水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)

1、水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)第一章1、水文學(xué)概念：水文學(xué)是研究自然界中各種水體的形成、分布、循環(huán)和與環(huán)境相互作用的一門科學(xué)。2、水文循環(huán)(1) 水的這種既無明確的“開端”，有無明確的“終了”的無休止的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過程稱為水文循環(huán)。(2) 水分由海洋輸送到大陸又回到海洋的循環(huán)稱為大循環(huán)或外循環(huán)。水分在陸地內(nèi)部或海洋內(nèi)部的循環(huán)稱為小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。為區(qū)分這兩種小循環(huán)，將前者叫做陸地小循環(huán)，后者叫做海洋小循環(huán)。(3) 內(nèi)因一一水的三態(tài)在常溫條件下的相互轉(zhuǎn)化夕卜因太陽輻射和地心引力四個(gè)環(huán)節(jié)：水分蒸發(fā)一水汽輸送一凝結(jié)降水一徑流3、水文循環(huán)的時(shí)空分布變化特點(diǎn)(簡答一擴(kuò)展)(1) 水循環(huán)永無止境(2) 水文現(xiàn)象在時(shí)間上既有

2、具周期性又具有隨機(jī)性水文現(xiàn)象在地區(qū)分布上既具有相似性又具有特殊性4、水量平衡原理概念：水量平衡是指在自然水循環(huán)過程中，任意區(qū)域在一定時(shí)間內(nèi)，輸入水量與輸出水量之差等于該區(qū)域的蓄水變化量。第二章1、河流基本特征(看透書P15P17、小題)河流長度(L)自河源沿主河道至河口的長度。深泓線(中泓線)：河槽中沿流向各最大水深點(diǎn)的連線。河流的彎曲系數(shù)()河流的彎曲系數(shù)等于河流長度與河源到河口之間的直線距離之比。(1) 河槽特征1) 河流的斷面河流橫斷面河谷河槽：基本河槽洪水河槽過水?dāng)嗝婧恿鞯目v斷面2) 河流平面形態(tài)河流縱比降(J)河流縱比降指任意河段首尾兩端的高程差與其長度之比河段縱斷面近于直線：J=(

3、Z1-Z2)/L河段縱斷面呈折線：J=(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L/L2(2) 河流分段一條河流按照河段不同的特征，沿水流方向可劃分為河源、上游、中游、下游和河口5段。2、流域的概念：流域是指匯集地表徑流和地下徑流的區(qū)域，是相對河流的某一端面而言。閉合流域的概念：當(dāng)流域的地面分水線與地下分水線相重合，則地面和地下集水區(qū)域也相重合，相鄰的流域不發(fā)生水量交換，此種流域稱為閉合流域。非閉合流域的概念：由于地質(zhì)構(gòu)造等原因，當(dāng)?shù)孛娣炙€與地下分水線并不完全重合，此時(shí)鄰近兩個(gè)流域會(huì)發(fā)生水量交換，此種流域稱為非閉合流域。（了解上面三個(gè)流域間的相互關(guān)系P18）3、流

4、域的幾何要素（看書P19P20、小題）（1）流域面積（F）單位：km2分水線所包圍的面積流域面積效應(yīng)：流域面積大小對河流水質(zhì)的影響（2）流域長度（l）與平均寬度（B）單位kmB=F/l（3）流域形狀系數(shù)（K）K=B/l（4）河網(wǎng)密度（D）單位km/km2D=EL/F（5）流域的自然地理特征：地理位置、地形、植被覆蓋、土壤、地質(zhì)構(gòu)造、沼澤與湖泊等。4、降水三要素包括降水量、降水歷時(shí)和降水強(qiáng)度。降水量（h）:指一定時(shí)段內(nèi)降落在某一面積上的總水量。單位：mm降水歷時(shí)（t）:即降水所經(jīng)歷的時(shí)間。單位：年、月、日、時(shí)（某一降水量必須同時(shí)指明歷時(shí)和區(qū)域）降水強(qiáng)度（i）:單位時(shí)間的降水量，簡稱雨強(qiáng)。單位：m

5、m/min或mm/h（根據(jù)雨強(qiáng)可對降水分級(jí)）5、觀測降雨量的儀器：雨量器、自記雨量計(jì)6、降水特征的表示方法7、依據(jù)降水觀測資料，可以整理出常用的降水過程線、降水累積曲線和等雨量線來反映降水的空間分布與時(shí)間變化規(guī)律。8、流域平均降水量常用的方法有：算術(shù)平均法、等雨量線法和泰森多邊形法等3種。（P23各自的概念及公式）9、下滲（看P23-P24、小題）（一次降雨的主要損失量）下滲是指水從地表滲入土壤和地下水的運(yùn)動(dòng)過程。下滲強(qiáng)度（下滲率）：單位時(shí)間內(nèi)下滲的水量，單位mm/h供水充分時(shí)：下滲率稱為下滲力（下滲容量）供水不充分時(shí)：下滲率下滲能力9、河川徑流量的表示方法（簡答）（1）流量（Q）流量指單位時(shí)

6、間內(nèi)通過河流某一過水?dāng)嗝娴乃?，常用單位為m3/s。流量可分為瞬時(shí)流量、日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量。流量隨時(shí)間變化過程，可用流量過程線表示。（2）徑流總量（W）徑流總量指在一定時(shí)段內(nèi)通過河流某一過水?dāng)嗝娴目偹?，常用單位m3,108m3徑流總量等于計(jì)算時(shí)段總秒數(shù)T乘以該時(shí)段的平均流量即W=QT（3）徑流深度（Y）徑流深度指將計(jì)算時(shí)段內(nèi)的徑流總量均勻地鋪在控制斷面以上整個(gè)流域面積F（km2）上，所得平均水層深度，常用單位mm。Y1000F徑流模數(shù)(M)L/(s.km2)。徑流模數(shù)指單位流域面積F(km2)上平均產(chǎn)生的流量，常用單位為公式:1000QMF徑流系數(shù)(a)徑流系數(shù)

7、指流域上，同一時(shí)段的徑流深度與降雨量之比值。無量綱Y，一工,r即：aa1,它的多年平均值是一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，是具有一定的區(qū)域性。X10、產(chǎn)流過程和初期損失(Io)(書P26P27)初損：產(chǎn)流前的損失凈雨量：一次降雨所形成的地表徑流量等于降雨量扣除損失量。產(chǎn)流過程：降雨扣除損失形成凈雨的過程。注意：凈雨與它形成的徑流在數(shù)量上是相等的，然而二者的過程完全不同，徑流的來源是凈雨，凈雨的匯流結(jié)果是徑流；當(dāng)降雨停止時(shí)，凈雨隨之停止，而徑流要延續(xù)很長時(shí)間(書P27圖2-13)11、河川徑流的影響因素(簡答)(1) 氣象條件(2) 地理位置和地形(3) 地表植被覆蓋(4) 面積和形狀(5) 土壤地質(zhì)(6) 湖

8、泊與沼澤人類活動(dòng)因素12、水文測驗(yàn)：系統(tǒng)地收集和整理水文資料的全部技術(shù)過程。13、水位(H):河流某時(shí)刻在某斷面的自由水面相對于某一基面的高程，稱為該時(shí)刻此斷面的水位，單位為m。觀讀水位的設(shè)備：水尺和自記水位計(jì)。14、流量測驗(yàn)(論述)流量測驗(yàn)的依據(jù)：Q=3v,流量測驗(yàn)包括過水?dāng)嗝鏈y量、流速測量與流量計(jì)算三部分。(1) 斷面測量大斷面一河道斷面擴(kuò)展至歷年最高水位以上0.5-1.0m的斷面。(水上、水下)水道斷面測量步驟：1) 河底高程測量2) 起點(diǎn)距測量3) 繪制過水?dāng)嗝?2) 流速測量與流量計(jì)算步驟：1) 在斷面上選定測速垂線n條，各垂線上選定的3個(gè)測點(diǎn)分別位于水面以下0.2H、0.6H、0.

9、8H;2) 用流速儀測各點(diǎn)流速，取算術(shù)平均值計(jì)算各垂線平均流速3) 以測速垂線為界，計(jì)算部分面積4）計(jì)算各面積上的平均流速5）計(jì)算斷面流量15、水位一流量關(guān)系曲線的延長一般情況，要求高水部分延長不應(yīng)超過當(dāng)年實(shí)測流量所占水位變幅的30%。地水部分延長不應(yīng)超過當(dāng)年實(shí)測流量所占水位變幅的10%高水延長的三個(gè)方法：水位一面積、水位一流速關(guān)系曲線法和斷面特征法。斷流水位就是流量等于零時(shí)所對應(yīng)的水位。第三章1、水文統(tǒng)計(jì)分析的任務(wù)就是以實(shí)測水文系列資料為樣本，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對未來可能發(fā)生的水文情勢作出概率預(yù)估（且考慮抽樣誤差），確定合理的工程設(shè)計(jì)值，以滿足工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行決策的需要。2、水文統(tǒng)計(jì)對水文資料

10、的要求：可靠性、一致性、代表性3、樣本的特征在一定程度上可代表總體特征-水文統(tǒng)計(jì)的基本依據(jù)用樣本來推求總體必然存在抽樣誤差。4、累積頻率：指等量值和超量值累積出現(xiàn)的次數(shù)（m）與總觀測次數(shù)（n）的比值。以百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示。PXXm100%n5、重現(xiàn)期（簡答）重現(xiàn)期指在長時(shí)期內(nèi)隨機(jī)事件重復(fù)出現(xiàn)的平均間隔時(shí)間，稱為多少年出現(xiàn)一次，又稱為多少年一遇。根據(jù)所研究問題的性質(zhì)不同，頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系有兩種表示方法。（1）研究洪峰流量、洪水位、暴雨等最大值問題時(shí)，一般設(shè)計(jì)頻率P50%,有Txxi1Pxxi6、統(tǒng)計(jì)參數(shù)（簡答）常用的統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括均值、均方差、變差系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)。（1）均值：表示系列中變量的平均情

11、況，表示系列數(shù)值的水平，是系列數(shù)值的分布中心。設(shè)某水文變量的觀測系列（樣本）為x1,x2,，xn,其總項(xiàng)數(shù)為n,則其均值為*1*2xn1xxnni1（2）均方差：反映系列的絕對離散程度。均方差越大，說明系列數(shù)值在均值兩旁的分布越分散，系列數(shù)值的變化幅度越大?？傮w均方差：;（x.x）Vn變差系數(shù)(Cv):表示的是系列數(shù)值的相對離散程度變差系數(shù)：一個(gè)系列的均方差與其均值之比。(無量綱)(Xix)2(ki1)2nn總體上Cv值是南方小，北方大；沿海小，內(nèi)陸大；平原小，山區(qū)大。(3) 偏態(tài)系數(shù)(Cs):用來說明以均值為中心的隨機(jī)變量分布是否對稱的特征。變差系數(shù)反映系列的離散程度，但它不能反映系列在均值

12、兩邊的對稱特征。n3Xixni1(Ki1)3Cni1Cs3nC:Cs=0對稱系列Cs0正偏Cs(數(shù)學(xué)期望公式)Xi的經(jīng)驗(yàn)頻率P(Xxi)亍100%m水文變量從大至小排列的序號(hào)n樣本的容量，即觀測的總項(xiàng)數(shù)我國水文計(jì)算規(guī)范規(guī)定，水文頻率計(jì)算中都采用數(shù)學(xué)期望公式求解經(jīng)驗(yàn)頻率，用以近似估計(jì)總體的頻率。9、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的延長(為什么、簡答P56)10、皮爾遜ID型曲線比較符合水文隨機(jī)變量的分布，我國基本上都是采用此理論線型11、P-m型頻率密度分配曲線的復(fù)雜數(shù)學(xué)方程式經(jīng)過積分后的累積頻率曲線方程式：對應(yīng)于P的水文特征值：XpX(Cvp1)Kp(CVp1)從而由一系列P值及其對應(yīng)的Xp值，便可繪制出一條與

13、確定了的統(tǒng)計(jì)參數(shù)X,Cv,Cs相對應(yīng)的理論頻率曲線。12、統(tǒng)計(jì)參數(shù)對理論頻率曲線的影響(看書P60P61、小題，主要是b圖)(1) 均值對理論頻率曲線的影響(2) Cv對頻率理論曲線的影響Cs對頻率理論曲線的影響13、目估適線法(簡答)目估適線法的基本步驟如下：(1) 繪制經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)子。利用已有的實(shí)測資料，在機(jī)率格紙上點(diǎn)繪出經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)子。(2) 初估參數(shù)。根據(jù)實(shí)測資料計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)X、Cv,并決定Cs對Cv的倍數(shù)。(3) 選定某種理論線型。我國常用皮爾遜ID型曲線。、(4；計(jì)算理論頻率曲線。xX(C1)計(jì)算后在機(jī)率格紙上點(diǎn)繪出一條理(4) 目估適線。確定吻合程度，進(jìn)一步改變X、Cs、Cv值，直至吻合。第

14、四章1、河川徑流水文情勢特征：主要指河川徑流的年際變化與年內(nèi)分配、洪水和枯水等特征。表達(dá)這些河流水文情勢變化特征的主要尺度是水情要素，它包括年徑流量、年正常徑流量、洪水流量與水位、枯水流量與水位等。2、年徑流特性(簡答)(1) 徑流過程不重復(fù)年際間變化大平水年豐水年枯水年多年變化中有豐水年組和枯水年組交替出現(xiàn)的現(xiàn)象3、具有長期實(shí)測資料的設(shè)計(jì)年徑流量分析計(jì)算(論述、小題)(1) 資料審查1) 可靠性審查2) 一致性審查還原計(jì)算：W天然W實(shí)測+W還原W還原W農(nóng)業(yè)+W工業(yè)+W生活W調(diào)蓄+W損失W引水代表性審查通常以代表性良好的N年參證長系列為依據(jù)，來審查和檢驗(yàn)相對短系列的代表性。設(shè)計(jì)站：1955-1

15、984年共30年的徑流系列資料(設(shè)計(jì)變量)參證站：1925-1995年共71年的徑流系列資料(參證變量)A、當(dāng)同步短系列代表性好時(shí)(參證站中與設(shè)計(jì)站同步的短系列參數(shù)與參證站長系列相近)：參證站：1925-1995:xCv參證站：1955-1984:xCvB、當(dāng)同步短系列代表性不好時(shí)：1950-19791960-1989(2) 設(shè)計(jì)年徑流量的計(jì)算1)依據(jù)維泊爾公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率mp100%n12) 估算實(shí)測年徑流量系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)：YCvCs,繪制經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)與理論頻率曲線適線3) 從年徑流量頻率曲線上求出符合設(shè)計(jì)頻率的各種設(shè)計(jì)年徑流量(3) 成果合理性驗(yàn)證依據(jù)：水量平衡原理和地區(qū)分布原理4、具有短

16、期實(shí)測資料的設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算（簡答）首先插補(bǔ)延長缺測的數(shù)據(jù)，然后推算設(shè)計(jì)年徑流量（與長資料系列方法相同）插補(bǔ)延長資料系列的分析方法：（1）利用本站水位-流量關(guān)系展延（2）利用參證站水位或徑流關(guān)系展延對參證站選擇要求有一定要求實(shí)際工作，多用年徑流深度Y或年徑流模數(shù)M進(jìn)行相關(guān)分析（3）利用降雨量資料展延注意：1）濕潤和干旱地區(qū)2）流域面積大、小3）利用季、月降雨量與季、月徑流量關(guān)系5、缺乏實(shí)測資料的設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算（簡答一一第一段P88）通過間接方法估算設(shè)計(jì)年徑流量的三個(gè)參數(shù)，應(yīng)用公式：QpQ（Cvp1）6、設(shè)計(jì)代表年法不同的工程選擇代表年是不同的。對于水力發(fā)電工程，通常要選豐水年、平水年、枯水年

17、三個(gè)代表年；對于城鎮(zhèn)給水工程和農(nóng)業(yè)灌溉工程，只選枯水年。其中給水工程選擇代表年應(yīng)遵循的原則：1）代表年的年徑流量與設(shè)計(jì)年徑流量相接近；2）對工程不利原則，即枯水期長、枯水流量小且需水量大、年內(nèi)分配不均勻。7、水庫特征水位和相應(yīng)庫容（簡答P97）特征水位：反映水庫工作狀態(tài)的水位死水位和死庫容正常蓄水位和興利庫容防洪限制水位和共用庫容設(shè)計(jì)洪水位和設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容校核洪水位和校核調(diào)洪庫容8、洪水三要素：洪峰流量、洪水總量、洪水過程線9、設(shè)計(jì)洪水概念：在選定各種工程或非工程防洪措施的布設(shè)方案以及設(shè)計(jì)每項(xiàng)防洪工程的規(guī)模尺寸時(shí)，以某一標(biāo)準(zhǔn)的洪水作為防御對象，使工程遇到不超過這種標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)不會(huì)被破壞。工程規(guī)劃

18、設(shè)計(jì)中所依據(jù)的一定標(biāo)準(zhǔn)的洪水，即為設(shè)計(jì)洪水。10、設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與可能最大降水（P100）正常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)一一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-設(shè)計(jì)洪水，不超過這種標(biāo)準(zhǔn)的洪水來臨時(shí)，水庫樞紐一切工作維持正常狀態(tài)。非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)一一校核標(biāo)準(zhǔn)-校核洪水，這種標(biāo)準(zhǔn)的洪水來臨時(shí)，水庫樞紐的某些正常工作可以暫時(shí)破壞，次要建筑物允許損毀，但主要建筑物必須確保安全?？赡茏畲蠛樗≒MF）可能最大降水（PMP）11、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的基本方法（書P101、小題）（1）由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水（2）由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水（3）地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式推求設(shè)計(jì)洪水（4）由可能最大降水（PMP）推求設(shè)計(jì)洪水12、在保證樣本的可靠性和一致性前提下，樣本容量越大越

19、能代表總體。13、對于洪峰流量，我國規(guī)定采用年最大值法選樣，即從所掌握的n年資料中，每年只選取一個(gè)最大的瞬時(shí)洪峰流量組成洪峰流量系列，這是水文頻率分析中最常用的樣本系列。14、特大歷史洪水在頻率分析中的意義（P104、簡答）將歷史洪水考慮進(jìn)去，把樣本資料系列年數(shù)增加至調(diào)查期的長度，也就相當(dāng)于展延了系列，所得到的成果就比較穩(wěn)定，提高了設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算質(zhì)量。15、樣本組成不用年最小瞬時(shí)流量（或水位）系列作為分析對象，根據(jù)工程實(shí)際需要取日、旬、月等最小平均枯水流量系列作樣本。第五章1、點(diǎn)雨量資料整理的具體步驟（簡答）（1）根據(jù)雨量站自記雨量計(jì)記錄，選出每場暴雨。（2）整理出每場暴雨的暴雨強(qiáng)度i與降雨歷

20、時(shí)t關(guān)系計(jì)算表。一般按降雨歷時(shí)5、10、15、20、30、45、60、90、120min進(jìn)行摘錄與統(tǒng)計(jì)，集水面積較小時(shí)，一般可不計(jì)算歷時(shí)90、120min的暴雨強(qiáng)度；在一次降雨中，若中途降雨強(qiáng)度低于0.1mm/min（包括降雨停歇）的持續(xù)時(shí)間超過120min時(shí)，分為兩場降雨統(tǒng)計(jì)。（3）在歷年整理出的各場暴雨i-t計(jì)算表基礎(chǔ)上，整理出i-t-T關(guān)系表。據(jù)自記雨量計(jì)記錄推求短歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度公式時(shí)，通常要求記錄年數(shù)n20a;若僅有10年或略長于10年時(shí),自記雨量計(jì)的記錄要保持持續(xù)。整理i-t-T關(guān)系表的具體步驟：首先（選樣，年多個(gè)樣本法）按不同降雨歷時(shí)t,將歷年的i值不論年序從大到小排列，各歷時(shí)值的

21、個(gè)數(shù)s=（3-5）n,且要求s40個(gè)其次（頻率計(jì)算）對各歷時(shí)的i系列作頻率計(jì)算，統(tǒng)計(jì)等量超量值的累積頻數(shù)m,計(jì)算出的頻率為次頻率p=m/s（%）最后（整理關(guān)系表）T=0.25a,0.33a,0.5a,2、暴雨強(qiáng)度公式在雙對數(shù)坐標(biāo)系中，以1）若i-t呈直線，則再次（繪圖）以歷時(shí)t為參數(shù)，根據(jù)整理出的i-t-p數(shù)據(jù)，在同一張概率紙上，以i為縱坐標(biāo)、p為橫坐標(biāo)，繪制各歷時(shí)的i-p曲線在橫坐標(biāo)上選定若干次頻率p，將其轉(zhuǎn)換為年重現(xiàn)期T,要求取T為參數(shù)，取t為橫坐標(biāo)，i為縱坐標(biāo)1a,2a,3a,5a,10a等年對應(yīng)的不同歷時(shí)i值，制成i-t-T關(guān)系表式中i任一時(shí)段t內(nèi)的最大平均降雨強(qiáng)度（mm/min）;t

22、暴雨歷時(shí)（min）;n暴雨衰減指數(shù)；A一次暴雨過程中最大1h暴雨的平均強(qiáng)度，也稱為雨力（mm/min或mm/h）2）若i-t呈曲線，則其中：b、n、A為地方性暴雨參數(shù)，b為時(shí)間參數(shù)，n為暴雨衰減指數(shù)，A為雨力3）A為一次暴雨過程中最大1h暴雨的平均強(qiáng)度，亦稱為雨力，此值隨地區(qū)和重現(xiàn)期而變。雨力A與重現(xiàn)期T的關(guān)系A(chǔ)A、AAi（1ClgT）式中，Ai、C為地方性參數(shù)3、等流時(shí)線概念：指將流域上匯流時(shí)間相等點(diǎn)連成的線，即每條線上的各水質(zhì)點(diǎn)在一定時(shí)間T同時(shí)到達(dá)出流斷面。4、流域匯流時(shí)間（c）:指凈雨從流域最遠(yuǎn)點(diǎn)至其出口斷面所經(jīng)歷的時(shí)間，又稱為流域最大匯流時(shí)間。5、不同凈雨歷時(shí)對流量過程和洪峰的影響（P

23、135、小題）6、為討論問題方便，設(shè)流域此次降雨為均勻降雨，且h1=h2=h3,這樣：（1）凈雨歷時(shí)小于流域匯流時(shí)間（tcc）時(shí),洪峰流量是由全部流域面積（F）上的部分凈雨構(gòu)成的，Qm值與tc=t時(shí)求得的洪峰流量相同，但是多延續(xù)了tc-t的時(shí)段。（4）對上面任何一種情況的發(fā)生，地面徑流總歷時(shí)td都等于tc與c之和?？偅壕捅┯旰樗裕瑥墓こ套畈焕嵌瓤紤]，依據(jù)等流時(shí)線原理以全面匯流造峰的情形考慮，即有流域出口端面最大洪峰流量的公式形式為凈雨強(qiáng)度（i）與流域面積（F）之乘積,即h（全面匯流造峰時(shí)洪峰流量最大）QmKFKiFt第八早1、水文地質(zhì)學(xué)研究對象：地下水研究內(nèi)容：地下水在周圍環(huán)境影響下，數(shù)

24、量和質(zhì)量在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律，以及如何應(yīng)用這一規(guī)律有效地利用和調(diào)控地下水。第七章1、內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用：促使巖石圈的巖層發(fā)生褶皺和斷裂，形成海洋與大陸、高山與盆地以及地區(qū)性地面起伏。2、外動(dòng)力地質(zhì)作用：對地面的起伏加以改造，總趨勢是削高填低，使地面準(zhǔn)平面化，同時(shí)造就表生的礦物和沉積巖。3、地質(zhì)年代和地層年代地質(zhì)時(shí)代：代、紀(jì)、世地層單位：界、系、統(tǒng)4、巖層的產(chǎn)狀要素是指確定巖層產(chǎn)狀的三個(gè)數(shù)值即走向、傾向、傾角。5、斷裂構(gòu)造：地殼中的巖石（巖層或巖體），特別是脆性較大和靠近地表的巖石，在受力情況下容易產(chǎn)生斷裂和錯(cuò)動(dòng)，總稱為斷裂構(gòu)造。根據(jù)斷裂巖塊相對位移的程度，把斷裂構(gòu)造分為節(jié)理和斷層兩大類。6、地

25、層接觸關(guān)系（P190、簡答）地層的接觸關(guān)系分為：整合接觸、不整合接觸（平行不整合、角度不整合）第八章1、空隙可分為三種類型：孔隙、裂隙和溶隙。（1）孔隙：指松散巖石中顆粒與顆粒集合體之間的空隙。孔隙體積的多少用孔隙度來表示。孔隙度（n）：孔隙體積（Vn）與包括孔隙體積在內(nèi)的巖石體積V之比，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。n=Vn/V（孔隙度代表性好）影響孔隙度的主要因素：顆粒的排列方式、分選程度、顆粒形狀、膠結(jié)程度?？紫吨凶罴?xì)小的部分-孔喉對水流的運(yùn)動(dòng)影響最大。（2）裂隙：堅(jiān)硬巖石包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖中。裂隙的發(fā)育程度用裂隙率來表示。裂隙率（Kr）:裂隙體積（Vr）與包括裂隙體積在內(nèi)的巖石體積V之

26、比。Kr=Vr/V（裂隙發(fā)育不均勻，裂隙率代表性比孔隙度差）（3）溶隙：可溶性沉積巖（如巖鹽、石膏、石灰?guī)r、白云巖等）在地下水的溶蝕作用下產(chǎn)生的空洞。溶隙體積的大小用巖溶率來表示。巖溶率（Kk）:溶隙（穴）體積（Vk）與包括溶隙體積在內(nèi)的巖石體積V之比。Kk=Vk/V（溶隙規(guī)模相差懸殊，發(fā)育不均勻。巖溶率代表性更差）（4）巖石中的空隙，必須連通起來才能成為地下水有效的儲(chǔ)容空間和運(yùn)移通道?？紫叮悍植季鶆颍B通性好，各個(gè)方向上孔隙通道比較接近，地下水分布與流動(dòng)較為均勻。裂隙：方向性強(qiáng)，分布范圍有限，裂隙寬窄不一、長度不等，只有不同方向的裂隙相互連通，才能構(gòu)成一定范圍內(nèi)的裂隙通道，具備儲(chǔ)容地下水的功

27、能。溶隙（穴）：大小懸殊、分布極不均勻。地下水分布極不均勻。2、巖石的水理性質(zhì)指水進(jìn)入巖石空隙后，巖石空隙所表現(xiàn)出的與地下水存儲(chǔ)、運(yùn)移有關(guān)的一些物理性質(zhì)。巖石的水理性質(zhì)有容水性、持水性、給水性、透水性。（1）巖石容水度可能會(huì)小于或大于空隙度，理論上兩者應(yīng)相等。（2）巖石的持水度與顆粒大小有密切關(guān)系。大空隙巖石持水度很小。細(xì)顆粒巖土中的細(xì)顆粒具有較大的比表面積，結(jié)合水和毛細(xì)水較多，水不容易在重力作用下完全釋出，具有較大的持水度。（3）巖石中空隙的多少、空隙大小及地層結(jié)構(gòu)對給水度影響很大。大孔隙的砂礫石層給水能力強(qiáng)。細(xì)顆粒土層雖然含水量較大，但其中靠重力作用釋放的水量較少，持水性強(qiáng)，給水能力較弱。

28、容水度、持水度和給水度的關(guān)系：給水度的最大值（）=容水度（Wn）-持水度（Wm）（4）滲透系數(shù)透水好壞的主控因素：空隙大??；其次：空隙多少；另外：孔隙連通性?？障兜闹睆接?，重力水占有比例愈大，透水性愈好；空隙直徑愈小，有效空隙度相應(yīng)也小，結(jié)合水與毛細(xì)水等占有比例愈大，透水性愈差。在孔隙大小相等的條件下，孔隙度愈大，孔隙連通性愈好，透水性就愈好。巖石的透水能力不僅取決于平均孔隙直徑，而在很大程度上取決于最小孔隙直徑。3、含水層、透水層、隔水層與弱透水層（論述）（1）飽水帶中巖石根據(jù)其透水性和給水性分為：1）含水層：能透過并給出相當(dāng)水量的巖層。自然界中，礫卵石層、砂層、粉砂層、裂隙和巖溶發(fā)育的地

29、層都可以構(gòu)成含水層。2）透水層：只是透水而不儲(chǔ)存水的巖層。3）隔水層：不能透過也不能給出水量的巖層。粘土層、亞粘土層以及完整的致密巖石層屬于隔水層。4）弱透水層：含水層與隔水層之間，允許水以很低的流速通過，是一個(gè)半承壓地層。（2）含水層的形成應(yīng)具備三個(gè)條件：1）巖層應(yīng)具有儲(chǔ)存重力水的空間2）巖層具備儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)結(jié)構(gòu)3）具有充足的補(bǔ)給水源（3）含水層與隔水層之間沒有嚴(yán)格的界限（舉例）1）粗砂層2）泥質(zhì)粉砂3）粘土層4、按照地下水埋藏條件可將地下水分為包氣帶水、潛水和承壓水。按照含水介質(zhì)類型可將地下水分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。5、上層滯水：是存在于包氣帶中局部隔水層之上的重力水。6、潛水（簡

30、答P206）潛水是埋藏于地表以下、第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上且具有自由水面的含水層中的重力水。潛水要素：潛水面、含水層厚度、潛水埋藏深度、潛水位。潛水基本特征：1）補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致2）潛水動(dòng)態(tài)變化受氣候影響顯著3）潛水受污染風(fēng)險(xiǎn)大4）潛水面起伏與地形大體一致7、承壓水（簡答P207）承壓水是充滿在兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的水。承壓水要素：隔水頂板、隔水底板、承壓水含水層厚度。地下水承受靜水壓力而具有承壓性是承壓水的一個(gè)重要特征。承壓水基本特征:1）補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)分布不一致2）與大氣、地表水的聯(lián)系較弱，測壓水位動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定，變化的峰值與大氣降水的高峰期相比要滯后一般不易污染。水質(zhì)好壞取決于

31、承壓水的水循環(huán)積極程度。一旦受污染很難凈化8、地下水的補(bǔ)給來源可分為：降水入滲補(bǔ)給、.地表水補(bǔ)給、凝結(jié)水補(bǔ)給、來自其他含水層的補(bǔ)給以及人工補(bǔ)給等。9、地下水徑流包括徑流方向、徑流強(qiáng)度和徑流量。10、地下水徑流類型：暢流型、匯流型、散流型、緩流型、滯流型第九章1、地下水中主要?dú)怏w成分：。2、N2、CO2、CH4、H2S等(1) 氧：主要來自大氣地下水中溶解氧的含量通常在0-14mg/L之間。若其含量大于3.5mg/L,表明已處于氧化環(huán)境，可是許多有機(jī)物和無機(jī)物氧化。(2) 氮：主要來源于大氣，還來自生物體分解或變質(zhì)作用產(chǎn)生。N2單獨(dú)存在，通常表明地下水源于大氣，并處于還原環(huán)境的條件下。大氣中惰性

32、氣體與N2的比值是恒定的為0.0118。(3) 二氧化碳地下水中CO2含量通常在15-40mg/L,含量大小與地下水的溫度、壓力、pH值有關(guān)。(4) 硫化氫、甲烷地下水中出現(xiàn)硫化氫、甲烷，其意義與氧的出現(xiàn)相反，說明地下水處于有機(jī)質(zhì)存在的還原環(huán)境中，并有微生物參加。2、地下水中主要離子成分：主要陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-主要陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+低礦化度水中的常見離子：HCO3-,Ca2+,Mg2+高礦化度水中的常見離子：Cl-,Na+,K+中等礦化度的常見離子：SOINS總礦化度指地下水中所含各種離子、分子及化合物的總量，以mg/L表示。也稱總?cè)芙夤腆w。4、水的硬

33、度是水中鈣鎂離子含量多少的指標(biāo)。硬度可分為總硬度、暫時(shí)硬度、永久硬度。5、地下水化學(xué)成分的形成作用(論述一名詞與結(jié)果)地下水化學(xué)成分的形成作用主要有溶濾作用、濃縮作用、脫碳酸作用、脫硫酸作用、陽離子交替吸附作用等。(1) 溶濾作用1) 水的溶濾作用指在水與巖土的相互作用下，巖土中的一部分可溶物質(zhì)轉(zhuǎn)入地下水中。2) 長期、強(qiáng)烈溶濾作用的結(jié)果：早期：Cl-鹽最易溶于水，地下水以Cl-為主中期：水體中貧Cl-,繼續(xù)作用，較易溶SO42-鹽類被溶入水中，地下水中以SO42-為主晚期：形成的SO42-隨水流帶走，持續(xù)作用，地下水以低礦化度的HCO3-型為特征。結(jié)果：一個(gè)地區(qū)經(jīng)受的溶濾作用強(qiáng)度越大，時(shí)間越

34、長，地下水的礦化度就會(huì)越低。(2) 濃縮作用1)濃縮作用指地下水因蒸發(fā)失去水分，造成鹽類積累濃縮的作用。2)結(jié)果：往往形成高礦化度、以易溶離子為主的地下水(Cl-、Na+)(3) 脫碳酸作用(石鐘乳、石筍、泉華)1) 脫碳酸作用指由于CO2的溶解度隨溫度升高或壓力下降而減小，水中部分CO2從水中逸出，使水中的Ca2+、Mg2+和HCO3-形成碳酸鹽沉淀的作用。2) 結(jié)果：地下水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO2減少；礦化度下降(4) 脫硫酸作用脫硫酸作用指在還原環(huán)境中，當(dāng)?shù)叵滤泻杏袡C(jī)物時(shí)，微生物中脫硫細(xì)菌能將水中SO42-還原為H2S,使水中SO42-減少或消失的作用。1) 結(jié)果：地

35、下水中SO42-減少甚至消失；對井管有很強(qiáng)的腐蝕作用(5) 陽離子交替吸附作用陽離子交替吸附作用指由于巖石表面帶有負(fù)電荷，能夠吸附陽離子，當(dāng)?shù)叵滤畯膸r石空隙中流過時(shí)，在一定條件下，巖石顆粒吸附地下水中某些陽離子，而將原先吸附的陽離子轉(zhuǎn)移至地下水中，使地下水化學(xué)成分發(fā)生改變的作用。1) 應(yīng)用陽離子交替吸附原理改善水質(zhì)和土質(zhì)(6) 混合作用混合作用指在兩種或兩種以上不同化學(xué)成分、不同礦化度的地下水混合后，形成一種與原有兩種化學(xué)成分或礦化度全然不同的地下水的作用。2)(7) 人類活動(dòng)在地下水化學(xué)成分形成中作用1) 改善水質(zhì)：通過開采地下水使水位下降，減少地下水的蒸發(fā)，灌水洗鹽，消除鹽漬化使水質(zhì)惡化：

36、地下水污染；地下水位上升，鹽漬化；地下水水位下降，海水入侵6、庫爾洛夫表示式法庫爾洛夫表示式法是用分式形式表示水的化學(xué)成分的一種方法。即將毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)10%離子均列入分式，按從小到大的順序在分子位置上排列陰離子，分母位子上排列陽離子，百分含量值放在離子的右下角，而將原子數(shù)移往右上角，如HCO3毫克量占50%,寫作hco50。定名：毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)25%的陰陽離子參與水的定名，通常陰離子在前，陽離子在后，含量大者在前，小者在后。7、三線圖示法(P238)三線圖示法又稱皮伯三線圖解法。8、常用的水化學(xué)分類：舒卡列夫分類(簡單看P239)定名方法：陰離子在前，陽離子在后，含量多者在前，含量少者在后。

37、優(yōu)點(diǎn)：簡單易用缺點(diǎn)：人為因素過大第十章1、水力坡度是沿滲透途徑的水頭降低值與相應(yīng)滲透途徑長度之比值。即：i=H/L2、地下水運(yùn)動(dòng)的基本定律(三個(gè)公式)(1) 達(dá)西定律(線性滲透定律)其中：H-在滲流途徑L長度上的水頭損失(m)L滲流途徑長(m)K一滲透系數(shù)(m/d)達(dá)西定律是在穩(wěn)定條件下得到的，但是在非穩(wěn)定流中，達(dá)西定律仍適用，只是這時(shí)表示為某一時(shí)刻的滲流速度與水力坡度之間的關(guān)系。只有當(dāng)雷諾數(shù)小于110時(shí)的地下水層流運(yùn)動(dòng)才符合達(dá)西定律。自然界地下水的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度是遲緩的，其雷諾數(shù)一般不超過1,因此絕大多數(shù)天然地下水的運(yùn)動(dòng)仍然服從達(dá)西定律。vKeJi(2) 非線性滲透定律在湍流運(yùn)動(dòng)條件下，地下水

38、的滲透服從哲才公式：其中：Ke湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)的滲透系數(shù)有時(shí)地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)介于層流與湍流兩種運(yùn)動(dòng)形式之間，稱為混合流。混合流用斯姆萊蓋爾公式表示其中：m一介于1-2之間。當(dāng)m=1時(shí)，即為達(dá)西公式；當(dāng)m=2時(shí)，即為哲才公式。第十一章1、根據(jù)含水層的空隙性，把地下水分為三大類：孔隙水、裂隙水和巖溶水2、孔隙水是賦存和運(yùn)動(dòng)于第四紀(jì)松散沉積物中和部分前第四紀(jì)未膠結(jié)松散巖層或半膠結(jié)巖層中的重力水，它是主要的供水水源。河谷沖積層中、洪積扇中、黃土層中、濱海沉積層中3、河谷沖積層中的地下水(簡答或小題P294)階地：河流下切侵蝕，使原生河床底部超出一般洪水水位之上，呈階梯狀分布在河谷谷地的地形。河漫灘：河槽一側(cè)

39、或兩側(cè)，洪水期被淹沒，中水時(shí)露出的灘地。侵蝕階地、河漫灘、基座階地、堆積階地(1) 河流上游山區(qū)河谷沖積層中的地下水特征：含水層透水性好，厚度小，分布范圍不大大氣降水與山區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給埋藏深，水質(zhì)好，低礦化度水水量不大，季節(jié)性變化，小型供水水源(2) 河流中游河谷沖積層中的地下水河漫灘和多級(jí)階地低階地：沉積厚度大，沖積物具有類似河漫灘雙層結(jié)構(gòu)，補(bǔ)給、徑流條件好，水質(zhì)好高階地：透水性，水質(zhì)較差，儲(chǔ)水條件不好(3) 河流下游平原沖積層中的地下水沖積物厚，常出現(xiàn)粗粒與細(xì)粒構(gòu)成的互層，多層含水層沿河流向入?？诜较?，含水層中的細(xì)粒沖積物逐漸增多，地下水位埋深逐漸變小，水的礦化度逐漸增高。小結(jié)：河谷沖積層中都能蓄積地下水，含水層透水性和水質(zhì)良好，一般水位埋深較淺，地下水類型主要是孔隙水，補(bǔ)給來源主要是大氣降水、山區(qū)基巖裂隙水和河水，地下水動(dòng)態(tài)特征變化較大。尋找地下水的主要地段：古河床的砂礫石帶；傍河的富水地段4、洪積扇中的地下水(論述)洪積物：由季節(jié)性集中暴發(fā)的洪流所攜帶的物質(zhì)在山前堆積而成。洪積扇：洪積物以山口為中心向平原呈放射狀展開，近似半錐體，稱為洪積扇。典型的洪積扇，由山區(qū)平原：河道洪流速度由大r小，水流由集中流分散流水的搬運(yùn)能力由大小(急劇下降)，所攜帶物質(zhì)大量堆積-共積扇。地形上：山區(qū)平原：陡r緩顆粒大?。河缮软斊皆捍?細(xì)：