水文學(xué)課后答案

1、5.15.1什么是巖石的孔隙性，自然界巖土的空隙有哪幾種，各有什么特點(diǎn)，衡量指標(biāo)是什么？構(gòu)成地殼的巖石存在著數(shù)量不等，大小不一形狀各異的空隙孔隙松散巖石有大小不等的顆粒組成的松散沉積物的孔隙率，受顆粒大小、分選程度、顆粒形狀、膠結(jié)程度等影響。n=Vn/VK100%n=Vn/VK100%裂隙存在于堅(jiān)硬巖石的裂縫狀孔隙堅(jiān)硬巖石中裂隙的長度、寬度、數(shù)量、分布及連通性等各地差異很大，與孔隙相比具有明顯的不均勻性。nT=VT/VK100%nT=LKb/FK100%nT=VT/VK100%nT=LKb/FK100%溶隙或溶穴可溶巖中的各種裂隙，在流水長期的溶蝕作用下形成的一種特殊空隙(指標(biāo)公式)KK=VK

2、/VK100%KK=VK/VK100%5.25.2巖石中存在哪些形式的水？各有什么？各有什么特點(diǎn)？(1) 組成巖石礦物中的礦物結(jié)合水：沸石水結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水(2 2 )存在巖石空隙中的水：結(jié)合水、重力水、毛細(xì)水、固態(tài)水和氣態(tài)水。結(jié)合水松散巖石顆粒表面和堅(jiān)硬巖石空隙壁面，因分子引力及靜電作用力而具有表面能，能牢固地吸附水 分子，在顆粒表面和空隙壁面形成的水膜，不能在自身重力的作用下自由運(yùn)動(dòng)(薄膜水、吸著水) 重力水重力對(duì)他的影響大于固體表面對(duì)他的吸引力，因而能在自身中立下影響運(yùn)動(dòng) 毛細(xì)水由表面張力產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象氣態(tài)水與大氣中的水汽聯(lián)系緊密，在一定的溫度和壓力條件下，與液態(tài)水相互轉(zhuǎn)化。 固態(tài)水巖石溫

3、度低于0 0度，空隙中的液態(tài)水轉(zhuǎn)化為固態(tài)水5.35.3何為巖石的水理性質(zhì)？包括哪些內(nèi)容？各用什么衡量指標(biāo)及相互間有何關(guān)系？(1) 容水性指巖石容納一定水量的性能。在數(shù)量上用容水度表示(2) 持水性指巖石依靠水分子引力和毛細(xì)力，在重力作用下其巖石仍能保持一定水量的性能。在數(shù)量上以持水度表示(3) 給水性當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，其下降范圍內(nèi)飽水巖石及相應(yīng)的支持毛細(xì)水帶中的水在重力作用下，從原 先賦存的空隙中釋岀。在數(shù)量上用給水度表示(4) 透水性巖石可透過水的性能。定量指標(biāo)透水系數(shù)5.45.4何謂含水層、含水帶、含水巖組、含水巖系？它們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中有什么用途？含水層指能透過又能給岀重力水的巖層(1) 有

4、儲(chǔ)水空間(2 2 )有儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)構(gòu)造條件(3 3)有良好的補(bǔ)給水源和補(bǔ)給條件5.55.5什么是潛水？有哪些特征？潛水是埋藏于地下地下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上，具有自由表面的中重力水。(1)由于潛水面之上一般無穩(wěn)定的隔水層存在，因此具有自由表面，為無壓水。(2) 潛水在重力作用下，由潛水位較高處向潛水位較底處流動(dòng)，其流動(dòng)的快慢取決于透水層的滲透性能和 水力坡度。(3) 潛水透過包氣帶與地表相連通，大氣降水、凝結(jié)水、地表水通過包氣帶的空隙通道直接滲入補(bǔ)給潛水， 所以一般情況下，潛水的分布和補(bǔ)給區(qū)是一致的。(4) 潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨著地區(qū)和時(shí)間不同而變化。5.65.6什么是承壓水？有哪

5、些特征？與潛水有何區(qū)別？ 充滿于兩穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的水稱承壓水 由于承壓水具有隔水頂板，它具有與潛水不同的一系列特點(diǎn)(1) 當(dāng)鉆孔揭露承壓含水層時(shí)，在靜水壓力作用下，初見水位(頂板高程處)與穩(wěn)定水位不一致。(2 2 )在一般情況下，承壓水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致，因?yàn)槌袎核哂懈羲敯?，大氣降水與地表水不能處處補(bǔ)給它，承壓水的補(bǔ)給區(qū)往往位于地勢(shì)較高的岀露處。(3 3)由于承壓水是由補(bǔ)給區(qū)流入廣大的承壓區(qū)，再向低處排泄，故承壓水的岀水量，水質(zhì)，水溫等受當(dāng)?shù)?氣候的影響較小，隨季節(jié)的變化也不明顯。(4 4 )承壓水手地表污染少。5.75.7承壓水等水位線圖有何用途？承壓水面通常用等水壓線圖表

6、示，它是根據(jù)相近時(shí)間測(cè)定的各井孔的測(cè)壓水位標(biāo)高資料繪制的，等水壓線 形狀與地形等高線形狀無關(guān)。利用等水壓線可確定流向和水力坡度；如果與等水壓線圖上繪有地形等高線和承壓水隔水頂板等高線配合， 可以確定承壓水的承壓水頭和水位埋藏深度。根據(jù)這些可選擇適宜的地下水開采地段。5.85.8何謂地下水補(bǔ)給？地下水獲取補(bǔ)給的來源有哪些？含水層自外獲得水量的作用成為補(bǔ)給。地下水的補(bǔ)給來源：(1 1)大氣降水入滲補(bǔ)給：大氣降水到達(dá)地面后，通過巖石的裂隙和土壤孔隙滲入地下。(2 2 )地表水入滲補(bǔ)給：江河、湖海、水庫、池塘、水田等，這些地表水附近，地下會(huì)有可能獲得地表水的 補(bǔ)給。(3 3 )水汽凝結(jié)補(bǔ)給：當(dāng)土層中的

7、空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)，在巖石表面可形成重力水，重力水可下滲補(bǔ)給地下 水。（4 4）人工補(bǔ)給：一是有人類活動(dòng)的某些生產(chǎn)活動(dòng)而引起的地下水補(bǔ)給。二是人們有意識(shí)地專門修建地下水回補(bǔ)工程，將地表水引入或灌入地下。5.95.9何謂地下水排泄？地下水排泄有哪些方式？含水層誰去水量的過程稱為排泄（1 1 ）泉水排泄：地下水只要在地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)牡胤?，都可以以泉水的形式涌出地表。? 2）向地表水排泄：地下水向地表水排泄是在地下水位高地表水位時(shí)岀現(xiàn)。（3 3）蒸發(fā)排泄：地下水通過土壤蒸發(fā)、植物蒸發(fā)而消耗的過程。5.105.10何謂地下水的徑流模數(shù)？每平方千米含水層面積上地下水徑流量為每秒若干升表示

8、M=QK10M=QK103FK365K864003FK365K86400M-M-地下水徑流，模數(shù) L/L/ （sKkmsKkm2 2）Q-Q-地下水年徑流量，m m3a3aF-F-含水層面積，kmkm2 25.115.11天然條件下，地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄之間有何關(guān)系？山區(qū)的潛水屬于滲入- -徑流型循環(huán)，即水量基本不消耗于蒸發(fā)，徑流排泄可看作唯一的排泄方式：補(bǔ)給量 徑流量= =排泄量平原區(qū)淺層地下水接受降水及地表補(bǔ)給，部分消耗于蒸發(fā)，部分消耗與徑流排泄，為入滲- -蒸發(fā)、徑流型循環(huán)。在氣候干旱，地勢(shì)地平地區(qū)，徑流很弱，為入滲- -蒸發(fā)型循環(huán)：補(bǔ)給量= =排泄量，徑流量 補(bǔ)給量（排泄量）6.1

9、6.1為什么研究地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分？地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分是地下水與環(huán)境（自然地理、地質(zhì)背景及人類活動(dòng)）長期相互作用的產(chǎn)物，能夠真實(shí)反映地下水的形成環(huán)境，和形成過程，有助于闡明地下會(huì)的起源、形成和分布規(guī)律，重塑一個(gè)地 區(qū)的水文地質(zhì)歷史。實(shí)際意義：在利用地下水作供水源時(shí)，不同部門對(duì)水質(zhì)有不同的要求（如飲用水不含對(duì)人體有害的物質(zhì)，鍋爐水要求硬度低等），為此要進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)；對(duì)各種工程建筑的工程地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)時(shí)，需要了解地下水 對(duì)混凝土等建筑材料的腐蝕性；含大量鹽類或富集某些稀有元素（BrBr、I I、B B、SrSr等）的地下水是寶貴的工業(yè)原料; ;某些具有特殊物理性質(zhì)和化學(xué)成分的地下水具

10、有醫(yī)療意義；利用地下水的異常，可以確定礦床或污 染源的位置。但是，地下水的使用不當(dāng)坑引起地下水水質(zhì)惡化，土壤鹽堿化等危害。6.26.2氯化物最易溶解于水中，而為什么多數(shù)地下水中檢出的是難溶的碳酸鹽和硅酸鹽成分？ 開始階段，氯化物最易于由巖層轉(zhuǎn)入水中，而成為地下水中主要化學(xué)組分。隨著溶濾作用延續(xù)，巖層含有 的氯化物由于不斷轉(zhuǎn)入水中并被水流帶走而貧化，相對(duì)易溶的硫酸鹽成為遷入水中的主要組分。溶濾作用 長期持續(xù)，巖層中保留下來的幾乎只是難溶的碳酸鹽及硅酸鹽，地下水的化學(xué)成分當(dāng)然也就以碳酸鹽及硅酸 鹽為主了6.36.3產(chǎn)生濃縮作用必須具備哪些條件？長期發(fā)生濃縮作用會(huì)產(chǎn)生什么后果？在干旱，半干旱地區(qū)的平

11、原和盆地的低洼處，地下水埋藏不深，蒸發(fā)成為地下水排泄的主要方式。由于水分不斷蒸發(fā)，鹽分仍留在地下水中，使地下水的礦化度不斷增加，才會(huì)產(chǎn)生濃縮作用。長期結(jié)果：一方面使地下水的礦化度增高，朝鹽化方向發(fā)展。同時(shí)，由于地下水礦化度增高，溶解度較小的 鹽類便會(huì)相繼的沉淀而出，從而引起地下水化學(xué)成分的改變。（如，HCO3HCO3為主的地下水，經(jīng)濃縮作用后HCO3HCO3達(dá)到飽和狀態(tài)便會(huì)沉淀析出， 碳酸鹽類便不能再溶解， 而硫酸鹽和氯化物卻仍可溶解，是地下水以硫酸鹽甚至氯化物為主要成分）6.46.4計(jì)算題6.56.5計(jì)算題7.67.6地質(zhì)構(gòu)造與地下水富集有何關(guān)系？地質(zhì)構(gòu)造與地下水的儲(chǔ)存有著密集的關(guān)系，地質(zhì)構(gòu)

12、造會(huì)為地下水的富集提供條件7.77.7斷裂構(gòu)造如何制約著地下水富集？（1 1）角礫巖、壓碎巖帶富水：發(fā)生在脆性巖石的張性和張扭性斷層，其斷層破碎帶的構(gòu)造帶，一般有碎塊 斷層角礫巖和壓碎巖構(gòu)成，結(jié)構(gòu)疏散、充填物少、富水性比兩側(cè)強(qiáng)，布井時(shí)應(yīng)選在斷層上盤，以揭穿斷層 帶中央的角礫為宜。（2 2 ）斷層影響帶富水：壓性和壓扭性斷層破碎帶的構(gòu)造巖帶，多為糜棱巖、斷層泥構(gòu)成，透水性差，貧水 或無水。在構(gòu)造巖兩側(cè)斷層影響帶內(nèi)，裂隙密集，透水性強(qiáng)，含水豐富。（3 3）斷層交匯帶富水：不同方向或不同層次斷裂的交叉或匯合部位，巖石破碎，斷層影響帶發(fā)育，易形成 富水。（4 4）斷層巖塊富水：當(dāng)斷層組存在時(shí)，各條斷層

13、之間的巖塊、裂隙發(fā)育，易形成富水帶，尤其在厚層脆 性巖中。7.87.8巖溶水（喀斯特水）的特征表現(xiàn)在哪些方面？（1 1）巖溶水的分布特征：（2 2）巖溶水的補(bǔ)、徑、排特征：（3 3 ）巖溶水的水化學(xué)特征：7.97.9泉是如何形成的？有哪些類型？研究算泉有何實(shí)際意義？ 答（ 1 1）形成：泉是在一定的地形、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件有機(jī)組合的產(chǎn)物。（2 2）根據(jù)補(bǔ)給源分類：上升泉河下降泉。根據(jù)泉的岀露原因分類：侵蝕泉、 接觸泉、溢出泉、斷層泉。（3 3）研究泉的實(shí)際意義：泉的特征的研究可以反映地下水的一系列特征。例如泉涌水量大小反映富水程度；泉出露標(biāo)高代表地下水位的標(biāo)高；泉水運(yùn)動(dòng)的特征及動(dòng)態(tài)，反映地下水

14、 位的類型；泉的分布反映含水層補(bǔ)給和排泄區(qū)的位置；泉水化學(xué)特征代表含水層的水質(zhì)特點(diǎn)；泉水溫度可 以反映地下水的埋藏條件；此外泉的岀露特征有助于判斷地質(zhì)構(gòu)造等。尤其一些大泉，常是主要的甚至唯 一的供水源地。有的泉群可成為旅游資源。8.18.1有效孔隙度與孔隙度、給水度有何關(guān)系？（1 1 ）有效孔隙度小于孔隙度（2 2）由于重力釋水時(shí)孔隙中還保持結(jié)合水和孔角毛細(xì)水乃至懸掛毛細(xì)水，所以有效孔隙度大于給水度。（3 3）對(duì)于孔隙大的巖石三者大致相等8.28.2地下水能從壓力小處向壓力大處運(yùn)動(dòng)么？為什么？總水頭單位重量液體所具有的總的機(jī)械能，簡(jiǎn)稱水頭， 水力坡度一一 dH/dndH/dn（梯度），方向沿著

15、等水頭線的法線方向指向水頭降低的方向的矢量定義為水力坡度，記為J J8.38.3彈性釋水的物理實(shí)質(zhì)是什么？與重力疏干排水有何區(qū)別？由于水頭降低引起的含水層釋水現(xiàn)象稱為彈性釋水，表示面積為1m21m2、厚度為1m1m （即體積為1m31m3）的含水層，考察當(dāng)水頭下降ImIm時(shí)釋放的水量；一般假設(shè)彈性釋放是在瞬時(shí)完成的，并假設(shè)卩K K不隨時(shí)間變化。潛水含水層的重力疏干則不同，地下水位下降所引起的水量釋放有一個(gè)過程。8.48.4在計(jì)算地下熱水運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否能把滲透系數(shù)K K當(dāng)作代表巖層透水性的常數(shù)，為什么？滲透系數(shù)是表征巖石透水性的重要指標(biāo)，其大小取決于巖石中空隙、裂隙的數(shù)量、規(guī)模及連通情況等，并 可

16、在室內(nèi)根據(jù)達(dá)西定律測(cè)定，與液體的性質(zhì)無關(guān)8.58.5流網(wǎng)對(duì)解決穩(wěn)定滲流問題有很大的實(shí)用意義，對(duì)非穩(wěn)定滲流問題有意義嗎？為什么？ 由于流網(wǎng)為流線和等勢(shì)線互相正交所形成的網(wǎng)狀圖形；在非穩(wěn)定劉中，流線是不斷變化的，只能給岀某一 瞬間的流線圖，因此，只有對(duì)穩(wěn)定流問題中，流線才恒定，流網(wǎng)才有實(shí)際意義8.68.6承壓水運(yùn)動(dòng)的基本微分方程中，沒有含水密度p,p,為什么說它反應(yīng)了承壓含水層中地下水運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量守恒關(guān)系？它表明單位時(shí)間內(nèi)流入、流岀單位體積含水層的水量差等于同一時(shí)間內(nèi)單位體積含水層彈性釋放（或彈性 貯存）的水量。它還通過應(yīng)用DarcyDarcy定律反映了地下水運(yùn)動(dòng)中的能量守恒與轉(zhuǎn)化關(guān)系?？梢?，基本微

17、分方程表達(dá)了滲流區(qū)中任何一個(gè)“局部”都必須滿足質(zhì)量守恒和能量守恒定律。各向異性承壓含水層地下水三維流的基本微分方程物理意義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流入、流出單位體積含水層的水量差等于同一時(shí)段內(nèi)單位體積含水層彈性釋放（或 彈性儲(chǔ)存）水量。反映地下水運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量守恒關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。8.78.7邊界上的泉一般作為什么邊界條件？如在開采過程中泉水可能被疏干，還能作為邊界 么？通過實(shí)際觀測(cè)可以得到邊界上的泉單位面積（二維空間為單位寬度）上流出時(shí)的流量q q時(shí)，因此泉可以作為第二類邊界或給定流量的邊界。泉水疏干后，相當(dāng)于各點(diǎn)在每一時(shí)刻的水頭都是已知的，此時(shí)這部分邊界可作為第一類邊界8.88.8計(jì)算題8.98.9計(jì)

18、算題9.19.1計(jì)算題9.29.2計(jì)算題9.39.3計(jì)算題9.49.4計(jì)算題9.59.5計(jì)算題10.110.1當(dāng)一口抽潛水井抽水時(shí)，在井周圍觀測(cè)孔中的水面是高于還是低于該處的潛水面？試 解釋其原因。同一時(shí)刻在潛水井流的觀測(cè)孔中測(cè)得的平均水位降深值總是大于該處潛水面的降深值 原因：10.210.2井損和水躍的概念有何不同？承壓水水井和潛水井都同時(shí)存在井損和水躍嗎？ 潛水井抽水時(shí)，井內(nèi)水位和井壁水位只有當(dāng)降深教小時(shí)才有可能一致，當(dāng)抽水降深較大時(shí)，抽水井中的水 位低于井壁處的水位，井壁處產(chǎn)生滲岀面，這種現(xiàn)象亦稱為水躍，井中和井壁水位之差稱為水躍值承壓井在抽水降深較大時(shí)，亦存在井內(nèi)外水位不一致現(xiàn)象，主要是井的阻力造成的通常稱為井損10.310.3能否用小降深抽水試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)報(bào)大降深時(shí)的流量？為什么？不能，涌水量隨井中水位降深的增加而增大，從DupuitDupuit公式看：承壓井時(shí)兩者呈直線關(guān)系i i,淺