水文地质学课程设计书.docx
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水文地质学课程设计书
水文地质学课程设计书
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课程设计的目的
在学习供水水文地质学有关知识的基础上，通过阅读永交市水文地质图，查明区域水文
地质条件，进行地下水资源评价、选择供水水源地及进行开采设计；以达到理论联系实际，
培养分析问题和解决实际问题的能力．
设计提纲及内容要求
一、自然地理条件
1．地形：
根据图中水文网的发育及所附剖面图上的地形变化分析本区地势特点及汇水
条件．
2．水文：
分析水文网的发育情况、水系发育与地形、岩性及构造的关系．利用水文站
所测资料绘制河流流量历时曲线，根据曲线分析河流流量变化特点。
3．气候：
绘制该区气象要素曲线：
分析降水及蒸发情况．
二、区域地质条件
1．地层：
分析各层的层序、岩性及分布规律．
2．构造：
分析区域构造特点、主要构造类型的展布规律及对地形和水文网的控制作用。
三、区域水文地质条件
1．地下水类型及埋藏分布规律：
根据地层岩性、结构及钻孔、泉等资料划分地下水类
型及含水岩组，并分析各含水岩组的含水性及埋藏分布规律．
2．地下水补给、径流情况与排泄方式，并分析地表水与地下水的转化关系．
3．地下水化学特征，根据所附资料，总结本区地下水化学性质、水质类型及变化规律。
4．地下水动态：
分别绘制14号孔，晋柏泉和兰村泉的水位或流量动态曲线，分析各曲
线特点及影响动态变化的主要因素。
四、地下水资源评价
1．地下水水质评价
选择代表性水点分别按生活用水、工业锅炉用水和农田灌溉用水的水质坪准进行评价，
确定适宜生活用水、工业用水和农田灌溉用水的含水层（组）及分布范围。
2．地下水水量评价
根据永交市区域水文地质条件，按所划分的区域选择评价方案。
（1）基岩山区地下水补给资料评价．
①根据水文站及泉的资料，计算基岩地区不同类型地下水的径流模数；
②根据径流模数计算地下水补给量；
③根据晋柏泉动态，采用相关分析法预测丰、平及枯水年的泉水流量；
（2）平原区地下水补给资源评价
①建立均衡方程式
②根据动态观测资料计算不同地区臃水入渗系数
③计算平原地区地下求补给量
五、地下水开采设计
1．选择永交市供水水源地
根据区域水文地质条件及地下水资源评价的结果，选择永交市供水水源地（近期需水量
为3万立方米／日，远期为5万立方米／日）。
2．农田灌溉开采设计
枣阳河冲积平原需进行农田灌溉，耕地面积为2万亩，进行开采设计．
（1）计算单井开采量，按6英寸深井泵（按抽水量50立方米／时计），每年5、6、7三个月用水，每天开机16小时计算；
（2）根据灌区地下水补给量，计算开采井数；
（3）根据灌区面积计算开采井井距及确定布井方案；
⑷按开采强度法检验中心区水位降深是否符合要求。
六、结论及建议
分析所得结论及评价中存在的问题，指出进一步工作的意见。
具体设计内容
第一部分自然地理条件
地形
由永交市地质图和地质剖面图可以看出，该地区东边高，西边低，东部和南部均为山区，西部和北部基本上是平原等地势较低的地形，呈现出阶地地形。
由图还可以看到有一条贯穿永交市北东至南西的断层带。
其西面是贯穿南北的黄河，还有南北流向的汾阳河和东西流向的涞阳河分别通过低洼地汇集到黄河。
由地形特点可以得出该地区的汇水条件为河流发育于地势较高的山地，向地势低洼的山谷、平原流动；地下水也从地势较高的山地处向低洼的平原流动。
水文
该地区的水系是由黄河、莱阳河、汾阳河组成的。
汾阳河发源于东南部石平峰，涞阳河发源于东北部紫阳山，汾阳河为南北走向，涞阳河为东西走向，它们分别都汇入北部的东湖，再从东湖流入黄河，补给黄河。
该地区被这几条河流环绕，在几条河流汇集区域，地表水和地下水资源都十分丰富。
永交市的断层构造对地下水的出露形成泉起了重要作用，断层处地势较低洼为汇水区，地下水会顺着断层带向地表涌出，形成泉。
资料给出的各水文站所测资料为：
根据以上资料绘制河流流量历时曲线：
曲线1为汾阳河上站，曲线2为枣阳河站，兰村泉未绘出。
根据图中曲线，可以看出7、8、9月份流量较大，枣阳河站春季断流1、2、3、4月份流量为0，7、8、9月份是雨季，所以河流流量较大。
汾阳河1、2、3、4、5、6月处于枯水期，7、8、9、10月份流量增大，11、12月份再次进入枯水期。
可见河流流量随季节变化较大。
气候
气象观测资料为：
根据资料绘制气象要素曲线：
如上曲线图所示，该地区的气候总特点是：
全年气温差较大，降水主要集中在夏季，且蒸发量大于降水量，为典型的温带大陆性气候特征。
永交地区的气温在5、6、7、8、9月份较高，地下水蒸发量较大，其余月份气温较低，地下水蒸发量较小，降水多集中在5—9月份，蒸发量4—8月份最大，其余时间蒸发量小。
该地区蒸发量大于降水量，地下水面降低，该地区缺水严重。
在各种气象因素当中，降水量对水文地质的影响十分重要，一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量。
第二部分区域地质条件
地层
由地质图和剖面图可以看出该地区地层从老到新由太古系、元古系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第四纪组成。
岩层由花岗岩向太古界片麻岩、元古界砂岩及大理岩、下奥陶统灰岩夹白云岩、石炭系砂页岩夹有灰岩及煤层到上更新统冲积层，上更新洪积层、全新统冲积层逐层递变，岩层含水性由弱变强，特别是冲积层和湖积层其岩层组成基本上是淤泥、砂层、砂砾层、黄土等含水性比较好的岩层。
构造
永交市地区主要受到一个大断层的控制，断层的西北盘基本上为第四纪冲积和湖积层。
而断层东南盘是一个向斜构造。
由于受到风化作用和地表水的侵蚀，此区域地形上复杂多变，地貌丰富。
这就是本区域的主要构造特点。
断层的形成是伴随着向斜构造的形成一起形成的。
在向斜的形成过程中，向斜两侧受到力的作用，当岩层内的应力超过了岩石的受力极限时，岩层则发生断裂，形成这一断层。
并且由剖面图分析可知，断层的下盘相对上升，上盘相对下降，在后来的外力作用下，上盘由于低洼，所以主要受到沉积作用，从现在也可看到，上盘覆盖大量的沉积物和第四系的冲积物、湖积物，基岩已完全看不见；下盘则由于相对上升，地势高，主要受侵蚀作用的影响，风化剧烈，形成地形上的凹凸不平。
在三叠系后的某段时间地质地质活动比较强烈，可以看出地层形成大概在三叠系后更新统前期的一段时间形成的。
断层周围一般会发育大量的裂隙，而裂隙与断层是地下水良好的天然储存场所，其周围的地下水资源十分丰富，其上会发育有泉，河流等。
从地质图可以看出两个断层上发育有兰村、晋柏、西冶三个比较大的泉。
断层总体使得本区表现为东部、南部高，西部、北部高的特点。
由以上分析可知，断层上盘下降，因此，堆积大量第四系沉积物，地形表现为平原、河漫滩、洼地；而断层下盘上升，基岩出露，风化侵蚀强烈，所以地形上表现为山地。
断层下盘的基岩出露的山地地区，为河流的发源区；而断层上盘的平原、洼地由于地势低平，成为河流的汇集区，形成湖泊或是支流汇入干流。
第三部分区域水文地质条件
地下水类型及埋藏分布规律
由图可以看出该地区的地下水主要为潜水。
含水岩层组为砂层、砂砾层、亚黏土及黄土，它们都是含水性比较好的岩层，其分布范围大致为全新统的冲积层、湖积层，上更新统的洪积层、冲积层。
又由图可以看出平原相对于周围的地形是低洼的，且周围高地的岩层基本上为隔水性比较好的灰岩、页岩、大理岩、片麻岩、花岗岩。
该区域地下水类型还有饱气带水和承压水。
饱气带水埋藏于最上层，主要赋存于亚黏土层中；来源于大气降水的入渗、地表水的渗漏，由地下水面通过毛细水上升输送的水分，以及地下水蒸发形成的气态水。
承压水位于潜水层以下，主要赋存于砂岩、砂砾岩层、黏土层；该地区承压水含量相对较少。
地下水补给、径流与排泄，地表水与地下水的转化关系
地下水的补给来源有大气降水、地表水、凝结水，来自其他含水层或含水系统的水等。
而在本区地下水的补给主要为周围高地的地下水补给、地表水补给（湖，河）及少量的降水补给。
地表径流：
主要是来不及发生入渗的降水及河流水有地势高处向地势地处的流动。
地下水径流：
由于各地区地势、渗透性、降水量不同而引起的地下水的渗流或越流。
本区地下水的径流方式主要是在岩溶区表现为沿着大通道快速流动，而到了平原区则作渗流流动。
地下水的排泄是指含水层或含水系统失去水量的过程。
在排泄过程中，含水曾于含水系统的水质也发生变化。
研究含水层（含水系统）的排泄包括排泄去路、排泄条件、与排泄量等。
地下水通过泉、向河流泄流及蒸发、蒸腾等方式向外界排泄。
此外，还存在一个含水层向另一个含水层的排泄以及人工排泄。
而在本区，地下水的排泄方式主要是以泉、蒸发和蒸腾方式进行排泄。
大气降水一部入渗地下，另一部分以地表水径流方式流入河流，河流中的水继续为补给地下水服务，同时，大气凝结水也进入地层，地下水在流动过程中，地表大量蒸发、植物吸收以蒸腾形式返回大气，最终以降水形式返回地面，另一方面，地下水在排泄区以各种形式排泄掉转化为地表水，在这个大气水--地表水--地下水的循环转化过程中交换着水量、能量、热量，保持着水的动态平衡。
地下水的化学特征
由表四及表五所给的水质分析成果表可以看出，该地区除东湖及其附近地区（全新统湖积层）外。
地下水的矿化度小于1.5g/L，对照舒卡列夫分类图表可以看出该地区基本上为沉积岩地区典型的溶滤水。
水中矿化度的大小基本与分水岭及河流的距离远近相关。
离河流越远、分水岭越远矿化度就越高，反之就越低。
该地地下水中主要的阳离子为：
Na、Ｋ、Ca、Mg。
主要的阴离子为：
氯离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子。
PH值为７.５左右，水呈弱碱性，总硬度较高，所含气体少，耗氧量低，无H2S、Pb2+等有害成份。
晋柏泉及西冶泉在整个地区来说总硬度比较高，5号孔潜水碱性较大。
5号孔潜水及湖水矿化度均较高。
地下水动态
14号孔、晋柏泉、兰村泉的水位或流量、降水量图如下：
14号孔：
月份/内容
1月份
2月份
3月份
4月份
5月份
6月份
水位平均/月
4.00mm
4.12mm
4.20mm
4.23mm
4.21mm
4.18mm
降水总量/月
4.8mm
12.0mm
20.4mm
23.2mm
9.9mm
58.2mm
月份/内容
7月份
8月份
9月份
10月份
11月份
12月份
水位平均/月
3.92mm
3.63mm
3.165mm
3.17mm
3.29mm
3.72mm
降水总量/月
130.0mm
167.0mm
114.0mm
13.9mm
23.2mm
1９８３年１４号孔地下水动态及降水观测表
晋柏泉：
年度/项目
平均流量（立方米/秒）
降水量（米）
1962
0.1845
0.5
1963
0.1961
0.657
1964
0.1898
0.527
1965
0.1811
0.384
1966
0.1897
0.570
1967
0.1884
0.548
1968
0.1851
0.469
1969
0.1891
0.542
1970
0.1799
0.470
1971
0.1784
0.455
1972
0.1583
0.235
1973
0.1912
0.736
1974
0.1762
0.368
1975
0.1647
0.477
1976
0.1753
0.509
1977
0.568
晋柏泉与兰村泉流量图
晋柏泉降水量图
由以上三个表的曲线可以看出14号井的水位也基本上不随降水量的改变而改变。
晋柏泉的流量基本上保持常年不变，并不随降水量的变化而变化。
兰村泉的流量就明显的随降雨量的改变而发生波动。
第四部分地下水资源评价
地下水水质评价
地下水水质标准评价是选择代表性水点分别按生活用水、工业锅炉用水和农田灌溉用水的水质标准进行评价，确定适宜生活用水、工业用水和农田用水的含水层（组）级分布范围。
对于生活用水除了气味、口味、浊度、颜色以外，还要考虑其到用水地区的距离，水的矿化度、细菌、酸碱性与及各种离子。
而对于工业用水，其主要考虑水中的Ca、Mg离子即总硬度。
因为硬度过高会造成工业生产中烧锅炉时燃料的浪费，甚至会造成爆炸危险。
对于农业用水，主要要求水源比较大与及考虑它的酸碱性。
本地区水质分析成果表如下：
生活饮用水水质标准
编号
项目
标准
感官性状指标：
1
色
色度不超过15度，并不得呈现其他异色
2
浑浊度
不超过5度
3
嗅和味
不得有异臭异味
4
肉眼可见物
不得含有
化学指标
5
pH值
6.5~8.5
6
总硬度（以CaO计）
不超过250毫克/升
7
铁
不超过0.3毫克/升
8
锰
不超过0.1毫克/升
9
铜
不超过1.0毫克/升
10
锌
不超过1.0毫克/升
11
挥发酚类
不超过0.002毫克/升
12
阴离子合成洗涤剂
不超过0.3毫克/升
病理学指标
13
氟化物
不超过1.0毫克/升，适宜浓度0.5~1.0毫克/升
14
氰化物
不超过0.05毫克/升
15
砷
不超过0.04毫克/升
16
硒
不超过0.01毫克/升
17
汞
不超过0.001毫克/升
18
镉
不超过0.01毫克/升
19
铬（6价）
不超过0.05毫克/升
20
铅
不超过0.1毫克/升
细菌学指标
21
细菌总数
1毫克水中不超过100个
22
大肠杆菌
1升水中不超过3个
23
游离性余氯
在接触30分钟后，应不低于0.3毫克/升
根据以上标准，可知水质符合生活用水标准。
工业用水
农业用水
PH
6-9
6-9
溶解氧
>=3
>=2
锌
<=2.0
<=2.0
砷
<=0.1
<=0.1
大肠杆菌
<=20000个/ml
<=40000个/ml
硫化物
<=0.1
<=0.1
氨氮
<=1.5
<=2.0
有上表分析得，水质同样符合工业和农业标准。
地下水水量评价
基岩山区地下水补给资料评价
分析所给资料的数据，汾阳河上站平均流量Q1=0.089m³/s ，涞阳河上站平均流量Q2=0.028m³/s，兰村泉平均流量Q3=0.449m³/s，汾阳河西支平均流量Q4=0.021m³/s。
F1=15㎞2,F2=10.8km2
汾阳河上站径流模数；M1=Q1/F1×1000=5.93（L/s㎞2）
枣阳河径流模数：
M2=Q2/F1×1000=1.87（L/s㎞2）
汾阳河西站径流模数：
M4=Q4/F2×1000=1.94（L/s㎞2）
年地下水补给量：
Q=M1∙F1∙T∙10-3+M2∙F1∙T∙10-3+M4∙F2∙T∙10-3+Q3∙T=1.855×107m3（T=1年）
将晋柏泉年降水量大于550毫米作为丰水年，年降水量小于400毫米的年分作为枯水年；其余年份作为平水年，其平均流量分别为Qa、Qb、Qc
由统计数字有：
Qa=０.1899（立方米/秒）
Qb=0.1719（立方米/秒）
Qc=0.1816（立方米/秒）
据此可推测：
枯水年流量0.1700——0.1750立方米/秒之间；
丰水年流量0.1900立方米/秒左右；
平水年流量0.1800——0.1850立方米/秒。
平原区地下水补给资源评价
均衡方程式：
W=W山补-W排-Qd泉–W地径-U蒸+W降水+X地
降水入渗系数：
A=V×H/X
其中：
X为全年降水量V为给水度H为水位上升值
将个孔位的给水度和水位上升值代入公式，计算各孔入渗系数得：
A5=0.179A6=0.264A8=0.251A9=0.267A13=0.113
平原地区地下水补给量：
Q=A·X
X全年降水量，根据数据可知全年平均降水量X=499mm
所以各孔地下水补给量分别为：
Q5=88.92mmQ6=130.24mmQ8=121.76mmQ9=134.23mmQ13=55.39mm（以mm计）
第五部分地下水开采设计
不做要求，故未作设计
第六部分结论和建议
A5=0.179A6=0.264A8=0.251A9=0.267A13=0.113
平原地区地下水补给量：
Q=A·X
X全年降水量，根据数据可知全年平均降水量X=499mm
所以各孔地下水补给量分别为：
Q5=88.92mmQ6=130.24mmQ8=121.76mmQ9=134.23mmQ13=55.39mm（以mm计）
第五部分地下水开采设计
不做要求，故未作设计
第六部分结论和建议
早在布置水文地质学课程设计的内容与要求的时候,指导老师就提出课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
通过这次课程设计，发现了自己的很多不足，自己的知识漏洞还有很多。
虽然对于课本的理论知识有所掌握,但实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
而此次的课程设计,正好在一定程度上弥补了在过去的两年半的大学学习中专业知识的漏洞与不足。
例如在做课程设计以前就已系统学习过《地球科学概论》，《矿物岩石学》，《构造地质学》，《第四纪地貌和地质》，《水文地质学基础》等许多相关的专业课知识，课程设计不但使课内所学得到巩固，还使自身实践工作能力得到了进一步提高。
此外，虽然已经学习勘察技术与工程这个专业两年半多了,一直对本专业的学习兴趣不高。
通过此课程设计以及之前已完成的巢湖地区野外实习,兴趣有所提高。
最后,感谢赵川老师对于我们课程设计的知道,就是建议老师对于课程设计的基本方法再讲详细一些。
我相信,基于老师的悉心指导,此次课程设计对于我以后的学习与工作都有十分重要的积极作用。
而我也将以积极的热情去努力学习以后的专业知识!
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