地下水文學(xué)(最終)

緒論地下水：埋藏于地表以下的各種形式的重力水。地下水開發(fā)利用與環(huán)境問題：=1\*GB3①地下水水位持續(xù)下降=2\*GB3②泉水流量衰減甚至斷流=3\*GB3③地面沉降、地面塌陷、地裂縫=4\*GB3④海（咸）水入侵=5\*GB3⑤土地沙漠化；=6\*GB3⑥地下水污染；=7\*GB3⑦土壤次生鹽堿化。地下水的優(yōu)點：=1\*GB3①分布廣泛、=2\*GB3②便于就地使用、=3\*GB3③水質(zhì)普遍較優(yōu)、=4\*GB3④供水量受氣候變化影響較小、=5\*GB3⑤動態(tài)比較穩(wěn)定。地下水資源的特點：可恢復(fù)性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性地下水及其賦存地下水儲存條件巖土空隙性：松散巖土中的孔隙、非可溶性堅硬巖石中的裂隙、可溶性巖石中的溶隙。a.孔隙度=孔隙體積/巖土總體積=b.孔隙度大小的影響因素：分選程度（用來表征巖土顆粒大小相差的程度）：d60/d10，值越大，孔隙度越?。涣Ｅ淝€：半對數(shù)坐標，橫坐標表示泥沙粒徑，縱坐標表示小于某粒徑的泥沙在總沙樣中所占的重量百分比?？紫抖入S埋深的增大而減小，不同成分的土層減小趨勢有所不同。c.不同類型空隙的性質(zhì)：各向異性，亦稱“非均質(zhì)性”。物體的全部或部分物理、化學(xué)等性質(zhì)隨方向的不同而各自表現(xiàn)出一定的差異的特性?？障犊紫读严度芟犊障兜男纬伤缮⒊练e物中空隙相互連通并呈孔狀與裂隙成因有關(guān)：成巖裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙可溶性巖石在含侵蝕性CO2的地下水作用下形成數(shù)量指標孔隙度裂隙率巖溶率影響因素顆粒大小、排列形式、分選程度、顆粒形狀及膠結(jié)情況取決于裂隙成因巖石的可溶性、透水性；水的侵蝕性、流動性差別分布均勻、相互連通、各向異性不顯著不均勻、連通性差、各向異性顯著空隙大小懸殊、分布極不均勻水在巖土中的賦存形式：氣態(tài)水、固態(tài)水、液態(tài)水（結(jié)合水、毛細水、重力水）。重力水：能在重力影響下發(fā)生運動的自由水稱重力水。3.巖土的水理性質(zhì)：亦稱巖土的水文地質(zhì)性質(zhì)，它表示巖土控制水分活動的性質(zhì)。水能否進入空隙中，能否自由運動和能否被?。ㄅ牛┏龅?。有：容水性、持水性、給水性、透水性。名稱容水性給水性持水性透水性定義巖土能容納一定水量的性能飽水巖土在重力作用下所能自由排出水的性質(zhì)飽水巖土在重力釋水后仍能保持水的能力巖土允許重力水透過的能力影響因素空隙多少空隙大小、空隙多少與巖土顆粒大小有關(guān)（主要為結(jié)合水）空隙大小、多少，巖土膠結(jié)意義巖土容納水的能力巖土中所能利用的水量巖土中水的流動特性給水度：飽和巖土在重力作用下，釋出水的體積與巖土體積之比。與巖性、初始地下水埋深和地下水位下降速率有關(guān)：顆粒大，空隙多的給水度好，初始埋深大于毛細上升高度的給水度好，下降速率慢的給水度好。容水度（Sc）=給水度（u）+持水度（Sr）=孔隙度（n）4.含水層、隔水層：含水層：指能夠給出和透過相當數(shù)量水的巖層。隔水層：指不能給出也不能透過水，或給出與透過水的數(shù)量很小的巖層。含水層的三條件：有儲存水的空間、周圍有隔水巖石、有水的來源，含有重力水為主。5.地下水類型和特征（根據(jù)地下水的埋藏條件）：包氣帶水（上層滯水）；潛水；承壓水。（1）包氣帶水（上層滯水）包氣帶：地下水面以上的巖土層，其空隙沒有被水充滿，部分空隙仍然包含著空氣。包氣帶水：儲存在包氣帶中的水。上層滯水：當包氣帶中存在局部的隔水層或弱透水層時，可在包氣帶中形成局部或暫時存在的重力水，即上層滯水。上層滯水的特點：分布范圍小，具有明顯局部性；分布區(qū)與補給、排泄區(qū)一致；季節(jié)性變化大：雨季出現(xiàn)，旱季可能消失；易受人類活動的影響。(2)潛水：埋藏在地表以下飽水帶中第一個穩(wěn)定分布的隔水層之上具有自由水面的重力水。潛水的特征：潛水的分布區(qū)與補給區(qū)一致潛水具有自由水面，積極參與水循環(huán)潛水直接通過包氣帶與大氣水、地表水發(fā)生水力聯(lián)系，所以氣象、水文因素對其動態(tài)變化影響明顯潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨地區(qū)和時間的不同而變化潛水在重力作用下，由潛水位較高處向較低處流動潛水水位等值線圖的用途=1\*GB3①確定潛水流向：水流流向垂直于等水位線，從水位高的地方流向水位低的地方。=2\*GB3②確定潛水的水力坡度：水力坡度等于相鄰兩條等水位線水位差與兩者之間水平距離之比。=3\*GB3③確定潛水的埋藏深度：根據(jù)潛水水位等值線圖繪制潛水流向，并指出與地表水的關(guān)系；=4\*GB3④確定潛水與地表水的補排。A：河水排泄地下水（潛水補給河水）B：河水補給地下水（河水補給潛水）C：河流左側(cè)排泄地下水、右側(cè)補給地下水（左側(cè)潛水補給河水，右側(cè)河水補給地下水）。（3）承壓水：是充滿在兩個隔水層之間的含水層中具有靜水壓力的重力水。承壓水特征：=1\*GB3①水體承受靜水壓力，具有承壓性。=2\*GB3②它的分布區(qū)與補給區(qū)是不一致的。=3\*GB3③埋藏深度較大，水位、水量、水溫、水質(zhì)等受水文氣象因素、人為因素及季節(jié)變化影響小。=4\*GB3④承壓水水質(zhì)變化很大，淡水、鹵水都有。6.地下水類型及其特征（根據(jù)巖土空隙類型的不同）（1）孔隙水：存在于巖層孔隙中的地下水，最常見的孔隙水埋藏于松散的沉積物中，例如洪積、沖積、湖積、黃土等沉積物中。沖積物的二元結(jié)構(gòu)：=1\*GB3①上層河漫灘相沉積：細粒、亞粘土和亞砂土，透水性較差；=2\*GB3②下層河床相沉積：粗粒的砂層或砂礫石，透水性好，具有承壓性質(zhì)。二元相結(jié)構(gòu)因分布范圍大土層厚，易接受地表水和降水,入滲補給水量豐富易開采,水質(zhì)好。（3）包氣帶巖性：包氣帶巖性主要通過其對毛細上升高度與速度的控制影響潛水蒸發(fā)。粉質(zhì)亞砂土、粉砂等組成的包氣帶，潛水蒸發(fā)最強烈。地下水徑流：地下水由補給處流向排泄處的作用過程稱作徑流。徑流強度：單位時間內(nèi)通過單位斷面的流量。其大小與含水層的透水性，補給區(qū)與排泄區(qū)之間的水位差成正比；與補給區(qū)到排泄區(qū)之間的距離成反比。地下水的徑流系統(tǒng)與含水系統(tǒng)：（1）地下水徑流系統(tǒng)（地下水流動系統(tǒng)）實質(zhì)上是以流面為邊界的具有統(tǒng)一補給、徑流與排泄的地下水單位。（2）地下水含水系統(tǒng)是具有隔水或相對隔水邊界的沉積單位或構(gòu)造單位，其中包含的地下水具有不同程度的水力聯(lián)系。地下水徑流的基本類型：（1）暢流型（流線近似平行，水力梯度大）；（2）匯流型：流線在平面上呈匯集裝，水力梯度由小變大；（3）散流型：流線在平面上呈散射狀，水力梯度由大變??；（4）緩流型：水力梯度很小；（5）滯流型：水力梯度趨于零。地下水含水系統(tǒng)與地下水徑流系統(tǒng)的差別：答：=1\*GB3①前者的結(jié)構(gòu)包括水與介質(zhì)兩部分，后者著重考慮水的本質(zhì)；=2\*GB3②前者邊界是固定的地址邊界，因此系統(tǒng)的數(shù)目與空間形態(tài)相對穩(wěn)定，后者以流面為邊界，其數(shù)目、空間形態(tài)及流向都可以在外界因素影響下發(fā)生變化；=3\*GB3③在功能上，前者具有儲存、釋放和調(diào)節(jié)地下水水量、儲熱、輸熱及對鹽分的溶解、遷移和積累等功能，后者主要表現(xiàn)為傳輸水、鹽、熱的功能。第四章地下水動態(tài)及其預(yù)報1.地下水均衡：一定時間間隔內(nèi)，某一地段內(nèi)地下水水量（鹽量、熱量、能量）的收支狀態(tài)。地下水動態(tài)是指地下水位、水量、水質(zhì)和水溫等水文要素隨時間和空間變化的現(xiàn)象和過程。變化的實質(zhì)是上述因素收支不平衡的結(jié)果地下水動態(tài)是地下水均衡的外部表現(xiàn)；地下水均衡是地下水動態(tài)的內(nèi)在原因。影響地下水動態(tài)的基本因素：自然因素：氣候、氣象、水文、生物、地質(zhì)、土壤。人為因素：地下水開采(工業(yè)、農(nóng)業(yè)開采）；地下水回灌；水利工程；人為污染。水動態(tài)的真變化（地下水均衡引起的）；水動態(tài)的偽變化（其他因素引起的，如氣壓變化）；河水補給（遠離河流，水位變幅小）；河流排泄（接近河流，水位變幅?。怀毕饔茫ǔ辈畲?，海岸近，水位變幅大）；包氣帶厚度（越厚地下水位抬升時間越晚）；滲透系數(shù)，給水度（越大，地下水位變幅越小）。人類活動對地下水動態(tài)的影響：改變地下水補給；改變地下水排泄。地下水的動態(tài)類型及主要特征：（對于潛水）（1）蒸發(fā)型（干旱半干旱的平原或盆地）：年水位變幅小，各處相近，水質(zhì)季節(jié)變化明顯，不斷鹽化；（2）徑流型（山區(qū)及山前）：年水位變幅大而不均，水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，趨于淡化；（3）弱徑流型（氣候濕潤的平原與盆地）：年水位變幅小，各處相近，水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，趨于淡化。其他及人類活動影響下的地下水動態(tài)類型（1）降水入滲型：年水位變幅較大，地下水位與降水量變化一致或稍滯后（2）水文型：地下水位隨地表水位變化，其幅度與河流遠近有關(guān)5.地下水的均衡（對象）：（1）均衡區(qū)：均衡計算所選定的區(qū)域（2）均衡期：進行均衡計算的時間段（3）均衡項（要素）：收入項（各類補給量，側(cè)向入流）、支出項（各類排泄量和側(cè)向流出量）和儲存變化量（收支差額）地下水動態(tài)變化預(yù)測模型：（1）確定性模型：解析法、物理模擬法、數(shù)值模擬；（2）隨機模型：回歸分析法、頻譜分析法、灰色模型、時間序列模型、隨機微分分析法地下水運動的基礎(chǔ)理論多孔介質(zhì)：有空隙的巖石。廣義上包括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶不十分發(fā)育的由石灰?guī)r和白云巖組成的介質(zhì)，統(tǒng)稱為多孔介質(zhì)。重要性質(zhì)：孔隙性，壓縮性、滲透性。滲流的概念：具有實際水流的運動特點（流量、水頭、壓力、滲透阻力），并連續(xù)充滿整個含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實地下水流的一種假想水流。滲流場：假想水流所占據(jù)的空間區(qū)域，包括空隙和巖土顆粒所占的全部空間。滲流的特點：=1\*GB3①假想水流的性質(zhì)與真實地下水流相同；=2\*GB3②充滿含水層空隙空間和巖石顆粒所占據(jù)的空間；=3\*GB3③通過任一斷面的流量及任一點的壓力或水頭與實際水流相同；=4\*GB3④運動時所受的阻力與實際水流所受阻力相等。儲水率：水頭降低1個單位時單位體積含水層所釋放的水量；儲水系數(shù)：水平橫截面積為1個單位面積、厚度為M的含水層，水頭改變1個單位時彈性釋放的水量。巖石壓縮系數(shù)（）=孔隙度（）孔隙壓縮系數(shù)（）滲透率（K）：表示多孔介質(zhì)滲透性強弱的物理量。導(dǎo)水系數(shù)：水力坡度等于1時，通過整個含水層厚度上的單寬流量。T=K*M含水層介質(zhì)的特征：=1\*GB3①均質(zhì)：K在巖石中處處相等，不隨空間變化；=2\*GB3②非均質(zhì)：K在巖層中隨空間位置的變化而改變；=3\*GB3③各向同性介質(zhì)：K不隨滲流方向改變；=4\*GB3④各向異性介質(zhì)：K隨水流方向改變。承壓水壓力傳導(dǎo)系數(shù)：=T/水井分類（按井徑大小和成井方法）：=1\*GB3①管井是直徑通常小于0.5m、深度比較大、采用鉆機開鑿的水井；=2\*GB3②筒井是直徑通常大于0.5m甚至數(shù)米、深度比較淺、通常用人工開挖的水井。根據(jù)揭露含水層的程度和進水條件：=1\*GB3①完整井：水井打穿整個含水層，而且在含水層的厚度都下了濾水管。=2\*GB3②非完整井：水井只打穿部分含水層，或只在部分含水層中下了濾水管，其余下封閉管的，叫非完整井。按揭穿含水層的類型：=1\*GB3①潛水井：揭露潛水含水層的水井。又稱無壓井；=2\*GB3②承壓水井：揭露承壓含水層的水井。又稱有壓井。當水頭高出地面自流時又稱為自流井；當?shù)叵滤裆詈艽髸r，可出現(xiàn)承壓-無壓井按井工作的方式：=1\*GB3①抽水井：是從井中抽取地下水的水井；=2\*GB3②注水井（injectionwell）是將水注入地下的水井。按井工作時相互影響的程度：單井、干擾井。水位降深：從井中抽水時，井周圍含水層中的地下水向井中運動，井中和井附近的水位降低。降深亦即抽水井及其周圍某時刻的水頭比初始水頭的降低值。影響半徑是從抽水井到實際觀測不到水位降深處的徑向距離。地下水向井的非穩(wěn)定運動（假定條件）：=1\*GB3①含水層均質(zhì)、各向同性、等厚、水平無限分布；=2\*GB3②無垂向補給；=3\*GB3③抽水井孔徑視為無限??；=4\*GB3④初始靜止水位水平；=5\*GB3⑤地下水呈層流運動。地下水資源評價地下水資源的特點：可恢復(fù)性；時空變化性；有限性；相互轉(zhuǎn)化性；不可取代性。地下水資源特有的優(yōu)點：廣泛性；自調(diào)節(jié)性；質(zhì)優(yōu)性；系統(tǒng)性。 地下水系統(tǒng)：包括地下水含水系統(tǒng)和地下水流動系統(tǒng)；地下水含水系統(tǒng)是指由隔水或相對隔水巖層圈閉的，具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水巖系?？砷_采量：在水源地設(shè)計的開采期內(nèi)，以合理的技術(shù)經(jīng)濟開發(fā)方案，在不引起開采條件惡化和環(huán)境地質(zhì)問題的前提下，單位時間內(nèi)，可以從含水層取出的水量。地下水資源評價基本原則：=1\*GB3①局部水資源的評價應(yīng)以區(qū)域地下水資源評價為前提；=2\*GB3②地下水資源評價應(yīng)建立在地下水隨時間變化的基礎(chǔ)上；=3\*GB3③地下水資源評價以當?shù)乜偹Y源的分析為基礎(chǔ)；=4\*GB3④使有限的地下水資源產(chǎn)生最優(yōu)的社會、經(jīng)濟效益；=5\*GB3⑤開采地下水引起的環(huán)境變化，以不產(chǎn)生公害為原則。6.飲用水水質(zhì)評價標準：=1\*GB3①物理性質(zhì)的要求；=2\*GB3②普通溶解鹽類的評價；=3\*GB3③對有毒成分的限制；=4\*GB3④對細菌及有機污染物的限制。8.鍋爐用水水質(zhì)評價方法：=1\*GB3①成垢作用：水煮沸時，水中所含的一些離子、化合物可以相互作用而生成沉淀，依附于鍋爐壁上形成鍋垢，這種作用稱為成垢作用。=2\*GB3②起泡作用：指水煮沸時在水面上產(chǎn)生大量氣泡的作用。如果氣泡不能立即破裂，就會在水面以上形成很厚的極不穩(wěn)定的泡沫層。泡沫太多時將使鍋爐內(nèi)水的汽化作用極不均勻和水位急劇地升降，致使鍋爐不能正常運轉(zhuǎn)。=3\*GB3③腐蝕作用：由于水中氫置換鐵使爐壁受到損壞的作用稱為腐蝕作用。地下水資源管理：是與地下水的存儲、傳輸和抽取的合理規(guī)劃和利用有關(guān)的地下水系統(tǒng)的管理活動。地下水管理的內(nèi)容：=1\*GB3①地下水水位的控制和優(yōu)化；=2\*GB3②地下水水質(zhì)的改良、控制及分質(zhì)供水的調(diào)度；=3\*GB3③人工補給與地下水庫的建立和調(diào)蓄；=4\*GB3④健全的水資源管理機構(gòu)和合理的水資源法規(guī)。為專門目的服務(wù)的地下水管理內(nèi)容：=1\*GB3①為城市生活和工業(yè)用水服務(wù)的地下水管理；=2\*GB3②礦區(qū)供排結(jié)合的地下水管理；=3\*GB3③為農(nóng)業(yè)用水服務(wù)的地下水管理；=4\*GB3④區(qū)域水資源的統(tǒng)