水文地质学复试题

名词解释地下水系统：由边界围限的、具有统一水力联系的含水地质体,是地下水资源评价的基本单位。具有水量、水质输入、运移和输出的地下水基本单元及其组合。普遍认为地下水系统是水文循环系统的一部分,由输入、输出和水文地质实体三部分组成。含水层：凡透水性能好空隙大的岩石以及卵石、粗沙、疏松的沉积物、富有裂隙的岩石，岩溶发育的岩石均可为含水层。隔水层：重力水流不能透过的土层或岩层。如粘土、重亚粘土以及致密完整的页岩、火成岩、变质岩等。、均质：土类相同，土的状态也相同的土。非均质：土类及土的状态均不相同的土。流线迹线：某流体质点在不同时刻运动位置的连线称为迹线渗透系数：在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度画图线性渗透规律（达西定律）、接触下降泉论述地面下降的成因：大面积的地面下沉现象。造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型方面也应有所不同。另外，根据地面沉降发生的原因还可分为：（1）抽汲地下水引起的地面沉降；（2）采掘固体矿产引起的地面沉降；（3）开采石油、天然气引起的地面沉降；（4）抽汲卤水引起的地面沉降；（5）地面下施工如地铁施工引起的地面沉降。、如何测渗透系数、：渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。常水头法测渗透系数k1.实验室测定法目前在实验室中测定渗透系数k的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和变水头法两种。常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。如图：试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开水阀，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后，量测经过一定时间t内流经试样的水量V，则V=Q*t=ν*A*t根据达西定律，v=k*i，则V=k*（△h/L）*A*t从而得出k=q*L/A*△h=Q*L/(A*△h)常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化，其装置如图：变水头法测渗透系数水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差△h1，经时间t后，再测记终了水头差△h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数k的表达式。设试验过程中任意时刻t作用于两段的水头差为△h，经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为dVe=－adh式中a为玻璃管断面积；右端的负号表示水量随△h的减少而增加。根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：dVo=k*i*A*dt=k*（△h/L）*A*dt式中，A——试样断面积；L——试样长度。根据水流连续原理，应有dVe=dVo，即得到k=（a*L/A*t）㏑（△h1/△h2）或用常用对数表示，则上式可写为k=2.3*（a*L/A*t）lg（△h1/△h2）2.野外现场测定法渗水试验(infiltrationtest)一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易方法。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。试坑法是在表层干土中挖一个一定深度（30-50厘米）的方形或圆形试坑，坑底要离潜水位3-5米，坑底铺2一3厘米厚的反滤粗砂，向试坑内注水，必需使试坑中的水位始终高出坑底约10厘米。为了便于观测坑内水位，在坑底要设置一个标尺。求出单位时间内从坑底渗入的水量Q，除以坑底面积F，即得出平均渗透速度v=Q/F。当坑内水柱高度不大（等于10厘米）时，可以认为水头梯度近于1，因而K(渗透系数)=V。这个方法适用于测定毛细压力影响不大的砂类土，如果用在粘性土中，所测定的渗透系数偏高。单环法是试坑底嵌入一个高20厘米，直径35.75厘米的铁环，该铁环圈定的面积为1000平方厘米。铁环压入坑底部10厘米深，环壁与土层要紧密接触，环内铺2一3厘米的反滤粗砂。在试验开始时，用马利奥特瓶控制环内水柱，保持在10厘米高度上。试验一直进行到渗入水量Q固定不变为止，就可以按下式计算渗透速度：v=Q/F，所得的渗透速度即为该松散层、岩层的渗透系数值。双环法是试坑底嵌入两个铁环，增加一个内环，形成同心环，外环直径可取0.5米,内环直径可取0.25米。试验时往铁环内注水，用马利奥特瓶控制外环和内环的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根据内环取的的资料按上述方法确定松散层、岩层的渗透系数值。由于内环中的水只产生垂直方向的渗入，排除了侧向渗流带的误差，因此，比试坑法和单环法精确度高。内外环之间渗入的水，主要是侧向散流及毛细管吸收，内环则是松散层和岩层在垂直方向的实际渗透。当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时，可按下式精确计算渗透系数（考虑了毛细压力的附加影响）：K(渗透系数)=QL/F(H+Z+L)。式中：Q-----稳定的渗入水量(立方厘米/分)；F------试坑内环的渗水面积(平方厘米)；Z-----试坑内环中的水厚度(厘米)；H-----毛细管压力（一般等于岩土毛细上升高度的一半）(厘米)；L-----试验结束时水的渗入深度（试验后开挖确定）(厘米)浓缩作用地下水化学成分演化从等水位线图能看出什么信息地下水化学作用的类型岩溶作用的条件达西定律以及使用条件：Q=KFh/L式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗透系数。达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际工作中我们还要注意达西定律的适用范围。大量试验表明，当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，渗透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图2(a)所示。粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果如图2(b)所示,由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流,v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式——紊流,这时v-i关系呈非线性变化,达西定律不再适用。流网剖面图水文地质学的任务和研究方法，水文地质调查的内容和方法，矿床充水的条件