗透系数就是个定值,包气带的
渗透系数随着含水量的降低而变小。
第六章地下水的化学成分及其形成作用
一、名词解释
1.总溶解固体:地下水中所含各种离子、分子与化
合物的总量。
2.变温带:受太阳辐射影响的地表极薄的带。
3.常温带:变温带以下,一个厚度极小的温度不变
的带。
4.增温带:常温带以下,随深度增大而温度有规律
地升高的带。
5.地温梯度:指每增加单位深度时地温的增值。
6.溶滤作用:在水与岩土相互作用下,岩土中一部
分物质转入地下水中,这就就是溶滤作用。
7.浓缩作用:由于蒸发作用只排走水分,盐分仍保
留在余下的地下水中,随着时间延续,地下水溶液
逐渐浓缩,矿化度不断增大的作用。
8.脱碳酸作用:地下水中CO2的溶解度随温度升
高或压力降低而减小,一部分CO2便成为游离
CO2从水中逸出,这便就是脱碳酸作用。
9.脱硫酸作用:在还原环境中,当有有机质存在时,
脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作
用。
10.阳离子交换吸附作用:一定条件下,颗粒将吸附
地下水中某些阳离子,而将其原来吸附的部分阳
离子转为地下水中的组分,这便就是阳离子交替
吸附作用。
11.混合作用:成分不同的两种水汇合在一起,形成
化学成分与原来两者都不相同的地下水,这便就
是混合作用。
12.溶滤水:富含CO2与O2的渗入成因的地下水,
溶滤它所流经的岩土而获得其主要化学成分,这
种水称之为溶滤水。
13.沉积水:指与沉积物大体同时生成的古地下
水。
14.内生水:来自地球深部层圈物质分异与岩石变
质作用过程中化学反应生成的水。
15.总硬度:水中所含钙离子与镁离子的总量。
16.暂时硬度:指水中钙离子与镁离子与碳酸根离
子与重碳酸根离子结合的硬度。
17.永久硬度:指水中钙离子与镁离子与氯离子、
硫酸根离子与硝酸根离子结合的硬度。
二、填空
1.地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有
机质以及微生物等。
2.地下水中常见的气体成分有氧气、氮气、二氧
化碳、甲烷及硫化氢等。
3.地下水中分布最广、含量较高的阴离子有氯离
子、硫酸根离子及重碳酸根离子等。
4.地下水中分布最广、含量较高的阳离子有钠离
子、钾离子、钙离子及镁离子等。
5.一般情况下,低矿化水中常以重碳酸离子、钙
离子及镁离子为主;高矿化水则以氯离子及
钠离子为主。
6.一般情况下,中等矿化的地下水中,阴离子常以
硫酸根离子为主,主要阳离子则可以就是钠离
子,也可以就是钙离子。
7.地下水化学成分的形成作用有溶滤作用、浓缩
作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸
附作用与混合作用。
8.据地下水化学成分的成因类型,可将地下水分
为溶滤水、沉积水与内生水。
9.在低矿化水中,阴离子以重碳酸盐为主,阳离子以钙离子、镁离子为主。随着蒸发浓缩,溶解度小的钙、镁的碳酸盐部分析出, 硫酸根及钠离子逐渐成为主要成分,继续浓缩,水中硫酸盐达到饱与并开始析出,便将形成以氯离子、钠离子为主的高矿化水。
10.当含钙为主的地下水,进入主要吸附有钠离子的岩土时,水中的钙离子便置换岩土所吸附的一部分钠离子,使地下水中钠离子增多而钙离子减少。
11.地下水的物理性质主要包括:温度、颜色、透明度、嗅味与味道。
12.地壳表层有两个主要热能来源:一个就是太阳的辐射,另一个就是来自地球内部的热流。
13.根据受热源影响的情况,地壳表层可分为变温带、常温带、与增温带三个带。
三、判断题
1.地下水的化学成分就是地下水与环境长期作用的产物。( √)
2.地下水中含有氧气与二氧化碳时,所处的地球化学环境有利于氧化作用进行。( √)
3.地下水中含有硫化氢与甲烷时,所处的地球化学环境有利于还原作用进行。( √)
4.一般情况下,低矿化水中常以重碳酸根离子及钙离子、镁离子为主;高矿化水则以氯离子及钠离子为主。( √)
5.一般情况下,中等矿化的地下水中,阴离子常以硫酸根离子为主;主要阳离子则可以就是钠离子,也可以就是钙离子。( √)
6.氯离子的含量随着矿化度增长不断增加,氯离子的含量常可以说明地下水的矿化程度。( √)
7.氯离子不被土粒表面吸附,且溶解度大,不易沉淀析出,就是地下水中最稳定的离子。( √)
8.由于硫酸钙的溶解度较小,所以,地下水中的硫酸根离子远不如氯离子稳定,最高含量也远低于氯。( √)
9.因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物与易被植物所摄取,故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。( √)
10.用库尔洛夫式反映水的化学特点时,阳离子标在横线上,阴离子标在横线下。( ×)
11.正常条件下,地温梯度的平均值约为3度/100米。( √)
12.常温带地温一般比当地平均气温低1-2度。( ×)
13.一般盐类溶解度随温度上升而增大,但就是,硫酸钠在温度上升时,溶解度降低。( √)
14.一般情况下,低矿化水的溶解能力强而高矿化水弱。( √)
15.氯化物易溶于水,所以地下水常常以氯化物为主。( ×)
16.地下水的径流与交替强度就是决定溶滤作用强度的最活跃最关键的因素。( √)
17.浓缩作用的结果就是地下水的矿化度不断增大。( √)
18.深部地下水上升成泉,泉口往往形成钙华,这就是脱碳酸作用的结果。( √)
19.脱硫酸作用一般发生在氧化环境中。( ×)
20.当含钙离子为主的地下水,进入主要吸附有钠离子的岩土时,水中的钙离子置换岩土所吸附的一部分钠离子。( √)
21.离子价愈高,离子半径愈大,水化离子半径愈小,则吸附能力愈大。( √)
22.地下水流径粘土及粘土岩类最容易发生交换吸附作用。( √)
23.在简分析项目中,钾离子与钠离子之与通常就是计算求得。( √)
四、简答题
1.根据受热源影响的范围,地球表层可分为哪几个带？各带的特点？
地球表层可分为:变温带、常温带与增温带。
变温带,下限深度一般15-30m,此带地温受气温影响而发生昼夜与季节变化;
常温带,变温带下厚度极小的带,此带地温比当地平均气温高1-2度;
增温带,常温带以下,随深度增大地温有规律地升高。
2.研究地下水中气体成分的意义？
一方面,气体成分能够说明地下水所处的地球化学环境;另一方面,地下水中的有些气体会增
加水溶解盐类的能力,促进某些化学反应。
3.地下水中氧气与氮气来源于哪儿？如何通过地
下水中氮气与其它气体的含量来判断地下水就
是否属于大气起源？
来源于大气、生物起源或变质起源。
水中(Ar+Kr+Xe)/N2=0、0118时,说明氮气就
是大气起源。否则,为其她起源。
4.地下水中二氧化碳气体来源于哪儿？
(1) 来源于土壤;
(2) 来源于大气;
(3) 碳酸盐类岩石在高温下分解。
5.地下水中氯离子的主要来源有哪些？
(1) 来自沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的
溶解
(2) 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解;
(3) 来自海水;
(4) 来自火山喷发物的溶滤;
(5) 人为污染。
6.地下水中氯离子的特点有哪些？
氯离子不为植物及细菌所摄取,不被土粒表
面吸附,氯盐溶解度大,不易沉淀吸出,就是地下水
中最稳定的离子。它的含量随矿化度的增大而不
断增加,氯离子含量常可以用来说明地下水的矿
化程度。
7.地下水中硫酸根离子与重碳酸根离子的来源有
哪些？
地下水中硫酸根离子来自:(1) 含石膏或其
它硫酸盐的沉积岩的溶解
(2) 硫化物的氧
化;
(3) 人为污染。
重碳酸根离子来自:(1) 含碳酸盐的沉积岩
的溶解;
(2) 岩浆岩与变质岩的
风化溶解。
8.地下水中钠离子与钾离子的来源有哪些？
(1) 沉积岩中岩盐及其它钠钾盐的溶解;
(2) 海水;
(3) 岩浆岩与变质岩含钠钾矿物的风化溶
解。
9.地下水中钙离子与镁离子的来源有哪些？
(1) 含钙镁的碳酸盐类沉积物的溶解;
(2) 岩浆岩与变质岩中含钙镁矿物的风化溶
解。
10.地下水中的总溶解固体与各离子含量有什么
关系？
低矿化水中常以重碳酸根离子及钙离子、镁
离子为主;高矿化水中则以氯离子及钠离子为主;
中等矿化的地下水中,阴离子常以硫酸根离子为
主,主要阳离子则可以就是钠离子,也可以就是钙
离子。
11.简述利用库尔洛夫式反映水的化学特点的方
法？
将阴阳离子分别标示在横线上下,按毫克当
量百分数自大而小顺序排列,小于百分之十不予
表示。横线前依次表示气体成分、特殊成分与矿
化度,三者单位均为g/L,横线以后字母t为代号表
示以摄氏度的水温。
12.影响溶滤作用强度的因素有哪些？
(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) 水的流动状况。
13.为什么高矿化水中以易溶的氯离子与钠离子
占优势？
随着地下水矿化度上升,溶解度较小的盐类
在水中相继达到饱与而沉淀吸出,易溶盐类的离
子(如氯化钠)逐渐成为水中主要成分。
14.产生浓缩作用必须具备哪些条件？
(1) 干旱或半干旱的气候
(2) 地下水位埋深浅;
(3) 有利于毛细作用的颗粒细小的松散岩
土;
(4) 地下水流动系统的势汇。
15.为什么粘土及粘土岩类最容易发生交换吸附
作用？
粘土及粘土岩类的颗粒细,比表面积大,最容
易发生交替吸附作用。
16.地下水简分析的项目有哪些？
物理性质、重碳酸根离子、硫酸根离子、氯
离子、钙离子、总硬度、pH值。
17.地下水全分析项目有哪些？
重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、碳酸
根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、钙离子、
镁离子、钾离子、钠离子、氨离子、亚铁离子、
铁离子、硫化氢、二氧化碳、耗氧量、值、干固
残余物。
18.混合作用一般有哪两种可能的结果？
(1) 可能发出化学反应而形成化学类型完全
不同的地下水
(2) 不发生化学反应,混合水的矿化度与化学
类型取决于参与混合的两种水的成分及其混合
比例。
第七章地下水的补给与排泄
一、名词解释
1.地下水补给:含水层或含水系统从外界获得水
量的过程。
2.入渗系数:每年总降水量补给地下水的份额。
3.凝结作用:温度下降,超过饱与湿度的那一部分
水汽,便凝结成水,这种由气态水转化为液态水的
过程。
4.越流:相邻含水层通过其间的弱透水层发生水
量交换。
5.地下水排泄:含水层或含水系统失去水量的过
程。
6.泉:地下水的天然露头。
7.上升泉:由承压含水层补给形成的泉。
8.下降泉:由潜水或上层滞水补给形成的泉。
9.侵蚀(下降)泉:当沟谷切割揭露含水层时形成的
泉。
10.接触泉:地形切割达到含水层隔水底板时,地下
水被迫从两层接触处形成的泉。
11.溢流泉:潜水流前方透水性急剧变弱,或隔水底
板隆起,潜水流动受阻而涌溢于地表形成的泉。
12.断层泉:地下水沿导水断层上升,在地面高程低
于水位处涌溢地表形成的泉。
13.接触带泉:岩浆或侵入体与围岩的接触带,常因
冷凝收缩而产生隙缝,地下水沿此类接触带上升
形成的泉。
14.地下水的泄流:当河流切割含水层时,地下水沿
河呈带状排泄,称作地下水泄流。
15.蒸腾:植物生长过程中,经由根系吸收水分,在
叶面转化成气态水而蒸发,称蒸腾。
二、填空
1.地下水补给的研究包括补给来源、补给条件
与补给量。
2.地下水的天然补给来源有大气降水、地表水、
凝结水、其它含水层或含水系统的水。
3.与人类活动有关的地下水主要补给源有灌溉
回归水、水库渗漏水、以及专门性的人工补给。
4.落到地面的降水,归根结底的三个去向就是转
化为地表径流、腾发返回大气圈与下渗补给含
水层。
5.影响大气降水补给地下水的因素主要有年降
水总量、降水特征、包气带岩性与厚度、地形与
植物。
6.研究含水层的排泄包括排泄去路、排泄条件
与排泄量等。
7.地下水的天然排泄方式有泉、向河流泄流、蒸
发、蒸腾、向另一含水层的排泄。
8.根据补给泉的含水层性质,可将泉分为上升泉
及下降泉两大类。
9.根据泉的成因,下降泉可分为侵蚀(下降)泉、接
触泉与溢流泉。
10.上升泉按其成因可分为侵蚀(上升)泉、断层泉
与接触带泉。
11.影响潜水蒸发的因素就是气候、潜水埋深、
包气带岩性及地下水流动系统的规模。
12.将补给、排泄结合起来,我们可以将地下水循
环划分为渗入-径流型与渗入-蒸发型两大
类。
三、判断题
1.补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空
间与时间上的分布。( √)
2.活塞式下渗始终就是"老"水先到含水层。
( √)
3.捷径式下渗始终就是"老"水先到含水层。
( ×)
4.降水补给地下水的量与降水强度没有关系,只