地下水科学试卷(B)答案

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1、地下水科学试卷（B）答案一、名词解释（20分，2分/题）1地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。2潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。3承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。4地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。5地下水径流：含水层或含水系统从外界获得水量到失去水量的过程。6地下水排泄：含水层或含水系统失去水量的过程。7越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换。8地下水动态：在与环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。9地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况。10总矿化度：地下

2、水中所含各种离子、分子与化合物的总量（总溶解性固体）称为总矿化度。单位：g/L。二、填空（15分，1分/题） 1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。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。2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 。3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。4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（正交流网）。5潜水动态可分为 蒸发型、径流型 及 弱径流型 三种类型。6地下水

3、资源具有 系统性、可恢复性 、调节性 、与地表水相互联系和转化及复杂性等特征。三、判断正误（10分，0.5分/题） 1水文循环是地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程，而地质循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。（ ）2 孔隙度是孔隙体积与岩石颗粒体积的比值。（ ）3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。 （ ）4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。（）5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。 （ ）6渗透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。 （

4、）7当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇聚；当含水层中存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。（ ）8颗粒较粗时，由于渗透性好，所以毛细上升高度大；颗粒较细时，由于渗透性差，所以毛细上升高度小。 （ ）9补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空间与时间上的分布。 （ ）10活塞式下渗始终是新水先到含水层，捷径式下渗始终是老水先到含水层。（ ）11地下水以径流排泄为主时，其含盐量较低，以蒸发排泄为主时，其含盐量较高。 （ ）12在天然状态下，干旱半干旱地区的平原或盆地，地下水径流微弱，以蒸发排泄为主，地下水动态常为蒸发型动态。 （ ）13地下水中含有氧气和二氧化碳时，所处的地球化学环境有利于氧

5、化作用进行；地下水中含有硫化氢和甲烷时，所处的地球化学环境有利于还原作用进行。 （ ）14黄土的垂向渗透性比水平渗透性大。（）15我国南方地下多发育较为完整的地下河系，北方地下多为溶蚀裂隙、溶孔和少量溶洞。（）16由于地下水储存资源在供水中起调节作用，所以我们可以长期消耗储存资源。 （）17地下水位之所以随时间发生变动，是含水层水量收支不平衡的结果。 （ ）18洪积扇的顶部岩性粗，补给条件好，渗透性好，地下径流强烈，埋深大，是地下水取水的有利地带。（）19水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探、水文地质试验是水文地质调查的主要工作方法，而地下水动态观测则不是水文地质调查的主要工作方法之一。（

6、）20过量补充地下水，可引起土地沙（漠）化。 （）四、简答（25分，5分/题）1叙述达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义？答：（1）达西定律：流量等于过水断面（垂直于渗流方向的含水层截面，包括空隙和颗粒骨架所占的空间）的面积乘以水力坡度再乘以渗透系数。Q=Kh/L= KIV=KI其中：Q渗透流量（出口处流量，即为通过砂柱各断面的流量）；过水断面（实验中相当于砂柱横断面积）；h水头损失（h=H1-H2，即上下游过水断面的水头差）；I水力梯（坡）度（相当于h/L，即水头差除以渗透途径）；K渗透系数；V渗透流速。（2）公式各项的物理意义渗流速度(虚拟流速) 在渗流中把复杂的地下水的运动断面简化

7、成一个连续的过水断面，而这个断面上的流量与实际流量相等，通过试验，出口的流量是实测的，是实际流量，这个实际流量并不象地表水那样占满整个过水断面，仅仅是从空隙中通过，而孔隙的面积小于实际地质断面面积，即渗透流速小于实际流速，说明渗透流速不是实际流速，而小于实际流速，即实际允许水通过的面积小于地质断面面积。Q=u=V，又=ne，有孔隙平均流速: u=V/ ne 水力坡度沿渗透途径的水头损失与相应的渗透途径长度的比值，说明有水力坡度是地下水运动的必要条件，是地下水运动的驱动力。水力坡度可以理解为单位长度上为克服摩擦阻力所消耗的机械能。水力坡度大，在平面图上等水位线越密，否则则反，在剖面图中，水位线越

8、陡，反之则反。渗透系数从渗透流速等于渗透系数乘以水力坡度可知，水力坡度是无因次的，而渗透流速的量纲是速度的量纲，故渗透系数也是一个速度量纲，当水力坡度等于1时，渗透系数在数值上等于渗透速度。虽然两者均具有速度的量纲，但它们是有区别的，应引起注意。2潜水与承压水的区别，并用示意剖面图表示出潜水含水层和承压含水层；答：潜水与承压水的区别为：项目潜水承压水概念在饱水带中第一个具有自由水面的含水层中的水。充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。要素一个隔水顶板、潜水面、潜水位、含水层厚度、潜水面到隔水底板的距离、水位埋深（地面到潜水面的距离）。（1）隔水顶板：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）

9、；（2）隔水底板：承压含水层下部的隔水层（弱透水层）；（3）承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离；（4）承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度。这是作用于隔水顶板的以水柱高度表示的附加压强。（4）测压水位（承压水位）：井中静止水位的高程，是虚构面。埋藏条件位置浅且上面没有连续的隔水层。影响承压水埋藏深度的因素有构造、岩体。基本性质无压、具有自由表面，表面上所受到的压力与时间、位置无关，即任何时刻任意点上潜水面的压力都为当地大气压。承压性。储水性质水是不可压缩的液体，水的释放是由含水层体积的增减来完成。水是具有弹性的液体。水位波动不疏干含水层。补给排泄大气水、地表水、承压水可

10、通过包气带直接入渗，补给区和分布区一致，可直接在本区排泄。补给区与分布区不一致，排泄区与分布区不一致。含水层从出露位置较高的补给区（潜水分布区）获得补给，通过范围有限的排泄区以泉或其他径流方式向地表或地表水体排泄。也可从相邻的含水层获得越流补给，或向相邻的含水层发生越流排泄。径流运动在重力作用下，由高水头处向低水头处流动，主要受地形控制。由高水位的补给区向低水位的排泄区流动。控制流动的因素主要是构造。动态具有季节性，动态变化大。周期长，季节影响小，动态变化小，比较稳定。水质大气水、地表水是淡水，因此潜水一般是淡水，易污染。取决于埋藏条件及其与外界的联系程度。可以是淡水，也可是含盐量很高的卤水。

11、比较复杂，较难污染。一旦污染，则很难使其净化。水资源季节调节 调节能力较小，易恢复。不容易补充、恢复，但由于其含水层厚度通常较大，故其资源往往具有多年调节性。表示方法潜水等水位线、水位埋深图。承压水等水压线其中潜水含水层的示意剖面图如下：承压含水层的示意剖面图如下：3简述河水与地下水的补排关系，并画出其相应的平面示意图和剖面示意图；答：根据河水位与地下水位之间关系可将河水与地下水的补排关系分成两种：（1）当地下水位高于河水位时，地下水补给河水，如图1；（2）当河水位高于地下水位时，河水补给地下水，如图2。图1 地下水补给河水示意图 图2 河水补给地下水示意图4试分析河间地块流网所反映的信息？答

12、：图1表示了一个下部为水平隔水底板的均质各向同性河间地块，有均匀稳定的入渗补给，两河排泄地下水，和水位相等且保持不变。图1 从这张简单的流网可以获得以下信息：（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）由地表到深部，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，地下径流交替最弱，近流线末端河谷下方，地下水矿化度最高。 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地下水径流强度（流线密代表径流强

13、，疏代表径流弱），等水头线的密疏则说明水力梯度的大小。利用流网还可以追踪污染物质的运移；根据某些矿体溶于水中的标志成分的浓度分布，结合流网分析，可以确定深埋于地下的盲矿体的位置。5写出潜水均衡方程? 并说明各项的意义？答：潜水均衡方程为：(Xf十Yf十Zc+Wu1+Qt)一(Zu十Qd十Wu2)h其中Xf：代表降水入渗补给量；Yf：地表水入渗补给量；Zc：凝结水补给量；Wu1：上游断面潜水流入量；Qt：下伏承压含水层越流补给潜水水量；Zu：潜水蒸发量；Qd：潜水以泉或泄流的形式排泄量；Wu2)：下游断面潜水流出量；：给水度；h：均衡期潜水位变化值。五、计算题（30分）1某水源地位于一正方形区域

14、内，边长为10km公里。多年平均降水量为730mm， 降水入渗系数为，地下水位埋深大，无蒸发。周边均为补给边界，单宽流量为5m3 / (md)，水源地开采量为每年1千万立方米，该水源地是正均衡还是负均衡 ? 如果这种现象长期存在，会引起什么样的生态环境问题？（7分）解：（1）计算补给项Q降=73010-3（10103）2=1.46107 m3/aQ边补=q边l边=5410103107 m3/aQ补= Q降+ Q边补=1.46107107=8.76107m3/a（2）计算排泄项Q开107 m3/a Q排= Q开107m3/aQ补Q排该水源地处于正均衡。如果这种现象长期存在，说明该区水资源丰富，地

15、下水的开采量占天然资源总量很小，地下水的开采潜力较大，不会引起的生态环境问题。2已知以地下水样分析结果（单位为mg/L）：K+=387，Na+=10700，Ca2+=420，Mg2+=1300，Cl-=19340，SO42-=2088，HCO3-=150，Br-=66，Fe2+=10，Fe3+=10，SiO2=60，CO2=50，温度t=30。（有关元素的原子量为：K=39，Na=23，Ca=40，S=32，C=12，O=16，Fe=56，H=1）。试计算其矿化度，写出其库尔洛夫式，并命名其水化学类型。（8分）解：计算如下：离子离子含量(mg/L)分子量价态毫克当量数毫克当量总数毫克当量百分数

16、/%Cl-193401SO42-2088962HCO3-150611CO32-06020Br-661阴离子求和21644K+387391Na+10700231Ca2+42040221Mg2+13002Fe2+10562Fe3+10563阳离子求和12827矿化度34396其矿化度为：M=阴离子总量+阳离子总量1/2HCO3-库尔洛夫式为：根据其命名规则可知，其水化学类型为ClNa型水。3一底板水平的均质、各向同性含水层，观测孔A、B、C彼此相距2km，B位于A的正东方,C则在AB线的北面。A、B、C的地面高程分别是105m、120m和145m，A中水位埋深为15m，B中和C中的水位埋深分别是4

17、0m和45m。（1）试确定通过三角形ABC的地下水流的方向；（2）已知含水层的渗透系数为20m/d，含水层的孔隙度为，试求含水层的实际速度和渗透速度；（3）已知含水层的某一断面面积为500m2，试计算该断面的流量。（15分）ABDC145451204010515解：（1）由题意可知，A、B、C的地下水位分别为90、80、100m；又ABC为等边三角形，故BC的中点D处的地下水位为90m，则AD为等水位线，且CBAD，则地下水的流向从高等水位值线向低等水位值线流动，故地下水的流向为从CB。（2）已知K=20m/d，n=0.25，得：水力坡度：渗透速度： m/d实际流速： m/d（3）Q=FV=5000.2=100 m3/d。