水文地质学基础习题汇总.docx

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水文地质学基础习题汇总

绪论

一、名词解释

1、水文地质学：

水文地质学是研究地下水的科学。

它研究地下水与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质在时空上的变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利避害，为人类服务。

2、地下水：

地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。

二、填空题

1、水文地质学是研究地下水的科学。

它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。

2、地下水的功能主要包括：

资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。

三、问答题

1、水文地质学的研究对象

答：

（1）地下水赋存条件；

（2）地下水资源形成条件及运动特征；（3）地下水的水质；（4）地下水动态规律；（5）地下水与环境的相互关系；（6）地下水资源的开发利用。

第一章地球上的水及其循环

一、名词解释：

1、水文循环：

发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。

水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。

2、地质循环：

地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。

3、径流：

降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。

二、填空

1、自然界的水循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及圈层的范围，分为水文循环和地质循环。

2、水循环是在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。

3、在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。

7．主要气象要素有 气温、气压、湿度、蒸发、降水 。

三、问答题

1、简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？

水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。

地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。

水汽随风飘移，在适宜条件下形成降水。

落到陆地的降水，部分汇聚于江河湖沼形成地表水，部分渗入地下，部分滞留于包气带中，其余部分渗入饱水带岩石空隙之中，成为地下水。

地表水与地下水有的重新蒸发返回大气圈，有的通过地表径流和地下径流返回海洋。

第二章岩石中的空隙与水分

一、名词解释

1、孔隙度：

松散岩土中，某一体积岩土中孔隙体积所占的比例。

2、.孔隙：

松散岩石中大小不等的颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。

3、裂隙：

各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。

4、溶穴：

可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。

5、结合水：

受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。

5、重力水：

重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。

6、毛细水：

受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。

7、容水度：

岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。

8、给水度：

地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。

9、持水度：

地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。

二、填空

1、岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。

空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分步和运动具有重要影响。

2、岩体空隙可分为松散岩土中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、和可溶岩石中的溶穴。

3、孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。

4、岩石裂隙按成因分为：

成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙。

5、地下水按岩层的空隙类型可分为：

孔隙水、裂隙水、和岩溶水。

6、通常以容水度、含水量、给水度、持水度和透水性来表征与水分的储容和运移有关的岩石性质。

7、岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少。

8、松散岩层中，决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才对岩石的透水性起作用。

三、判断题

1、松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响。

（×）

2、地层介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大。

（×）

3、在松散的砂层中，一般来说容水度在数值上与孔隙度相当。

（√）

4、在连通性较好的含水层中，岩石的空隙越大，给水度越大。

（√）

5、松散岩石中，当初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水位下降后，给水度偏小。

（√）

6、对于颗粒较小的松散岩石，地下水位下降速率较大时，给水度的值也大。

（×）

7、松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之和。

（√）

8、在松散岩石中，不论孔隙大小如何，孔隙度对岩石的透水性不起作用。

（×）

四、问答题

1、简述影响孔隙度大小的主要因素，并说明如何影响？

影响孔隙度大小的因素有：

颗粒排列情况、分选程度、颗粒形状及胶结程度。

排列方式愈规则、分选性愈好、颗粒形状愈不规则、胶结充填愈差时，孔隙度愈大；反之，排列方式愈不规则、分选性愈差、颗粒形状愈规则、胶结充填愈好时，孔隙度愈小。

2、影响给水度的因素有哪些，如何影响？

影响给水度的因素有岩性、初始地下水位埋深、地下水位降速。

岩性主要表现为决定空隙的大小和多少，空隙越大越多，给水度越大；反之，越小。

初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水下降后给水度偏小。

地下水位下降速率大时，释水不充分，给水度偏小。

3、影响岩石透水性的因素有哪些，如何影响？

影响因素有：

岩性、颗粒的分选性、孔隙度。

岩性越粗、分选性越好、孔隙度越大、透水能力越强；反之，岩性越细、分选性越差、孔隙度越小，透水能力越弱。

4、为什么说空隙大小和数量不同的岩石，其容纳、保持、释出及透水的能力不同？

岩石容纳、保持、释出及透水的能力与空隙的大小和多少有关。

而空隙的大小和多少决定着地壳岩石中各种形式水所占的比例。

空隙越大，结合水所占的比例越小，则容纳、释出及透水能力越强，持水能力越弱；反之，空隙度越小，结合水所占的比例越大，则容纳、释出及透水能力越弱，持水能力越强。

所以说空隙大小和数量不同的岩石其容纳、保持、释出及透水的能力不同。

5、岩石中有哪些形式的水？

岩石中存在组成岩石矿物中的矿物结合水和存在于岩石空隙中的水。

矿物结合水：

沸石水、结晶水和结构水。

空隙水：

结合水、重力水、毛细水、固态水和气态水。

6、粘土的孔隙度为40-60%，而磨圆度好的粗砂的孔隙度只有30-35%，但粘土却是不透水层而粗砂确实很好的透水层，为什么？

答：

岩石的透水性大小主要与空隙的大小有关，岩石颗粒排列越松散，越均匀，岩石颗粒逐渐的空隙直径便越大，地下水流受阻力较小，水从中透过的能力越强，细颗粒土由于结合水据了大部分空隙，粒间空隙极小，地下水流动阻力极大，因而透水能力差，甚至水流不能通过，成为不透水层。

第三章地下水的赋存

一、名词解释

1、包气带：

地表以下一定深度的地下水面以上的部分称为包气带，其中存在气态水、结合水和毛细水。

2、饱水带：

地表以下一定深度的地下水面以下的部分称为饱水带，其中的岩石空隙中充满了重力水。

3、含水层：

能够透过并给出相当数量水的岩层。

4、隔水层：

不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。

5、潜水：

埋藏于饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。

6、承压水：

充满于两个隔水层之间的含水层中的水。

7、承压高度：

揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。

8、测压水位：

揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。

9、贮水系数：

测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水体积。

10、上层滞水：

当包气带存在局部隔水层时，局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水。

二、填空

1、包气带自上而下可分为土壤水带、中间带和毛细水带。

2、地下水的赋存特征对其水量、水质时空分布有决定意义，其中最重要的是埋藏条件和含水介质类型。

3、据地下水埋藏条件，可将地下水分为包气带水、潜水和承压水。

4、按含水介质（空隙）类型，可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。

5、潜水的排泄除了流入其它含水层以外，泄入大气圈与地表水圈的方式有两类，即：

径流排泄和蒸发排泄。

6、承压含水层获得补给时测压水位上升，一方面，由于压强增大含水层中水的密度加大；另一方面，由于孔隙水压力增大，有效应力降低，含水层骨架发生少量回弹，空隙度增大。

7、承压含水层排泄时，减少的水量表现为含水层中水的密度变小及含水介质空隙缩减。

三、判断题

1、在包气带中，毛细水带的下部也是饱水的，故毛细饱水带的水能进入井中。

（×）

2、潜水含水层的厚度与潜水位埋藏深度不随潜水面的升降而发生变化。

（×）

3、潜水的流向是垂直等水位线由高水位到低水位。

（√）

4、潜水直接接受大气降水补给，不论什么条件下，潜水的水质都比较好。

（×）

5、测压水位是指揭穿承压含水层的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。

（×）

6、承压高度是指揭穿承压含水层的钻孔中静止水位的高程。

（×）

7、承压含水层受隔水顶板的阻挡，一般不易受污染，故承压水的水质好。

（×）

8、测压水位下降时承压含水层所释放出的水来自含水层水体积的膨胀及含水介质的压密。

（√）

9、上层滞水属于包气带水。

（√）

10、地下水在多孔介质中运动，因此可以说多孔介质就是含水层。

（×）

11、对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。

（√）

12、潜水含水层的给水度就是贮水系数。

（×）

四、问答题

1、简述包气带特征？

（1）包气带一般含有结合水、毛细水、气态水、过路重力水；

（2）包气带自上而下可分为土壤水带、中间带和毛细水带；

（3）包气带水来源于大气降水的入渗、地面水渗漏和地下水通过毛细上升输入的水分，以及地下水蒸发形成的气态水。

（4）包气带水的运移受毛细力和重力的共同影响。

2、简述饱水带特征？

（1）饱水带一般含有重力水和结合水。

（2）饱水带的水体是连续分布的，能传递静水压力。

（3）饱水带水在水头差的作用下可以发生连续运动。

3、潜水有哪些特征？

（1）具有自由水面，潜水面上任意一点均受大气压力作用，不承受静水压力，因此是无压水。

（2）含水层上面不存在完整的隔水（弱透水）顶板，可以通过包气带直接接受大气降水和地表水的补给，而且分布区与补给区一致。

（3）在重力作用下，由高水位向低水位运动。

（4）排泄除流入其它含水层外，还通过径流和蒸发进行排泄。

（5）水量、水位等动态变化受气象和水文因素影响。

（6）水质主要取决于大气、地形及岩性条件。

4、承压水有哪些特征？

（1）含水层中的水承受静水压力。

（2）主要通过大气降水和地表水补给，分布区与补给区不一致。

（3）参与水循环不如潜水积极，受气象和水文因素影响小，动态变化不显著。

（4）水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度。

5、简述含水层形成的必要条件

（1）岩层必须具有相当的空隙空间。

岩石的空隙越大，数量越多，连通性越好，储存和通过的重力水就越多，就越有利于形成含水层，如砂砾层等。

（2）必需具备储存地下水的地质结构。

一个含水层的形成必须要有透水层和不透水层组合在一起，才能形成含水地质结构。

（3）必须具有充足的补给水源。

若缺乏补给水源，即使该岩层具有很好的空隙空间和储水结构，也不能形成良好的含水层。

6、简述含水层与隔水层定义的相对性，并举例说明在利用与排除地下水的实际工作中，如何划分含水层与隔水层。

（1）含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。

隔水层：

不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。

这两个定义没有给出区分含水层与隔水层的定量指标，定义具有相对性。

（2）在利用与排除地下水的实际工作中，区分含水层与隔水层，应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意义。

例如：

某一岩层能够给出的水量较小，对于水量丰沛、需水量很大的地区，由于远不能满足供水需求，而被视为隔水层；但在水源匮乏、需水量小的地区，同一岩层能够满足实际需要，可被视为含水层。

而隔水层的“微不足道”，在实际问题中是相对“时间尺度”而言的；当时间足够长时，“隔水层”都会透过一定数量的水，具有透水性。

五、材料题

（一）潜水等水压线图

1、根据下列图1的三图分析指出（A）、（B）、（C）各河的河水与潜水的相互关系及潜水流线。

答案要点：

（A）图：

河流右侧为地下水（潜水）补给地表水（河流）；左侧侧地表水（河流）补给地下水（潜水）。

（B）图：

地表水（河流）补给地下水（潜水）。

（C）图：

地下水（潜水）补给地表水（河流）。

地下水流线见图2

图1

图2

2、下图是某地区潜水等水位线图，A、B两点水平距离为50m，图中的数字单位为m，试确定：

（1）潜水与河水间的补排关系；

（2）A、B两点间的平均水力梯度（坡降）；

（3）若在C点处凿水井，至少打多深才能见到地下水；

（4）D点处有何水文地质现象，写出其类型。

答案要点：

（1）地下水的流向为垂直等水位线从高到低的方向，故本区河谷两岸地下水均指向河流，属地下水补给地表水。

（2）

（3）d＝88-84＝4m，即在C点处达4m就可见到地下水。

（4）D点有泉水出露，属下降泉（侵蚀下降泉）。

3、龙江河谷地区的潜水等水位线图如下图所示，试确定：

（1）龙江两岸潜水的流向（用箭头表示），并阐明潜水与河水的补给关系；

（2）A、B两点之间的平均水力坡度，设A、B之间的水平距离为10m；

（3）潜水流过的土层的渗透系数K，如已测得潜水在该土层的渗透速度V=12m／d。

答案要点：

（1）龙江两岸潜水的流向见图中箭头所示。

河流西部为潜水补给河流，东部为河流补给潜水。

（2）

。

（3）渗透系数

（m／d）。

（二）承压水等水压线图

1、某区域承压水的等水压线图（如下图所示），试确定：

（1）本地区地下水的主要流向（以箭头表示）；

（2）A点承压水头；

（3）B点含水层埋深；

（4）C点的初见水位和稳定（承压）水位（如果在C点凿井时）。

答案要点：

（1）垂直等水压线由高水位指向低水位（见图）。

（2）HA=37–20.5=16.5m（承压水头即承压高度=侧压水位标高–含水层顶板标高）

（3）hB=66–23=43m（含水层埋深=地形标高–含水层顶板标高）

（4）初见水位hC=19m，承压水位hC=37m

2、某地区承压水等水压线图如下所示，试确定：

（1）本区地下水流向（以箭头表示）；

（2）P点地下水埋深；

（3）若在P点打井，其稳定水位；

（4）自流水范围。

答案要点：

（1）垂直等水压线由高水位指向低水位（见图）。

（2）hP=46–38=8m（含水层埋深=地形标高–含水层顶板标高）

（3）在P点打井，其稳定水位即为揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程，等于侧压水位标高，所以为44m

（4）自流水范围为承压水测压水位高于地形标高（见图红线范围内）。

3、读某地承压水等水压线图，回答下面问题。

（1）P处承压水的流向是（）

A．自西北向东南；B．自东北向西南；C．自西南向东北；D．自东南向西北

（2）a、b、c、d四口水井中，井水水位海拔最高的

20070410

是（）

A．a；B．b；C．c；D．d

（3）a、b、c、d四口水井中，挖得最浅的是（）

A．a；B．b；C．c；D．d

答案要点：

（1）B；

（2）A；（3）D

第四章地下水运动的基本规律

一、名词解释

1、渗流场：

地下水在岩石空隙中的运动称为渗流，发生渗流的区域称为渗流场。

2、层流运动：

在岩层空隙中流动时，水的质点作有秩序的、互不混杂的流动。

3、紊流运动：

在岩层空隙中流动时，水的质点作无秩序地、互相混杂的流动。

4、稳定流：

水在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向）不随时间改变。

5、非稳定流：

水在渗流场中运动，各个运动要素随时间变化的水流运动。

6、有效空隙度：

重力水流动的孔隙体积与岩石体积之比。

7、水力梯度：

沿渗透途径水头损失与相应渗透途径之比。

8、渗透系数：

水力坡度等于1时的渗透流速。

9、流网：

在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列流线和等水头线组成的网。

10、流线：

流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点的流向与此线相切。

11、迹线：

渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹。

12、层状非均质：

介质场内各岩层内部为均质各项同性，但不同岩层渗透性不同。

二、填空

1、根据地下水流动状态，地下水运动分为层流和紊流。

2、根据地下水运动要素与时间的关系，地下水运动分为稳定流和非稳定流。

3、水力梯度为定值时，渗透系数愈大，渗透流速就愈大。

4、渗透系数可以定量说明岩石的渗透性能。

渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。

5、流网是由一系列流线与等水头线组成的网格。

6、流线是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点在此瞬时的流向均与此线相切。

迹线是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。

7、在均质各向同性介质中，地下水必定沿着水头变化最大的方向，即垂直于等水头线的方向运动，因此，流线与等水头线构成正交网格。

8、流线总是由源指向汇。

9、如果规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映径流强度，等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。

三、判断题

1、在岩层空隙中渗流时，水作平行流动，称作层流运动。

（×）

2、达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。

（√）

3、渗透流速是指水流通过岩石空隙所具有的速度。

（×）

4、渗透系数只与岩石的空隙性质有关，与水的物理性质无关。

（×）

5、流线是渗透场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。

（×）

6、在均质各向同性介质中，流线与等水头线构成正交网格。

（√）

7、如果我们规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映地下径流强度，等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。

（√）

8、在渗流场中，一般认为流线能起隔水边界作用，而等水头线能起透水边界的作用。

（√）

9、当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇聚。

（√）

10、当含水层中存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。

（√）

四、问答题

1、在地下水运动规律研究中用假想的一种水流“渗流”来代替真实的地下水流，需要做怎样的假设？

（1）假想水流的性质，包括密度、粘滞性等和真实的地下水流相同，但它充满了既包括含水层空隙的空间，也包括岩石颗粒所占据的空间。

（2）假想水流运动时，在任意岩石体积内所受的阻力等于真实水流所受的阻力。

（3）假想水流通过任一断面的流量及任一点的压力或水头和实际水流相同。

2、流线和迹线有什么不同？

流线是流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点的流向与此线相切，是同一时间不同质点的连线。

而迹线是渗流场中某一质点在一段时间内的运动轨迹。

流线可看作多个水质点的摄影，迹线则是某一水质点运动所拍的电影。

3、简述流网的作用。

（1）判断地下径流的强弱。

（2）判断地下水的补给与排泄。

（3）在地下水污染治理中，可追踪污污染物质的运移。

（4）根据某些矿体溶于水的标志成分的浓度分析，确定深埋于地下的盲矿体的位置。

4、简述汇制流网图的一般步骤？

（1）根据边界条件绘制容易确定的等水头线和流线。

（2）流线总是由源指向汇。

（3）根据流线和等水头线正交在已知流线和等水头线间插入其它部分。

五、材料题

1、已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为15m/d，孔隙度为0.2，沿着水流方向的两观测孔A、B间距L=1200m，其水位标高分别为Ha=5.4m，Hb=3m。

试求地下水的渗透速度和实际速度。

答案要点：

由题意得：

（m/d）

（m/d）

2、在等厚的承压含水层中，实际过水断面面积为400m2的流量为10000m3/d，含水层的孔隙度为0.25，试求含水层的实际速度和渗透速度。

答案要点：

由题意得：

（m/d）

（m/d）

3、一底板水平的含水层，观测孔A、B、C彼此相距1000m，A位于B的正南方，C则在AB线的东面。

A、B、C的地面高程分别是95m、110m和135m，A中水位埋深为5m，B中和C中的水位埋深分别是30m和35m，试确定通过三角形ABC的地下水流的方向，并计算其水力梯度。

答案要点：

由题意得：

A、B、C的水位标高分别为：

90m、80m和100m，那么AB、BC、AC三边的水力梯度分别为：

0.01、0.02、0.01，即CB为通过三角形ABC的地下水流的方向，其水力梯度为0.02。

4、根据图1条件，回答下列问题。

（1）在图中画出示意流网；（图中“”表示地下分水线）。

图1

（2）在甲、乙处各打一口井，要求井的深度不同，且甲井水位比乙井水位高。

试在图上表示出两口井如何打，并标出井水位。

（3）写出图示条件下的潜水均衡方程式，并注明式中各项的物理意义。

（4）停止降水后，河水位变化如图2中所示，试说明观1孔潜水位动态变化特征，并在图2中用实线画出观1孔水位变化曲线。

图2

图3

答案要点：

（1）、

（2）见图3。

（3）Q降雨入渗－Q河＝△ω

（4）如图4，最初观1孔水位下降速度比河水慢，后期比河水快。

图4

4、画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线、分水线，标出钻孔中的水位）。

并回答可以获得哪些信息？

答案要点：

（1）流线、等水头线、分水线，钻孔中的水位见上图。

（2）获得信息主要有：

①由分水岭到河谷，流向从由上向下到接近水平再向上；②在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而降低，河谷地带井水位则随井深加大而抬升；③由分水岭到河谷，流线愈来愈密集，流量增大，地下径流加强；④由地表向深部，地下径流减弱；⑤由分水岭出发的流线，渗透途径最长，平均水力梯度最小，地下水径流交替最弱，近流线末端河谷下方，地下水的矿化度最高。

第五章毛细现象与包气带水的运动

一、名词解释

1、毛细压强：

凹形弯液面产生的附加压强。

2、毛细饱和带：

在潜水面之上有一个含水量饱和的带。

二、填空

1、由于表面张力的作用，弯曲的液面对液面以内的液体产生附加表面压强，而这一附加表面压强总是指向液体表面的曲率中心方向；突起的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个正的表面压强；凹进的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个负的表面压强。

2、拉普拉斯公式的涵义是：

弯曲的液面将产生一个指向液面凹侧的附加表面压强；附加表面压强与张力系数成正比，与表面的曲率半径成反比。

3、包气带毛细负压随着含水量的变小而负值变大。

渗透系数随着含水量降低而迅速变小。

三、判断题

1、突起的弯液面，对液面内侧的液体附加一个正的表面压强。

（√）

2、凹进的弯液面，对液面内侧的液体附加一个正的表面压强。

（×）

3、包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值变大。

（√）

4、颗粒较粗时，由于渗透性好，所以毛细上升高度大。

（×）

5、颗粒较细时，由于渗透性差，所以毛细上升高度小。

（×）

四、问答题

1、为什么包气带中渗透系数随着含水量的降低而迅速变小？

（1）含水量降低