水文学课后答案

5.1什么是岩石的孔隙性，自然界岩土的空隙有哪几种，各有什么特点，衡量指标是什么？构成地壳的岩石存在着数量不等，大小不一形状各异的空隙孔隙松散岩石有大小不等的颗粒组成的松散沉积物的孔隙率，受颗粒大小、分选程度、颗粒形状、胶结程度等影响。n=Vn/V*100%裂隙存在于坚硬岩石的裂缝状孔隙坚硬岩石中裂隙的长度、宽度、数量、分布及连通性等各地差异很大，与孔隙相比具有明显的不均匀性。nT=VT/V*100%nT=L*b/F*100%溶隙或溶穴可溶岩中的各种裂隙，在流水长期的溶蚀作用下形成的一种特殊空隙（指标公式）KK=VK/V*100%5.2岩石中存在哪些形式的水？各有什么？各有什么特点？（1）组成岩石矿物中的矿物结合水：沸石水结晶水和结构水（2）存在岩石空隙中的水：结合水、重力水、毛细水、固态水和气态水。结合水松散岩石颗粒表面和坚硬岩石空隙壁面，因分子引力及静电作用力而具有表面能，能牢固地吸附水分子，在颗粒表面和空隙壁面形成的水膜，不能在自身重力的作用下自由运动（薄膜水、吸着水）重力水重力对他的影响大于固体表面对他的吸引力，因而能在自身中立下影响运动毛细水由表面张力产生的毛细现象气态水与大气中的水汽联系紧密，在一定的温度和压力条件下，与液态水相互转化。固态水岩石温度低于0度，空隙中的液态水转化为固态水5.3何为岩石的水理性质？包括哪些内容？各用什么衡量指标及相互间有何关系？（1）容水性指岩石容纳一定水量的性能。在数量上用容水度表示（2）持水性指岩石依靠水分子引力和毛细力，在重力作用下其岩石仍能保持一定水量的性能。在数量上以持水度表示（3）给水性当地下水位下降时，其下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的水在重力作用下，从原先赋存的空隙中释出。在数量上用给水度表示（4）透水性岩石可透过水的性能。定量指标透水系数5.4何谓含水层、含水带、含水岩组、含水岩系？它们在生产实践中有什么用途？含水层指能透过又能给出重力水的岩层（1）有储水空间（2）有储存地下水的地质构造条件（3）有良好的补给水源和补给条件5.5什么是潜水?有哪些特征？潜水是埋藏于地下地下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的中重力水。（1）由于潜水面之上一般无稳定的隔水层存在，因此具有自由表面，为无压水。（2）潜水在重力作用下，由潜水位较高处向潜水位较底处流动，其流动的快慢取决于透水层的渗透性能和水力坡度。（3）潜水透过包气带与地表相连通，大气降水、凝结水、地表水通过包气带的空隙通道直接渗入补给潜水，所以一般情况下，潜水的分布和补给区是一致的。（4）潜水的水位、流量和化学成分都随着地区和时间不同而变化。5.6什么是承压水？有哪些特征？与潜水有何区别？充满于两稳定隔水层之间的含水层中的水称承压水由于承压水具有隔水顶板，它具有与潜水不同的一系列特点（1）当钻孔揭露承压含水层时，在静水压力作用下，初见水位（顶板高程处）与稳定水位不一致。（2）在一般情况下，承压水的分布区与补给区不一致，因为承压水具有隔水顶板，大气降水与地表水不能处处补给它，承压水的补给区往往位于地势较高的出露处。（3）由于承压水是由补给区流入广大的承压区，再向低处排泄，故承压水的出水量，水质，水温等受当地气候的影响较小，随季节的变化也不明显。（4）承压水手地表污染少。5.7承压水等水位线图有何用途？承压水面通常用等水压线图表示，它是根据相近时间测定的各井孔的测压水位标高资料绘制的，等水压线形状与地形等高线形状无关。利用等水压线可确定流向和水力坡度；如果与等水压线图上绘有地形等高线和承压水隔水顶板等高线配合，可以确定承压水的承压水头和水位埋藏深度。根据这些可选择适宜的地下水开采地段。5.8何谓地下水补给？地下水获取补给的来源有哪些？含水层自外获得水量的作用成为补给。地下水的补给来源：（1）大气降水入渗补给：大气降水到达地面后，通过岩石的裂隙和土壤孔隙渗入地下。（2）地表水入渗补给：江河、湖海、水库、池塘、水田等，这些地表水附近，地下会有可能获得地表水的补给。（3）水汽凝结补给：当土层中的空气湿度达到饱和时，在岩石表面可形成重力水，重力水可下渗补给地下水。（4）人工补给：一是有人类活动的某些生产活动而引起的地下水补给。二是人们有意识地专门修建地下水回补工程，将地表水引入或灌入地下。5.9何谓地下水排泄？地下水排泄有哪些方式？含水层谁去水量的过程称为排泄（1）泉水排泄：地下水只要在地形、地质、水文地质条件适当的地方，都可以以泉水的形式涌出地表。（2）向地表水排泄:地下水向地表水排泄是在地下水位高地表水位时出现。（3）蒸发排泄：地下水通过土壤蒸发、植物蒸发而消耗的过程。5.10何谓地下水的径流模数？每平方千米含水层面积上地下水径流量为每秒若干升表示M=Q*10~3/F*365*86400M--地下水径流，模数L/（s*km~2）Q--地下水年径流量，m~3/aF--含水层面积，km~25.11天然条件下，地下水的补给、径流、排泄之间有何关系？山区的潜水属于渗入-径流型循环，即水量基本不消耗于蒸发，径流排泄可看作唯一的排泄方式：补给量=径流量=排泄量平原区浅层地下水接受降水及地表补给，部分消耗于蒸发，部分消耗与径流排泄，为入渗-蒸发、径流型循环。在气候干旱，地势地平地区，径流很弱，为入渗-蒸发型循环：补给量=排泄量，径流量补给量（排泄量）6.1为什么研究地下水的物理性质和化学成分？地下水的物理性质和化学成分是地下水与环境（自然地理、地质背景及人类活动）长期相互作用的产物，能够真实反映地下水的形成环境，和形成过程，有助于阐明地下会的起源、形成和分布规律，重塑一个地区的水文地质历史。实际意义：在利用地下水作供水源时，不同部门对水质有不同的要求（如饮用水不含对人体有害的物质，锅炉水要求硬度低等），为此要进行水质评价；对各种工程建筑的工程地质勘查评价时，需要了解地下水对混凝土等建筑材料的腐蚀性；含大量盐类或富集某些稀有元素（Br、I、B、Sr等）的地下水是宝贵的工业原料;某些具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义；利用地下水的异常，可以确定矿床或污染源的位置。但是，地下水的使用不当坑引起地下水水质恶化，土壤盐碱化等危害。6.2氯化物最易溶解于水中，而为什么多数地下水中检出的是难溶的碳酸盐和硅酸盐成分？开始阶段，氯化物最易于由岩层转入水中，而成为地下水中主要化学组分。随着溶滤作用延续，岩层含有的氯化物由于不断转入水中并被水流带走而贫化，相对易溶的硫酸盐成为迁入水中的主要组分。溶滤作用长期持续,岩层中保留下来的几乎只是难溶的碳酸盐及硅酸盐，地下水的化学成分当然也就以碳酸盐及硅酸盐为主了6.3产生浓缩作用必须具备哪些条件？长期发生浓缩作用会产生什么后果？在干旱，半干旱地区的平原和盆地的低洼处，地下水埋藏不深，蒸发成为地下水排泄的主要方式。由于水分不断蒸发，盐分仍留在地下水中，使地下水的矿化度不断增加，才会产生浓缩作用。长期结果:一方面使地下水的矿化度增高，朝盐化方向发展。同时，由于地下水矿化度增高，溶解度较小的盐类便会相继的沉淀而出，从而引起地下水化学成分的改变。（如，HCO3-为主的地下水，经浓缩作用后HCO3-达到饱和状态便会沉淀析出，碳酸盐类便不能再溶解，而硫酸盐和氯化物却仍可溶解，是地下水以硫酸盐甚至氯化物为主要成分）6.4计算题6.5计算题7.6地质构造与地下水富集有何关系？地质构造与地下水的储存有着密集的关系，地质构造会为地下水的富集提供条件7.7断裂构造如何制约着地下水富集？（1）角砾岩、压碎岩带富水：发生在脆性岩石的张性和张扭性断层，其断层破碎带的构造带，一般有碎块断层角砾岩和压碎岩构成，结构疏散、充填物少、富水性比两侧强，布井时应选在断层上盘，以揭穿断层带中央的角砾为宜。（2）断层影响带富水:压性和压扭性断层破碎带的构造岩带，多为糜棱岩、断层泥构成，透水性差，贫水或无水。在构造岩两侧断层影响带内，裂隙密集，透水性强，含水丰富。（3）断层交汇带富水：不同方向或不同层次断裂的交叉或汇合部位，岩石破碎，断层影响带发育，易形成富水。（4）断层岩块富水：当断层组存在时，各条断层之间的岩块、裂隙发育，易形成富水带，尤其在厚层脆性岩中。7.8岩溶水（喀斯特水）的特征表现在哪些方面？（1）岩溶水的分布特征：（2）岩溶水的补、径、排特征：（3）岩溶水的水化学特征：7.9泉是如何形成的？有哪些类型？研究算泉有何实际意义？答（1）形成：泉是在一定的地形、地质和水文地质条件有机组合的产物。（2）根据补给源分类：上升泉河下降泉。根据泉的出露原因分类：侵蚀泉、接触泉、溢出泉、断层泉。（3）研究泉的实际意义：泉的特征的研究可以反映地下水的一系列特征。例如泉涌水量大小反映富水程度；泉出露标高代表地下水位的标高；泉水运动的特征及动态，反映地下水位的类型；泉的分布反映含水层补给和排泄区的位置；泉水化学特征代表含水层的水质特点；泉水温度可以反映地下水的埋藏条件；此外泉的出露特征有助于判断地质构造等。尤其一些大泉，常是主要的甚至唯一的供水源地。有的泉群可成为旅游资源。8.1有效孔隙度与孔隙度、给水度有何关系？（1）有效孔隙度小于孔隙度（2）由于重力释水时孔隙中还保持结合水和孔角毛细水乃至悬挂毛细水，所以有效孔隙度大于给水度。（3）对于孔隙大的岩石三者大致相等8.2地下水能从压力小处向压力大处运动么？为什么？总水头——单位重量液体所具有的总的机械能，简称水头，水力坡度——dH/dn（梯度），方向沿着等水头线的法线方向指向水头降低的方向的矢量定义为水力坡度，记为J8.3弹性释水的物理实质是什么？与重力疏干排水有何区别？由于水头降低引起的含水层释水现象称为弹性释水，表示面积为1m2、厚度为1m（即体积为1m3）的含水层，考察当水头下降lm时释放的水量；一般假设弹性释放是在瞬时完成的，并假设μ*不随时间变化。潜水含水层的重力疏干则不同，地下水位下降所引起的水量释放有一个过程。8.4在计算地下热水运动时，是否能把渗透系数K当作代表岩层透水性的常数，为什么？渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中空隙、裂隙的数量、规模及连通情况等，并可在室内根据达西定律测定，与液体的性质无关.8.5流网对解决稳定渗流问题有很大的实用意义，对非稳定渗流问题有意义吗？为什么？由于流网为流线和等势线互相正交所形成的网状图形；在非稳定刘中，流线是不断变化的，只能给出某一瞬间的流线图，因此，只有对稳定流问题中，流线才恒定，流网才有实际意义8.6承压水运动的基本微分方程中，没有含水密度p,为什么说它反应了承压含水层中地下水运动的质量守恒关系？它表明单位时间内流入、流出单位体积含水层的水量差等于同一时间内单位体积含水层弹性释放（或弹性贮存）的水量。它还通过应用Darcy定律反映了地下水运动中的能量守恒与转化关系。可见，基本微分方程表达了渗流区中任何一个“局部”都必须满足质量守恒和能量守恒定律。各向异性承压含水层地下水三维流的基本微分方程物理意义：单位时间内流入、流出单位体积含水层的水量差等于同一时段内单位体积含水层弹性释放（或弹性储存）水量。反映地下水运动的质量守恒关系以及能量转化关系。8.7边界上的泉一般作为什么边界条件？如在开采过程中泉水可能被疏干，还能作为边界么？通过实际观测可以得到边界上的泉单位面积（二维空间为单位宽度）上流出时的流量q时，因此泉可以作为第二类边界或给定流量的边界。泉水疏干后，相当于各点在每一时刻的水头都是已知的，此时这部分边界可作为第一类边界8.8计算题8.9计算题9.1计算题9.2计算题9.3计算题9.4计算题9.5计算题10.1当一口抽潜水井抽水时，在井周围观测孔中的水面是高于还是低于该处的潜水面？试解释其原因。同一时刻在潜水井流的观测孔中测得的平均水位降深值总是大于该处潜水面的降深值原因：10.2井损和水跃的概念有何不同？承压水水井和潜水井都同时存在井损和水跃吗？潜水井抽水时，井内水位和井壁水位只有当降深教小时才有可能一致，当抽水降深较大时，抽水井中的水位低于井壁处的水位，井壁处产生渗出面，这种现象亦称为水跃，井中和井壁水位之差