水文地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、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：以沒有氣體存

2、在的絕對真空作為零點來計量的壓強稱絕對壓強，用p表示。p=p -p（a）， p（a）當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭娤鄬簭姡喊岩粋€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值 稱相對壓強，用p表示。跡線：液體質(zhì)點運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

3、網(wǎng)的應(yīng)用（意義）：1）確定水頭和滲透壓強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，堅硬巖石中的裂隙和可溶性巖石中的溶隙?？紫叮核缮r石是由大小不等、形狀各異的顆粒組合而成的，顆粒之間或

4、顆粒集合體之 間的空隙?？障叮汗探Y(jié)的堅硬巖石（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)水流長期溶蝕擴展而形成的空隙松散巖石孔隙率的大小有關(guān)的因素：巖石的分選性巖石的密實程度巖石顆粒形 狀巖石的膠結(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：氣態(tài)水：即水汽存在于未飽水的巖石空隙中。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。毛細(xì)水：賦存在地下水面以上毛細(xì)空隙中的水。 重力水：重力影響大于吸引力，能在自身重力影

5、響下運動的水。固態(tài)水：當(dāng)巖石的溫 度低于水的冰點時，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

6、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 好的補給水源和補給條件地下水按埋藏條件分：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。 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。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：有一個自由的水面，僅承受大氣壓力補給區(qū)與分布區(qū) 是一致的水溫，水質(zhì)，水量受氣候影響，季節(jié)性變化易于遭受污染是很好的供水 水源。承壓水:沒有自由水面補給區(qū)遠小于分布區(qū)氣象要素的變化對其影響較小， 較穩(wěn)定不易受地面污染供水水源，衛(wèi)生可靠，水量穩(wěn)定工程建設(shè)中其水頭壓力能 引起基坑突涌

7、，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。包氣帶和飽水帶運動的區(qū)別：1）飽水帶水運動取決于重力勢，包氣帶水運動則取決于 重力勢和毛細(xì)勢。2）飽水帶任一點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)：指地下水的補給，徑流與排泄的全過程。a）補給：含水層自外界獲得水量的作用。補給

8、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)和人工補給和其他含水層補給。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：指在一點范圍一點時間內(nèi)，地下水水量，溶質(zhì)含量及熱量等的補給和消耗 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：02, N2，CO2，H2O和CH4，咦前三種為

9、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)

10、地下水與巖石 顆粒接觸時，顆粒可以吸附地下水中的某些陽離子，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Ca Mg離子的含量地下水化學(xué)成分分析：簡分析，全分析和專項分析?？紫端褐嘎癫睾瓦\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

11、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給，含水層透水性強、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)酰宦裆钜沧儨\，當(dāng)潛 水運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)

12、粉砂的互層組成，地下水因為受到蒸發(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

13、：氣候條件，地質(zhì)環(huán)境，地理條件，地形巖溶水的基本特點是：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)的運動，又有導(dǎo)水通道與蓄水網(wǎng)絡(luò)之間的相互補排運動。4）水質(zhì)水量 動態(tài)受巖溶發(fā)育程度的控制，在強烈發(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，不斷促進含水空間的演化。巖溶水的運動特征是：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：按補給水源可分為：1）下降泉：

14、由上層滯水和潛水補給，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?隔水層隆起以及阻水?dāng)鄬幼钃醯纫蛩兀沟叵滤\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。研究泉的實際意義：1）通過巖

15、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，可以判斷其補給水源類型4）泉的標(biāo)高反應(yīng)當(dāng)?shù)氐叵?水位的標(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，如果所有點的滲透系數(shù)不隨空間坐標(biāo)的變化而改變，則稱

16、均質(zhì)巖層，反之，則稱非均質(zhì)巖層。b）各向同性巖層：滲流場中某一點的滲透系數(shù)與滲流方向無關(guān)，即在同一點不同方向 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滲流的分類：根據(jù)滲流的運動要素是否隨時間變化來劃分：穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流。根 據(jù)滲流是否具有自由表面：有壓流與無壓流根據(jù)水的質(zhì)點是否呈有秩序的運動：層流 與紊流根據(jù)滲流速度沿流程是否變化:均勻流與非均勻流根據(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)定運動：地下水的運動要素不隨時間的改變而變化，反之稱非穩(wěn)定流。潛水迪水：河渠水位或庫水位的抬高，會引起潛水位相應(yīng)抬高，稱潛水迪水降落漏斗：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，抽水井中的