地下水动力.docx

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地下水动力

地下水动力

[填空题]

1什么是渗流？

渗流与实际水流相比有何异同？

研究渗流有何意义？

参考答案：

渗流

充满整个含水层或含水系统（包括空隙和固体骨架）的一种假想水流，即渗流充满整个渗流场。

渗流与实际水流（即渗透水流）的异同：

相同点：

渗流的性质如密度、粘滞性等和真实水流相同；

渗流运动时，在任意岩石体积内所受到的阻力等于真实水流所受到的阻力；

渗流通过任一断面的流量及任一点的压力或水头均和实际水流相同点处水头、压力相等

区别：

渗流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，实际水流只存在于空隙中；

渗流流速与实际水流不同；

两种水流的运动轨迹、方向不同，渗流的方向代表了实际水流的总体流向。

[填空题]

2什么是水头？

什么是水力坡度？

参考答案：

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——大小等于|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J。

[填空题]

3什么是稳定运动？

什么是非稳定运动？

为什么说地下水运动均为非稳定运动？

参考答案：

稳定运动——地下水运动的所有基本要素（如压强p、速度v等）的大小和方向不随时间变化的地下水运动，

非稳定运动——地下水运动的基本要素中的任一个或全部随时间变化的地下水运动

由于地下水不断得到补给和排泄，严格地来说，地下水运动都是非稳定运动。

稳定运动只是一种暂时的平衡状态。

在变化不大时，可以将地下水运动当作稳定运动来研究，以便简化计算。

[填空题]

4简述达西定律的三种形式及公式符号含义、达西定律的物理意义、达西定律适用条件。

参考答案：

[填空题]

5什么是渗透系数？

影响渗透系数的因素？

参考答案：

渗透系数是重要的水文地质参数，它表征在一般正常条件下对某种流体而言岩层的渗透能力

渗透系数与哪些因素有关呢？

1、K=f（孔隙大小、多少、液体性质）

2、岩层空隙性质（孔隙大小、多少）

3、流体的物理性质，与γ成正比，与μ成反比。

流体的物理性质与所处的温度、压力有关。

[填空题]

6什么是均质和非均质？

什么是各向同性和各向异性？

参考答案：

如果在渗流场中，所有点都具有相同的渗透系数，则称该岩层是均质的；否则为非均质的，渗透系数K＝K（x，y，z），为坐标的函数。

如果渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同的渗透系数，则介质是各向同性的；否则是各向异性的。

[填空题]

7承压水基本微分方程及其物理意义是什么？

参考答案：

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。

[填空题]

8什么是地下水运动数学模型？

建立过程？

为何要识别和检验？

参考答案：

反映水文地质模型的数量关系和空间形式的一组数学关系式——地下水数学模型

数学模型的建立过程：

（1）查明地质、水文地质条件；

（2）对实际上复杂的地质、水文地质条件加以概化，忽略一些与研究的问题无关或关系不大的因素；

（3）列出数学方程，包括基本方程和定界条件——数学模型；

（4）模型识别——根据抽水试验或地下水长期观测资料对数学模型进行识别或校正。

经过校正后的模型，能代表实际水流问题，可以利用这个模型可以进行计算或预测。

[填空题]

9什么是水位降深？

什么是水位降落漏斗？

降落漏斗的作用是什么？

参考答案：

水井中抽水，水位要下降，井周围含水层中的水位也随之下降。

任意点（x，y）处抽水前水位H0（x，y，0）与抽水t时间后的水位H（x，y，t）的差值称为该点在t时刻的水位降深s（x，y，t），简称降深，即s（x，y，t）=H0（x，y，0）-H（x，y，t）

抽水井抽水时，在井周围不同地点，降深s不同，井中水位降深最大，离井越远，降深越小，从而围绕着抽水井形成一个漏斗状的水位下降区，称为水位降落漏斗。

降落漏斗的作用：

在水井周围产生指向井的水力坡度，使地下水向井运动。

是抽水井抽出水的原因。

[填空题]

10含水层抽水后哪些条件下能形成稳定流？

参考答案：

稳定井流形成的条件——补给量与抽水量（排泄量）达到平衡，即有充足的补给来源。

可能形成稳定流的两种水文地质条件：

（1）在有侧向补给的有限含水层中，当降落漏斗扩展到补给边界后，侧向补给量逐渐增大，当与抽水量相平衡时，地下水向井的运动达到稳定状态；

（2）在有垂向补给的无限含水层中，随着降落漏斗的不断扩大，垂向补给量逐渐增大，当与抽水量相平衡时，也同样出现稳定状态。

[填空题]

11什么条件下会产生承压-无压井流？

推导出承压-无压井流公式？

参考答案：

承压水井中大降深抽水时，如果井中水位低于含水层顶板，井附近含水层中水位也将低于含水层顶板而呈现为无压水流，此时就变为承压—潜水井（承压—无压水井）。

设距井r=a处为由承压水转变为无压水的分界位置，该处水位为M，在径向距离a以内为无压区，按潜水井公式计算：

在径向距离a以外至降落漏斗边缘R处仍为承压水区，按承压水井公式计算：

消去a，即可得承压—潜水井公式：

[填空题]

12有观测孔时的稳定井流公式是什么？

参考答案：

如果在距井轴r处有观测孔，水位为H，则公式可改写为

如果有两个观测孔，分别距井轴r1和r2，水位分别为H1和H2，则公式可改写为

[填空题]

13什么是干扰井群？

研究思路？

干扰井流的一般公式的推导？

规则布井的井流公式推导？

参考答案：

（1）特征

无论供水或排水，单井情况比较少见，通常都是利用井群抽水。

当井群中各井之间的距离小于影响半径时，彼此间的降深和流量就会发生干扰。

干扰的表现

同样降深时，一个干扰井的流量比它单独工作时的流量要小；

欲使流量保持不变，则在干扰情况下，每个井的降深就要增加。

即干扰井的降深大于同样流量未发生干扰时的水位降深。

干扰井群基本公式

[填空题]

14泰斯公式推导的假设条件？

数学模型？

解的形式及符号含义？

参考答案：

（1）假设条件：

1）含水层均质、各向同性、等厚、侧向无限延伸、产状水平；2）抽水前天然状态下水力坡度为0；3）完整井定流量抽水，井径无限小；4）含水层中水流服从Darcy定律；5）水头下降引起的地下水从储存量中的释放是瞬时完成的。

（2）数学模型：

将坐标原点放在含水层底板抽水井的井轴处，井轴为z轴，如下图所示。

单井定流量承压完整井流，可归纳为以下数学模型：

[填空题]

15泰斯公式配线法求参的原理和步骤？

参考答案：

[填空题]

16潜水井流与承压井流的主要差异是什么？

参考答案：

（1）潜水井流特征：

①流线与等水头线都是弯曲的曲线，井壁不是等水头面，抽水井附近存在三维流，井壁内外存在水头差值；

②降落漏斗位于含水层内部，水位降落漏斗的曲面就是含水层的上部界面，导水系数T随时间t和径向距离r变化；

③潜水含水层水位下降伴有弹性释水和重力疏干，为缓慢排水过程，抽水量主要来源于含水层疏干，称为潜水含水层的迟后效应。

（2）承压水井流特征：

①流线与等水头线在剖面上的形状不相同，等水头线近似直线，等水头面即为铅垂面，降深不太大时承压井流为二维流；

②降落漏斗在含水层外部，成虚拟状态变化，但导水系数不随时间t变化；

③承压井流的抽水量来自承压含水层水头降落漏斗范围内由于减压作用造成的弹性释放，是瞬时完成的。

[填空题]

17什么是扇形含水层？

应用镜像法时还应满足哪些条件？

参考答案：

扇形含水层是指有两条相交的直线边界所围限的含水层

对于扇形含水层，在使用镜像法时除满足上述一般要求外，还应满足以下4个条件：

（1）扇形含水层有两条边界，对于某一条边界而言，不仅映出井的像，而且也映出另一条边界的像。

这样就要连续映像，直到虚井和虚边界布满整个平面为止；

（2）井必须是整数，所以在扇形含水层应用镜像法时，对其夹角有一定的要求，即扇形的夹角必须能整除360。

当含水层中只有一口实井时，平面上总井数为360/θ；

（3）实井和虚井在平面上处于以扇形顶点为圆形、半径为水井至扇形顶点的同一个圆周上；

（4）夹角和边界性质必须符合以下组合规律：

边界性质相同时，角必须能整除180度；

边界性质相异时，角必须能整除90度；

夹角为120度时，两条边界必须均为隔水边界且水井必须处于角平分线上。

当然，自然界中的扇形含水层不可能正好具有上述夹角。

只要夹角相近，应用镜像法不至于引起很大的误差，可以用来进行近似的计算。

[填空题]

18渗流

参考答案：

不考虑骨架的存在，整个渗流区都被水充满，不考虑单个孔隙的地下水的运动状况，考虑地下水的整体运动方向，这是一个假想的水流。

[填空题]

19渗流量

参考答案：

单位时间通过的过水断面（空隙、骨架）的地下水的体积。

[填空题]

20渗透系数

参考答案：

表征含水量的能力的参数。

数值上等于水力梯度为1的流速的大小。

[填空题]

21弹性释水理论

参考答案：

含水层骨架压密和水的膨胀释放出来的地下水的现象为弹性释水现象，反之为含水层的贮水现象。

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[填空题]

22重力给水度

参考答案：

在潜水含水层中，当水位下降一个单位时，从单位水平面积的含水层贮体中，由于重力疏干而释放地下水的体积。

[填空题]

23地下水动力学是研究地下水在（）、（）、和（）中运动规律的科学。

通常把（）称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为（）。

多孔介质的特点是多相性、孔隙性、连通性和压缩性。

参考答案：

孔隙岩石；裂隙岩石；岩溶岩石；具有连通性的含水岩石；骨架

[填空题]

24假想水流的（）、（）、运动时在含水层的中所受阻力以及（）都与真实的水流相同，假想水流充满（）。

参考答案：

密度；粘滞性；流量和水头；整个含水层的空间

[填空题]

25在渗流场中，把大小等于（），方向沿着等水头面的法线指向水头降低的方向的矢量，称为（）。

参考答案：

水头梯度值；水力梯度

[填空题]

26根据地下水的渗透速度（）、与（）的关系，将地下水的运动分为一维、二维、和三维运动。

参考答案：

矢量方向；空间坐标

[填空题]

27达西定律反映了渗流场中的（）定律。

参考答案：

能量守恒与转换

[填空题]

28渗透率只取决于（）的性质，而与液体的性质无关，渗透率的单位为cm2或（）。

参考答案：

多孔介质；da

[填空题]

29导水系数是描述含水层（）的参数，它是定义在（）流中的水文地质参数。

参考答案：

出水能力；平面一维、二维

[填空题]

30渗透系数在各向同性的岩层中是（），在各向异性的岩层中是（）。

在三维空间它由（）组成，在二维流中则有（）组成。

参考答案：

标量；张量；九个分量；四个分量

[填空题]

31地下水平面二维、三维流基本微分方程的数学意义分别表示渗流区内（）、空间上任一点的渗流规律，它们的物理意义分别表示任一单位面积含水层、（）的水量均衡方程。

参考答案：

平面上任一点；单位体积含水层

[填空题]

32越流因素B越大，则说明弱透水层的厚度（），其渗透系数就（），越流量就（）。

参考答案：

越大；越小；越小

[填空题]

33将单位时间，（）上的入渗补给量称为入渗强度。

参考答案：

单位面积

[填空题]

34根据揭露含水层的程度和进水条件，抽水井可分为（）和（）。

参考答案：

完整井；不完整井

[填空题]

35从井的抽水时，水位降深在（）最大，而在（）最小。

参考答案：

抽水井中心处；降落漏斗的边缘处

[填空题]

36在地下水向完整井的稳定运动中，承压含水井的等水头面形状为（），而潜水井的等水头面的形状则为（）。

参考答案：

以井为共轴的圆柱面；以井位共轴的旋转曲面

[填空题]

37在承压含水层中进行稳定流抽水时，通过距井轴不同的过水断面上流量（），且都等于（）。

参考答案：

处处相等；抽水井的流量

[填空题]

38常见的Q~Sw曲线类型有直线型、（）、（）和对数曲线型。

参考答案：

抛物线型；幕函数类型

[填空题]

39最小二乘法的原理是要是直线拟合得更好，应使（）为最小。

参考答案：

残差平方和

[填空题]

40第一越流系统是指不考虑弱透水层的弹性释放和忽略（）的越流系统；第二越流系统是指（）而不考虑补给层水头的变化的越流系统；第三越流系统是指考虑补给层水头的变化而忽略（）。

参考答案：

补给层水头的变化；考虑弱透水层的弹性释水；弱透水层的弹性释水

[填空题]

41根据过滤器在含水层中进水部位的不同，将完整井分为：

井底进水、（）、（）。

参考答案：

井壁进水；井底和井壁同时进水

[填空题]

42试验证明在r﹤（1.5～2.0）范围内，地下水流是（），而在此范围外的，水流为（），因此，在二维流区可按完整井流的方法确定水位地质参数。

参考答案：

三维流；二维流

[判断题]

43、对于含水层的来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩性上。

参考答案：

对

[判断题]

44、潜水含水层的给水度就是贮水系数。

参考答案：

错

[判断题]

45、承压含水层中两断面间的水力坡度的大小等于两断面的水头面（假设为水平面）倾角的正切。

参考答案：

错

[判断题]

46、水力坡度定义为：

单位渗流路径上的水头下降值。

参考答案：

错

[判断题]

47、在均质含水层中，渗透速度的方向和水利坡度的方向都是一致的。

参考答案：

错

[判断题]

48、导水系数在三维流中无意义，那么只有在一、二维流中才有意义。

参考答案：

错

[判断题]

49、在均质各向异性、等厚、无限分布的承压含水层中，以定流量抽水时，形成的等降深线为椭圆形。

长轴方向水力坡度小、渗流速度大，短轴方向水力坡度大，渗流速度小。

参考答案：

对

[判断题]

50、对于同一层状含水层来说，水平方向的等效渗透系数大于垂直方向的等效渗透系数。

参考答案：

对

[判断题]

51、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。

参考答案：

对

[判断题]

52、在实际计算中，如果边界面上的流量和水头都已知，则该边界既可以做第一类边界也可作为第二类边界。

参考答案：

对

[判断题]

53、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满的降深值。

参考答案：

对

[判断题]

54、只要给定边界水头和井内水头，就可以确定抽水井附近的水头分布，而不管渗透系数和抽水量的大小如何。

参考答案：

对

[判断题]

55、无论是潜水井还是承压水井都可以产生水跃。

参考答案：

错

[判断题]

56、在地下水运动计算中，其水头就等于测压管水头。

参考答案：

对

[判断题]

57、有效孔隙度是指孔隙体积与多孔介质总体积之比。

参考答案：

错

[判断题]

58、潜水面某点的水头等于该点的位置高度。

参考答案：

对

[判断题]

59、达西定律实质上就是渗流的能量守恒或转换定律。

参考答案：

对

[判断题]

60、渗透系数是表征岩层渗透性能的一个参数。

参考答案：

对