水文地质学基础练习与答案.docx

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水文地质学基础练习与答案

《水文地质学基础》

试题库及参考答案

 目录

第一章地球上的水及其循环···········································1

第二章岩石中的空隙与水分···········································4

第三章地下水的赋存··················································9

第四章地下水运动的基本规律·········································15

第五章毛细现象与包气带水的运动·····································20

第六章地下水的化学成分及其形成作用·································22

第七章地下水的补给与排泄···········································29

第八章地下水系统···················································35

第九章地下水的动态与均衡···········································37

第十章孔隙水·······················································40

第十一章裂隙水·····················································42

第十二章岩溶水·····················································45

第十三章地下水资源·················································48

第十四章地下水与环境···············································49

第一章地球上的水及其循环

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。

它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，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。

3．矿水：

含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。

4．自然界的水循环：

自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。

5．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。

6．地质循环：

地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。

7．大循环：

海洋与大陆之间的水分交换。

8．小循环：

海洋或大陆内部的水分交换。

9．绝对湿度：

某一地区某一时刻空气中水汽的含量。

10．相对湿度：

绝对湿度和饱和水汽含量之比。

11．饱和差：

某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。

12．露点：

空气中水汽达到饱和时的气温。

13．蒸发：

在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。

14．降水：

当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。

14．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。

15．水系：

汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。

16．水系的流域：

一个水系的全部集水区域。

17．分水岭：

相邻两个流域之间地形最高点的连线。

18．流量：

单位时间内通过河流某一断面的水量。

19．径流总量：

某一时间段内，通过河流某一断面的水量。

20．径流模数：

单位流域面积上平均产生的流量。

21．径流深度：

计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。

22．径流系数：

同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。

二、填空

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。

3．自然界的水循环分为水文循环和地质循环。

4．水文循环分为大循环和小循环。

5．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。

6．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。

7．主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。

8．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。

三、判断题

1．地下水是水资源的一部分。

（√）

2．海洋或大陆内部的水分交换称为大循环。

（×）

3．地下水中富集某些盐类与元素时，便成为有工业价值的工业矿水。

（√）

4．水文循环是发生于大气水和地表水之间的水循环。

（×）

5．水通过不断循环转化而水质得以净化。

（√）

6．水通过不断循环水量得以更新再生。

（√）

7．水文循环和地质循环均是H2O分子态水的转换。

（×）

8．降水、蒸发与大气的物理状态密切相关。

（√）

9．蒸发是指在100℃时水由液态变为气态进入大气的过程。

（×）

10．蒸发速度或强度与饱和差成正比。

（√）

四、简答题

1．水文地质学的发展大体可划分为哪三个时期？

1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，本世纪中叶至今的发展时期。

2．水文地质学已形成了若干分支学科，属于基础性的学科分支有哪些？

水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学。

3．水文循环与地质循环的区别？

水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O分子态水的转换，通常更替较快；地质循环发生于地球浅层圈和深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成，转换速度缓慢。

4．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。

5．大循环与小循环的区别？

海洋与大陆之间的水分交换为大循环。

海洋或大陆内部的水分交换为小循环。

6．水循环的作用？

一方面，水通过不断转化而水质得以净化；另方面，水通过不断循环水量得以更新再生。

五、论述题

1． 影响水面蒸发的因素有哪些?

如何影响？

影响因素有：

气温、气压、湿度和风速。

气温愈高，绝对湿度愈低，蒸发愈强烈，反之，蒸发愈弱。

气压是通过气压差的大小影响空气对流而影响蒸发的，气压差和风速愈大，蒸发就愈强烈，反之，蒸发愈弱

2.自然界水循环的意义？

水通过不断循环转化使水质得以净化；水通过不断循环水量得以更新再生；维持生命繁衍与人类社会发展；维持生态平衡。

第二章岩石中的空隙与水分

一、名词解释

1．岩石空隙：

地下岩土中的空间。

2．孔隙：

松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。

3．孔隙度：

松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。

4．裂隙：

各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。

5．裂隙率：

裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。

6．岩溶率：

溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。

7．溶穴：

可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。

8．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。

9．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。

10．毛细水：

受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。

11．支持毛细水：

由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。

12．悬挂毛细水：

由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。

13．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。

14．重量含水量：

松散岩石孔隙中所含水的重量与干燥岩石重量的比值。

15．体积含水量：

松散岩石孔隙中所含水的体积与包括孔隙在内的岩石体积的比值。

16．饱和含水量：

孔隙充分饱水时的含水量。

17．饱和差：

饱和含水量与实际含水量之间的差值。

18．饱和度：

实际含水量与饱和含水量之比。

19．孔角毛细水：

在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。

20．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。

21．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。

22．残留含水量：

包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗时的含水量。

23．岩石的透水性：

岩石允许水透过的能力。

24．有效应力：

实际作用于砂层骨架上的应力。

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．岩石空隙可分为松散岩石中的孔隙、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．毛细现象是发生在固、液、气三相界面上的。

7．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。

8．岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少。

9．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．松散岩石中也存在裂隙。

（√）

2．坚硬岩石中也存在孔隙。

（√）

3．松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响。

（×）

4．两种颗粒直径不同的等粒圆球状岩石，排列方式相同时，孔隙度完全相同。

（√）

5．松散岩石中颗粒的分选程度对孔隙度的大小有影响。

（√）

6．松散岩石中颗粒的排列情况对孔隙度的大小没影响。

（×）

7．松散岩石中孔隙大小取决于颗粒大小。

（√）

8．松散岩石中颗粒的排列方式对孔隙大小没影响。

（×）

9．裂隙率是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石体积的比值。

（×）

10．结合水具有抗剪强度。

（√）

11．在饱水带中也存在孔角毛细水。

（×）

12．在松散的砂层中，一般来说容水度在数值上与孔隙度相当。

（√）

13．在连通性较好的含水层中，岩石的空隙越大，给水度越大。

（√）

14．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。

（√）

15．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。

（×）

16．颗粒较小的松散岩石中，重力释水并非瞬时完成，往往滞后于水位下降，所以给水度与时间有关。

（√）

17．松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之和。

（√）

18．松散岩石中，孔隙直径愈小，连通性愈差，透水性就愈差。

（√）

19．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。

（×）

20．饱含水的砂层因孔隙水压力下降而压密，待孔隙压力恢复后，砂层仍不能恢复原状。

（×）

21．粘性土因孔隙水压力下降而压密，待孔隙压力恢复后，粘性土层仍不能恢复原状。

（√）

22．在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是一个常数。

（√）

23．在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中.在补给期时，给水度大,水位上升大，给水度小，水位上升小。

（×）

24．某一松散的饱水岩层体积含水量为30％，那么该岩层的孔隙度为0.3。

（√）

四、简答题

1．   简述影响孔隙大小的因素，并说明如何影响？

影响孔隙大小的因素有:

颗粒大小、分选程度、和颗粒排列方式。

当分选性较好时，颗粒愈大、孔隙也愈大。

当分选性较差时，由于粗大颗粒形成的孔隙被小颗粒所充填，孔隙大小取决于实际构成孔隙的细小颗粒的直经。

排列方式的影响：

立方体排列比四面体排列孔隙大。

2．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。

3．裂隙率一般分为哪几种?

各自的定义？

裂隙率分为面裂隙率、线裂隙和体积裂隙率。

面裂隙率：

单位面积岩石上裂隙所占比例。

线裂隙率：

与裂隙走向垂直方向上单位长度内裂隙所占的比例。

体积裂隙率：

单位体积岩石裂隙所占体积。

4．地壳岩石中水的存在形式有哪些？

地壳岩石中水的存在形式：

（1）岩石“骨架”中的水（沸石水、结晶水、结构水）。

（2）岩石空隙中的水（结合水、液态水、固态水、气态水）。

5．结合水、重力水和毛细水有何特点？

结合水束缚于固体表面，不能在自身重力影响下运动，水分子排列精密、密度大，具抗剪强度；重力水在自身重力下运动，不具抗剪强度；毛细水受毛细力作用存在于固、液、气三相界上。

6．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。

7．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。

8．简述太砂基有效应力原理？

在松散沉积物质构成的饱水砂层中，作用在任意水平断面上的总应力Ｐ由水和骨架共同承担。

及总应力Ｐ等于孔隙水压力Ｕ和有效应力Ｐ'之和。

因此，有效应力等于总应力减去孔隙水压力，这就是有效应力原理。

9．简述地下水位变动引起的岩土压密？

地下水位下降后，孔隙水压力降低，有效应力增加，颗粒发生位移，排列更加紧密，颗粒的接触面积增加，孔隙度降低，岩土层受到压密。

五、论述题

1．岩石空隙分为哪几类，各有什么特点？

岩石空隙分为：

孔隙、裂隙和溶穴。

孔隙分布于颗粒之间，连通好，分布均匀，在不同方向上孔隙通道的大小和多少都很接近；裂隙具有一定的方向性，连通性较孔隙为差，分布不均匀；溶穴孔隙大小悬殊而且分布极不均匀。

2．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。

3．地下水位的埋藏深度和下降速率，对松散岩石的给水度产生什么影响？

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，重力水的一部分将转化为支持毛细水而保持于地下水面以上，给水度偏小；在细小颗粒层状相间分布的松散岩石，地下水位下降时，易形成悬挂毛细水不能释放出来，另外，重力释水并非瞬时完成，而往往迟后于水位下降，给水度一般偏小。

第三章地下水的赋存

一、名词解释

1．包气带：

地下水面以上称为包气带。

2．饱水带：

地下水面以下为饱水带。

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．弱透水层：

指那些渗透性相当差的岩层。

6．潜水：

饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。

7．潜水面：

潜水的表面。

8．潜水含水层厚度：

从潜水面到隔水底板的距离。

9．潜水埋藏深度：

潜水面到地面的距离。

10．潜水位：

潜水面上任一点的高程。

11．潜水等水位线图：

潜水位相等的各点的连线构成的图件。

12．承压水：

充满于两个隔水层之间的含水层中的水。

13．隔水顶板：

承压含水层上部的隔水层。

14．隔水底板：

承压含水层下部的隔水层。

15．承压含水层厚度：

隔水顶底板之间的距离。

16．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。

17．测压水位：

揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。

18．等水压线图：

某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图件。

19．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。

20．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．岩层按其透水性可分为透水层和不透水层。

3．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。

4．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。

5．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。

6．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。

7．潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小。

8．潜水接受的补给量小于排泄量，潜水面下降，含水层厚度变小，埋藏深度变大。

9．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。

10．承压含水层获得补给时，增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增大容纳。

11．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．地下水位以上不含水的砂层也叫含水层。

（×）

3．渗透性较差的同一岩层,在涉及某些问题时被看作透水层,在涉及另一问题时被看作隔水层。

（√）

4．当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层都可视为可渗透的。

（√）

5．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。

（×）

6．潜水主要接受大气降水和地表水的补给。

（√）

7．潜水位是指由含水层底板到潜水面的高度。

（×）

8．潜水的流向是垂直等水位线由高水位到低水位。

（√）

9．潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复。

（√）

10．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。

（×）

11．当不考虑岩层压密时，承压含水层的厚度是不变的。

（√）

12．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。

（×）

13．承压高度是指揭穿承压含水层的钻孔中静止水位的高程。

（×）

14．承压水由于受顶、底板的限制，故承压水的资源不易补充恢复。

（√）

15．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。

（×）

16．承压含水层接受其它水体的补给时，只需具备其它水体与该含水层之间有水力联系的通道即可。

（×）

17．水位下降时潜水含水层所释放出的水来自部分空隙的疏干。

（√）

18．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。

（√）

19．除构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外，所有承压水都是由潜水转化而来。

（√）

20．上层滞水属于包气带水。

（√）

21．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。

（×）

22．对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。

（√）

23．潜水含水层的给水度就是贮水系数。

（×）

四、简答题

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．潜水的水位动态一般随季节如何变化？

丰水季节或年份，潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面上升、含水层厚度增大、水位埋深变浅。

干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降、含水层厚度变小、水位埋深变大。

4．影响潜水面的因素有哪些，如何影响？

影响潜水面因素有：

地形、水文网、含水层渗透性和厚度以及人为因素。

地形缓、含水层厚且渗透性好，则潜水面缓；反之，地形陡、含水层渗透性差且厚度小，则潜水面坡度大。

水文网与地下水有直接联系时，地表水体高于地下水面时，潜水面背向地表水体倾斜，潜水面高于地表水体时潜水面向地表水体倾斜。

5．承压水等水位线图可以揭示哪些水文地质信息？

（1）反应虚构的侧压水面的形状。

（2）确定承压水的流向。

（3）确定承压水的水力坡度。

（4）定性判断含水层的厚度与渗透性的变化。

6．任一承压含水层接受其它水体的补给必须同时具备哪两个条件？

（1）存在水头差。

（2）有水力联系。

7．一般承压水是由什么转化而来，其转化形式有哪几种？

除了构造封闭条件下和外界没有联系的承压含水层外，所有承压水最终都是由潜水转化而来；或由补给区的潜水侧向流入，或通过弱透水层接受潜水的补给。

8．上层滞水的特点？

（1）分布近地表。

（2）接受大气降水补给，排泄为蒸发和向隔水底板边缘下渗。

（3）动态变化显著。

（4）极易受污染。

9．绘制简单水文地质剖面图，分别反映并表示地下水面、饱水带、包气带（土壤水带、中间带、毛细水带）？

10．绘制一水文地质剖面图，使之反映并表示出含水层、隔水层、潜水、承压水、上层滞水？

1—隔水层；2—透水层；3—饱水部分；4—潜水位；5—承压水测压水位；6—泉（上升泉）；

7—水井，实线表示井壁不进水；a—上层滞水；b—潜水；c—承压水

五、论述题

1．为什么说含水层与隔水层的划分是相当的？

2．潜水有哪些特征？

（1）潜水与包气带直接相通。

（2）潜水的补给为大气降水和地表水，排泄以泉、泄流、蒸发等。

（3）潜水的动态受季节影响大。

（4）潜水的水质取决于地形、岩性和气候。

（5）潜水资源易于补充恢复。

（6）潜水易受污染。

3．潜水等水位线图可以揭示