水文地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)資料

水文地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)資料水文地質(zhì)學(xué)：水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。地下水：地下水是指賦存和運(yùn)動于地表以下土層和巖石空隙中的水。地下水的功能：1）地下水是城市供水的重要水源。2）工業(yè)生產(chǎn)需要大量使用地下水。3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要有充足的水源保證。4）地下水是良好的載熱物質(zhì)，可將熱能源源不斷地輸送到地表供人們使用。5）某些地區(qū)的地下水含有特殊的化學(xué)成分，并具有較高的溫度，利用這些地下水可治療某些疾病。6）有些地下水本身就是一種寶貴的礦產(chǎn)資源。7）利用地下水的化學(xué)成分作為找礦標(biāo)志尋找某些有用礦產(chǎn)的工作得到了很大的發(fā)展。理想液體：指液體是不可壓縮的，沒有黏滯性的，沒有表面張力，均質(zhì)，各向同性的連續(xù)介質(zhì)。絕對壓強(qiáng)：以沒有氣體存在的絕對真空作為零點(diǎn)來計(jì)量的壓強(qiáng)稱絕對壓強(qiáng)，用p’表示。p=p’-p（a），p（a）當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)相對壓強(qiáng)：把一個壓力表放在大氣中，指針度數(shù)為零，那么用這一壓力表所測的壓強(qiáng)值稱相對壓強(qiáng)，用p表示。跡線：液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動時走過的軌跡線流線：某一瞬時子流場中繪出的一條曲線，該曲線上所有各點(diǎn)的速度向量都與該曲線相切。流網(wǎng)：在滲流場的某一典型剖面或切面上，有一系列等水頭線與流線組成的網(wǎng)格稱流網(wǎng)。a）流網(wǎng)特征：1）在各向同性介質(zhì)中，流線與等水頭線處處垂直，流網(wǎng)為正交網(wǎng)格2）各相鄰兩水頭線間的水頭差值彼此相等，各相鄰兩流線見得單寬流量彼此相等3）在均質(zhì)各向同性介質(zhì)中，流網(wǎng)每一網(wǎng)格的邊長比為常數(shù)。b）流網(wǎng)的應(yīng)用（意義）：1）確定水頭和滲透壓強(qiáng)2）確定水力坡度和滲流速度3）確定流量4）從流網(wǎng)的定性分析，可了解滲流區(qū)的水文地質(zhì)條件。自然界的水：分布于大氣圈，水圈，巖石圈，包括大氣水、地表水和地下水自然界的水循環(huán)包括水文循環(huán)和地質(zhì)循環(huán)水文循環(huán)分為大循環(huán)和小循環(huán)小循環(huán)：是指海洋表面蒸發(fā)的水汽，又以降水形式降落入海洋;或是大陸表面蒸發(fā)的水汽，仍以降水形式降落回陸地表面。大循環(huán)：是指海洋表面蒸發(fā)的水汽，隨氣流帶到大陸上空，形成降水落在地面，再通過徑流返回海洋的過程。巖石的空隙性：松散巖石中的孔隙，堅(jiān)硬巖石中的裂隙和可溶性巖石中的溶隙。孔隙：松散巖石是由大小不等、形狀各異的顆粒組合而成的，顆粒之間或顆粒集合體之間的空隙。空隙：固結(jié)的堅(jiān)硬巖石（沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖）受力破裂形成的空隙。溶隙：可溶性巖石（石灰?guī)r、白云巖等）中的裂隙經(jīng)水流長期溶蝕擴(kuò)展而形成的空隙松散巖石孔隙率的大小有關(guān)的因素：①巖石的分選性②巖石的密實(shí)程度③巖石顆粒形狀④巖石的膠結(jié)程度；通常情況下顆粒越小，巖石越疏松，分選性越好，磨圓度和膠結(jié)度越差，孔隙度就越大。巖石中各種形式的水及其特點(diǎn)：①氣態(tài)水：即水汽存在于未飽水的巖石空隙中。②結(jié)合水：在巖石顆粒的靜電吸附能力的作用下，水分子能牢固地吸附在顆粒表面，形成水分子薄膜，這層水膜就是結(jié)合水。③毛細(xì)水：賦存在地下水面以上毛細(xì)空隙中的水。④重力水：重力影響大于吸引力，能在自身重力影響下運(yùn)動的水。⑤固態(tài)水：當(dāng)巖石的溫度低于水的冰點(diǎn)時，儲存于巖石空隙中的水便凍結(jié)成冰，從而形成固態(tài)水。巖石的水理性質(zhì)：巖石與水作用的過程中，所表現(xiàn)的容水，持水，給水和透水的性能。a） 容水性：是指巖石能夠容納一定水量的性能。取決于巖石的孔隙度、裂隙率或溶穴率。b） 持水性：指巖石依靠分子引力和毛細(xì)力，在重力作用下其巖石仍能保持一定水量的性能。c） 給水性：是指飽水巖石在重力作用下，能自由給出一定水量的性能。取決于巖石的空隙大小，其次才是空隙的多少。d） 透水性：是指巖石可以被水透過的特性。決定于空隙的大小，可用滲透系數(shù)K作為衡量指標(biāo)。含水層：能夠給出并透過重力水的巖層。隔水層：不能給出并透過水的巖層構(gòu)成含水層的必要條件：1）有儲水空間，2）有儲存地下水的地質(zhì)構(gòu)造條件，3）有良好的補(bǔ)給水源和補(bǔ)給條件地下水按埋藏條件分：①上層滯水：包氣帶中局部隔水層之上具有自由水面的重力水。②潛水：埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層之上具有自由水面的重力水。③承壓水：充滿兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水。潛水和承壓水的特征：潛水：①有一個自由的水面，僅承受大氣壓力②補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)是一致的③水溫，水質(zhì)，水量受氣候影響，季節(jié)性變化④易于遭受污染⑤是很好的供水水源。承壓水：①沒有自由水面②補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)小于分布區(qū)③氣象要素的變化對其影響較小，較穩(wěn)定④不易受地面污染⑤供水水源，衛(wèi)生可靠，水量穩(wěn)定⑤工程建設(shè)中其水頭壓力能引起基坑突涌，從而破壞基坑的穩(wěn)定性。潛水等水位線圖的意義：1）確定地下水的流向2）確定潛水面的坡度3）確定地下水埋深4）確定潛水與地下水間的補(bǔ)排關(guān)系5）確定含水層厚度及其變化情況6）分析判斷含水層透水性及厚度的變化7）規(guī)劃地下水給水工程的位置或確定其他工程施工是否要采取排水措施等。包氣帶和飽水帶運(yùn)動的區(qū)別：1）飽水帶水運(yùn)動取決于重力勢，包氣帶水運(yùn)動則取決于重力勢和毛細(xì)勢。2）飽水帶任一點(diǎn)的壓力水頭是一個定值，包氣帶壓力水頭則是含水量的函數(shù)。3）飽水帶的滲透系數(shù)是個定值，包氣帶的滲透系數(shù)隨含水量的降低而變小。地下水循環(huán)：指地下水的補(bǔ)給，徑流與排泄的全過程。a） 補(bǔ)給：含水層自外界獲得水量的作用。補(bǔ)給來源：大氣降水，地表水入神，大氣中水汽和土壤中水汽的凝結(jié)和人工補(bǔ)給和其他含水層補(bǔ)給。b） 排泄：含水層失去水量的過程。排泄方式：泉水排泄，向地表水排泄，蒸發(fā)排泄c） 徑流：地下水由補(bǔ)給曲流向排泄曲的過程地下水動態(tài)：地下水的水位，水量，水質(zhì)，水溫等隨時間作有規(guī)律變化。動態(tài)變化因素：自然因素：氣候，水文，地質(zhì)，土壤和生物，人為因素。地下水動態(tài)類型：蒸發(fā)型，經(jīng)流型和蒸發(fā)徑流型地下水均衡：指在一點(diǎn)范圍一點(diǎn)時間內(nèi)，地下水水量，溶質(zhì)含量及熱量等的補(bǔ)給和消耗量之間的數(shù)量關(guān)系。地下水動態(tài)是地下水均衡的外卜部表現(xiàn)，均衡是動態(tài)的內(nèi)在原因。地下水中溶解的氣體成分：O2，N2,CO2,H2O和CH4，咦前三種為主。a）地下水中離子成分：較多的7種：Cl,SO4,HCO3,Na,K,Ca,Mg?？偟V化度：地下水中所含各種離子，分子及化合物的總量稱地下水的總礦化度，也稱地下水的總?cè)芙夤腆w（TDS）溶濾作用：指水與巖土相互作用時，巖土中某些成分被溶解而進(jìn)入地下水的作用濃縮作用：地下水受到蒸發(fā)作用時，水分不斷被蒸發(fā)，鹽分便被積累下來，使地下水的礦化度不斷增大，這種作用稱為濃縮作用。脫碳酸作用：由于CO2從水中逸出，發(fā)生碳酸鹽沉淀的作用稱為脫碳酸作用。脫硫酸作用：在還原環(huán)境中硫酸根離子還原為硫化氫，使硫酸根離子減少或消失的作用稱為脫硫酸作用。陽離子交替吸附作用：巖石顆粒表面帶有負(fù)電荷，能吸附某些陽離子，當(dāng)?shù)叵滤c巖石顆粒接觸時，顆?？梢晕降叵滤械哪承╆栯x子，而將其原來吸附的部分陽離子轉(zhuǎn)為地下水中的組分，這種作用稱為陽離子的交替吸附作用混合作用：兩種或兩種以上不同化學(xué)成分與性質(zhì)的水混合在一起，形成了一種與原來各化學(xué)成分各不相同的地下水，這種作用稱為混合作用。總硬度：水中所含Ca,Mg離子總量。暫時硬度：水加熱至沸騰，部分碳酸鹽沉淀，失去的Ca,Mg離子的含量。永久硬度：水加熱至沸騰，仍留在水中的CaMg離子的含量地下水化學(xué)成分分析：簡分析，全分析和專項(xiàng)分析。孔隙水：指埋藏和運(yùn)動于松散沉積物空隙中的重力水。孔隙水的基本特征：分布較均勻，呈層狀，含水層內(nèi)水力聯(lián)系密切，具有統(tǒng)一的潛水面活測壓面沖洪積扇：因地形開闊，坡度驟降，而流速猛減，大量的推移質(zhì)和懸移質(zhì)堆積下來，在山前地帶形成圍繞山麓傾斜的扇形堆積體。洪積物中的地下水（1）洪積扇上部徑流帶。此帶主要由厚砂層、礫石組成，砂礫石中地下水是埋藏較深的潛水，直接接受降水和河水滲入補(bǔ)給，含水層透水性強(qiáng)、厚度大、地形坡度較大，徑流條件良好，水質(zhì)較好。（2）洪積扇中部溢出帶。洪積扇中部由粗、細(xì)沉積物交錯組成，含水層厚度變小，富水性降低，徑流變?nèi)?，水位埋深也變淺，當(dāng)潛水運(yùn)移過程中受到前方粘性沉積物的阻擋，水流被頂托上臺，水面逐步貼近地面，形成沼澤或溢出成泉。（3）洪積扇下部垂直交替帶。此帶主要由細(xì)粒沉積亞粘土、亞砂土、與細(xì)粉砂的互層組成，地下水因?yàn)槭艿秸舭l(fā)和河流下切影響，埋藏加深，徑流緩慢，一般是高礦化度水黃土中的地下水特征1由于降水量小，且包氣帶及蒸發(fā)消耗，且河谷深切，黃土中潛水深埋且補(bǔ)給量不足，水量不豐富。2多為捷徑式入滲，地下垂向K大于橫向K。3黃土中的地下水礦化度普遍偏高。水的礦化度隨徑流流途增長而顯著增高。裂隙水：埋藏于基巖裂隙中的地下水。特征：空間分布的不均勻性和方向性。分類：面狀裂隙水，層狀，脈狀。斷裂帶的水文地質(zhì)意義：儲水空間，集水廊道，導(dǎo)水通道，阻水邊界。巖溶水：貯存于可溶性巖層中的溶蝕洞穴和裂隙中的水。巖溶水發(fā)育條件：有可溶巖，可溶巖透水，水具有侵蝕能力，水具流動性巖溶水發(fā)育影響因素：氣候條件，地質(zhì)環(huán)境，地理?xiàng)l件，地形巖溶水的基本特點(diǎn)是：1）水量豐富而分布不均一，在不均一之中又有相對均一的地段。2） 水系統(tǒng)中多重含水介質(zhì)并存，既有統(tǒng)一水位面的含水網(wǎng)絡(luò)。又有相對孤立的管道流。3） 既有向排泄區(qū)的運(yùn)動，又有導(dǎo)水通道與蓄水網(wǎng)絡(luò)之間的相互補(bǔ)排運(yùn)動。4）水質(zhì)水量動態(tài)受巖溶發(fā)育程度的控制，在強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，動態(tài)變化大。5）巖溶水既是賦存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，有是改造其賦存環(huán)境的動力，不斷促進(jìn)含水空間的演化。巖溶水的運(yùn)動特征是：1）層流和紊流并存。（2）在壓流和無壓流并存。（3）統(tǒng)一水流和孤立水流并存。（4）明流和伏流并存。泉：是地下水的天然露頭泉分類：按補(bǔ)給水源可分為：1）下降泉：由上層滯水和潛水補(bǔ)給，流量和水質(zhì)季節(jié)性變化比較明顯。2）上升泉：有承壓水補(bǔ)給，流量穩(wěn)定，水質(zhì)一般較好。按出漏成因可以分為：1）侵蝕泉：當(dāng)河流、溝谷切割到潛水含水層時，潛水便排出地表形成泉水。若承壓水含水層頂板被侵蝕切穿，則形成侵蝕上升泉2）接觸泉：河流、溝谷切割到含水層下面的隔水層，地下水自二者接觸處流出地表，形成接觸下降泉。承壓水可以沿節(jié)理裂隙或溶隙涌至地表，稱為接觸上升泉。3）溢流泉：巖石透水性變?nèi)趸蚴歉羲畬勇∑鹨约白杷當(dāng)鄬幼钃醯纫蛩?，使地下水運(yùn)動受阻涌出地表形成溢流泉。4）斷層泉：承壓水含水層被導(dǎo)水?dāng)鄬忧懈顣r地下水便沿著斷層上升流出地表，形成斷層泉。研究泉的實(shí)際意義：1）通過巖層中泉的出露多少及涌水量大小，可以確定巖石的含水性及含水層的富水程度2）泉的分布反應(yīng)含水層或含水通道的分布及補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)的位置3）通過對泉水動態(tài)的研究，可以判斷其補(bǔ)給水源類型4）泉的標(biāo)高反應(yīng)當(dāng)?shù)氐叵滤坏臉?biāo)高5）泉化學(xué)成分，物理性質(zhì)和氣體成分，反應(yīng)當(dāng)?shù)氐叵滤|(zhì)特點(diǎn)和埋藏情況6）泉的研究有助于判斷隱伏地質(zhì)構(gòu)造7）一些大泉水質(zhì)好，流量穩(wěn)定，便于開發(fā)利用，是重要的供水資源根據(jù)滲透系數(shù)是否隨空間位置變化，含水層分為均質(zhì)巖層和非均質(zhì)巖層兩類；根據(jù)滲透系數(shù)是否隨滲流方向變化，將含水層分為各向同性巖層和各向異性巖層。a） 均質(zhì)巖層：在滲流場中，如果所有點(diǎn)的滲透系數(shù)不隨空間坐標(biāo)的變化而改變，則稱均質(zhì)巖層，反之，則稱非均質(zhì)巖層。b） 各向同性巖層：滲流場中某一點(diǎn)的滲透系數(shù)與滲流方向無關(guān)，即在同一點(diǎn)不同方向上的滲透系數(shù)均相等，則稱各向同性巖層，否則稱各向異性巖層滲透：地下水在巖石空隙中的運(yùn)動稱~滲流：一種假想的地下水流，一是不考慮滲流途徑的迂回曲折，只考慮地下水的流向，二是不考慮巖層的顆粒骨架，假想含水層的空間全被水流充滿，這種假想的水流稱滲流56.滲流的分類：①根據(jù)滲流的運(yùn)動要素是否隨時間變化來劃分：穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流。②根據(jù)滲流是否具有自由表面：有壓流與無壓流③根據(jù)水的質(zhì)點(diǎn)是否呈有秩序的運(yùn)動：層流與紊流④根據(jù)滲流速度沿流程是否變化：均勻流與非均勻流⑤根據(jù)滲流速度向量與所選坐標(biāo)系的關(guān)系：一維流，二維流，三維流。穩(wěn)定運(yùn)動：地下水的運(yùn)動要素不隨時間的改變而變化，反之稱非穩(wěn)定流。潛水迺水：河渠水位或庫水位的抬高，會引起潛水位相應(yīng)抬高，稱潛水迺水降落漏斗：當(dāng)水井開始抽水時，井中的水位迅速下降，井周圍的地下水位也隨之下降，整個水面形狀同漏斗相似，稱降落漏斗。水躍：潛水井抽水時，井內(nèi)水位和井壁水位只有當(dāng)降深較小時才有可能一致，當(dāng)抽水降深較大時，抽