水文地质学基础练习 (答案)

1《水文地质学基础》能力拓展练习班级：学号：姓名：2一、阅读以下材料，分别说明A、B两区的气候类型并比较两种气候类型对地下水的影响。（1）A区处于黄土高原地带，气候变化显著，属温带大陆季风气候气候。年平均气温9.9℃，最高气温35℃，最低气温-19.8℃。年降水量分配极不均匀，多集中在六、七、八三个月，多年平均降水量为567.2mm，最大年降水量767.4mm（2003年），最小年降水量385.4mm（2004年）。最大年蒸发量2346.4mm，最大冻土深度61cm。全年风向夏季多东南风，冬季多西北风。（2）B区为温带季风区海洋～大陆性气候气候，四季分明。据气象站1959年1月到1998年11月的观测资料：年平均气温13.5℃，月平均最高气温34.3℃(1957年7月)，日最高气温41.6℃(1960年6月21日)，月平均最低气温-9.8℃(1963年1月)，日最低气温-19.4℃(1964年2月18日)，多年来最低平均气温月为1月，平均气温-2℃，平均最高气温月为7月，平均29℃。年平均降雨量677.17mm，年最大降雨量为1186.0mm(1964年)，年最小降雨量为347.90mm(1988年)，日最大降雨量177.1mm(1965年7月9日)，降雨多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，时有春早。年平均蒸发量1728.27mm，年最大蒸发量2228.2mm(1960年)，年最低蒸发量1493.0mm(1984年)。春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，最大风力8级，平均风速为2.3m／s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.3lm。说明：本题通过实际材料向学生说明气候因素对地下水的影响。本题主要从降水量、蒸发量等要素说B区比A区降水量丰富，蒸发量小，更有利于地下水形成。本题中A区实际是山西省潞安矿区，B区实际是山东省济宁矿区。3二、下图为某地综合柱状图，请分析各含水层的介质类型，这些含水层是否可以划分含水层组。新生界界系下盒统炭组系界统第二中上组统原状柱水文地质特征地层厚度含隔水层编号厚度含一0-51.9725含四0-100.639.23系古近系侏罗系石迭含六含七山西组八含太群奥系子组盒石下92.60-198.2五含隔三58-10780含三含二20-5234隔一二隔6-6445177-365-3014以灰绿青灰色粘土，钙质粘土为主，上部分布泥灰岩1～2层。第600米以上6.30-24.6017.06以绿黄色砂质粘土及粘土为主，底部局部钙质富集，为良好的隔水层。907062组沟家马下古生界陶群溪本统中上统石系150-1702-1696-126111256544生古上中生界上统下统106550-100四126-30396-155上部：乳白色泥灰岩，呈破碎硬块。三隔水层厚58～107米，平均厚80米。除孔庄井田东部受古地形影响显变薄外，全区稳定。q=0.0000629升/秒·米，k=0.000045米/日透水性性极微，为本区重要隔水层。四含下段：为含粘性土砂砾层，由不同砾径砾石，各种砾径的砂组成。四含上段：由土棕黄色砂性土和青灰白，棕红亚粘土，粘土组成。中上部：为浅灰色～深灰色细粉砂岩，成分为石英。下部：为暗紫三含含水性不均。q=0.163～1.109升/秒·米，k=1.52～3.90米/日，水薄层细粉砂层。为较好的隔水层。以棕黄～灰绿、黄色砂质粘土为主，含水性弱中等q=0.0011～0.156公升/秒米，k=0.00076～2.025米/日,红色砾岩，分选差，钙质胶结。成分主要为石灰岩，白云岩。本含水组量泥质岩，胶结物为泥质及砂质，为一弱含水层，局部地区构造裂隙发P15以上：以浅灰，灰绿色粉砂岩、细砂岩为主，见中粗砂岩及少P15～P14:以灰绿、紫红色粉砂岩，泥岩为主，砂岩次之，夹1～2，为泥质和砂质胶结。为一弱含水层。局部裂隙发育地段，有泥浆漏失P13～P11：为暗色等杂色泥质岩，次之粉砂岩及中细砂岩等。泥质岩隔水性良好。深部岩性致密完整裂隙较少，个别地段（如Ⅳ6）裂隙发育，钙质胶结的砂岩，裂隙有溶蚀现象，泥浆漏失量较大。P11～P10：以暗灰紫色泥质岩为主。下段以粉砂岩为主，岩性较完整，节理、裂隙不发育，个别地点裂隙发育，造成泥浆漏失现象，漏水量1.5～2.33立方米/时，一般情况下属隔水性能较好的岩层。第六含水层段的含水性一般很弱。q=0.000423～0.00342升/秒·米，k=0.0016～0.0046米/日，为重碳酸氯化物水。补给条件不良，易被疏干。P10～P8：以砂岩，粉砂岩等组成。岩性完整，节理裂隙不发育，泥浆漏失量一般在0.25立方米/时。裂隙发育，漏失量1.2～3.86立方米。P8～P6：为灰白色细中粒石英砂岩，富含菱铁质，浅部裂隙较发育。并在个别地段发生泥浆漏失现象（如I10孔消耗量为6立方米/时）。P6～P3：为各种粒度砂岩，粉砂岩为主。P6煤层下部发育，有紫色铝质泥岩，露头构造附近，裂隙较发育，个别地段泥浆漏失量0.25～0.50立方米/时。第七含水层富水性很弱，Ⅳ线以南，q=0.00012～0.00035公升/秒·米，k=0.00023～0.00058米/日，Ⅳ线以北，q=0.000418～0.000893升/秒·米，k=0.00054～0.001米/日，为重碳酸硫酸性水。以灰～暗灰色细砂岩为主，并与叶片状薄层粉砂岩组成互层，层位比较稳定，岩性较致密完整，厚度一般在60米以下，抽水结果：q=0.000122～0.000418公升/秒·米，k=0.00023～0.00054米/日，透水性极弱，是P3～C3间的一层极良好的隔水层。太原统地层总厚约达160余米，共夹灰岩11～13层，厚约60余米，有酸性浅成流纹岩侵入。上部地层厚约50米，以灰～灰黑色中粒砂岩为主。中部地层厚约80米，以灰白～灰黑石灰岩为主。共7层，总厚48米左右，为本统主要含水层。上部地层厚37米余，以灰黑、灰绿色粉砂岩，砂岩为主。灰岩在露头和浅部喀斯特裂隙溶洞发育，向深部逐渐减弱。浅部含水较富，抽水结果：q=0.392～0.73升/秒·米，k=1.14～1.69米/日，深部q=0.0121～0.0132升/秒·米，k=0.021～0.059米/日，水位标高20.90～22.62米，水化学类型为硫酸氯化物水。正常情况下对二迭系煤层不能造成直接充水关系，仅在灰岩含水层与煤层成断层接触时，才能造成接的水力联系。下部属潜水—弱承压含水层，含水性中等，水化学类上部：为浅灰黄色细粉砂。下部：为黄色中砂，细砂层。q=1.417～2.594升/秒·米，k=4.77～10.95米/日，水位标高23.29～23.7米，水化学类型重碳酸或重碳酸硫酸盐水。受区域经流和区域大气降水补给.中厚层白云质石灰岩，岩性致密，坚硬。风化露头带喀斯特裂隙溶洞较发育，含水性较好，往下逐渐减弱。抽水结果：q=0.019～0.897升/秒·米，k=0.015～4.68米/日，水位标高6.8米，水化学类型为重碳酸硫酸盐水。永久硬度30°H上部为潜水含水层，水量较小，受大气降水补给，和地表水有直型为重碳酸盐水，受地区径流和地区降水补给与第二含水层组混合。下部：以浅肉红黄色细砂为主。位标高10.40米，水化学类型为重碳酸盐水。水位南：-58.9，北：15.05-41.45，水质为硫酸氯化物型。主要分布在井田东北部，含水性强。K=0.326～6.834，q=0.029～4.378升/秒·日，水位标高-1.9～-45.40，水质类型为硫酸氯化物型，第五P14～P13：以粉砂岩，泥质岩为主，夹有中粒砂岩，偶见粗粒砂岩层中、细粒砂岩。以泥质，砂质胶结，局部节理裂隙发育，在孔庄井田曾发生泥浆漏失现象，消耗量为1.34～1.7立方米/时，含水性不均。条件不良和水量很小，易被疏干。个别地点的微弱充水，因补给含水层与第四含水层与煤系有直接联系。育，曾发现泥浆漏失现象（如孔庄东北Ⅶ6孔等）现象，漏量1.42～321立方米/时。对矿井的直接充水。子新近系4说明：本题主要通过一个实际水文地质柱状图，让学生了解实际情况中含水层和隔水层是如何划分的，并了解孔隙、裂隙、溶隙三种不同类型的含水层。本例中，从上到下共划分了8个含水层，可向学生逐一介绍。本例中，一含到四含为孔隙含水层，也可划分为一个含水层组，为第四系松散含水层组；五、六、七含为裂隙含水层，其中六、七含可划分为一个含水层组，为煤系砂岩含水层组。八含为岩溶含水层，其下奥灰也不岩溶含水层。三、对以下四个表中数据，说明了水文地质学中的哪些理论？松散岩石孔隙度数值表岩石名称砾石砂粉砂粘土泥炭孔隙度25～4025～5035～5040～7080松散岩石持水度数值表岩石名称粗砂中砂细砂极细砂亚粘土粘土颗粒大小mm2～0.50.5～0.250.25～0.10.1～0.050.05～0.002＜0.002最大分子水容度,%1.571.62.734.7510.844.85常见松散岩石的给水度岩石名称粘土亚砂粉砂细砂中砂粗砂砾砂细砂中砾粗砾平均给水度%27821262725252322松散岩石渗透系数经验值岩性渗透系数，m/d岩性渗透系数,m/d亚粘土0.001～0.10中砂5.0～20.0亚砂土0.1～0.50粗砂20.0～50.0粉砂0.50～1.0砾石50.0～150.0细砂1～5.0卵石100.0～500.05说明：（1）松散岩土的孔隙度与岩土颗粒大小有关，粒径越小，孔隙度越大；（2）岩土的持水度主要是结合水持水度，与颗粒的比表面积有关，颗粒粒径越小，比表面积越小，持水性越强。（3）给水度主要与岩土的孔隙大小有关，岩土的颗粒粒径越大，孔隙越大，给水度越高。（4）渗透系数主要也与岩土的孔隙大小有关，岩土的颗粒粒径越大，孔隙越大，渗透系数越大。（5）渗透系数主要与给水度关系较大，与持水度负相关。四（1）如图示，有一潜水含水层由均质砂组成，隔水底板水平，在平面上水流呈稳定平面流动，潜水面浸润曲线为一下降曲线。请推导该含水层流量公式。（设渗透系数为K，渗透宽度为B，其它数据如图示）解：根据达西定律：dsdhI设含水层的厚度为h，则单位宽度水流断面积为1.h=h,单位宽度渗流量q为：dsdhKhq6分离变量得：hdhdskq由断面1到断面2对上式积分：hdhdskqhhss2121得2)(222112hhsskq令S2-S1=L得：LhhhhKq2121*2如渗透宽度为B，则：LhhhhKBQ2121*2（2）某水库区经过水文地质工作后，得到如图-1所示的水文地质剖面图(均质、稳定的二维流)，已知河1水位1H=40m,河2水位2H=35m，水平隔水底板的标高Z=20m，河间地段长度L=1000m，如在河1修建水库并蓄水至库水位1H=50m，K=10m/d，如无入渗补给，请问蓄水后水库会不会向河2渗漏，渗漏量是多大？解：根据条件，本例可用上题单宽流量公式计算h1=30m，h2=15m，L=1000m、K=10m/d代入计算得：q=3.375m2/d。7五（1）根据下面流网图，请分析河流与地下水的补给关系。（2）参照上图，请画出河流补给地下水情况的流网。说明：（1）地下水补给河流（2）与图相反即可六、根据下表的水化学资料，请写出该水样的库尔洛夫式，画出柯林柱状图，该水样如用布罗茨和阿廖金分类法属于哪一类。某地地下水化学分析结果表示形式说明：库尔洛夫式CO0.112M0.12HCO94.53Ca77.3Na+K16.8t11Q2.6离子Mg/L毫克当量/L毫克当量%其他成分阳离子Na＋K9.30.4016.8CO2:11mg/L总矿化量：120mg/L水温：11℃流量：2.6L/sCa36.91.8477.3Mg1.70.145.9总计47.92.38100.0阳离子Cl3.90.114.6SO41.00.020.9HCO3137.52.2594.5总计142.42.38100.08布罗茨分类为②型，矿化度小于1g/L亚型阿廖金分类法CIICa9七、下表1为某矿一出水点的水质化验表，表2为该矿各含水层的水质特征。请