水文地质学基础实验(三) 毛细水上升高度测定

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水文地质学基础(第六版)第6章_包气带水

水文地质学基础(第六版)第6章_包气带水

Vt=K(hc /Z +1)
初期:Z很小,水力梯度(hc /Z +1)趋于无
穷大,故入渗速率V很大;
随着t增大,Z变大, hc /Z 趋于零,则V=K, 即入渗速率趋于定值,数值上等于渗透系数K。
包气带水运动与饱水带水运动的三个不同点:
包气带存在毛细负压或基质势,但饱水带不存在; 包气带任一点的压力水头是含水量的函数,但稳定
重力势(gravitational potential):即位置势能,源于重力场, 是在恒温条件下将单位重量的水从参考基准面移到某一高度Z, 纯自由水所做的功。其大小与基准面的位置有关。基准面以上Z 位置的重力势为Z,基准面以下Z位置的重力势为-Z。 压力势(pressure potential) :相对于大气压力(参照零点) 所存在的势能差。潜水面处压力势为零(压强为大气压强); 潜水面以下饱和带的压力势为正。潜水面以上包气带的压力势 为负,常被称为毛细管势或基质势,对应于前文讨论的毛细负 压水头。 基质势(metric potential) :是由非饱和(土壤)基质对水 的吸附力和毛细力产生的。这种力将水束缚在土壤中,使土壤 水的势能低于自由水(参照状态)。基质势只有在包气带固、 液、气三相并存时才存在,其大小与岩性、含水量状况有关; 饱和带的基质势为零。
2R 2 Pc 2 R R
弯液面下的液体实际承受到的表面压强(实际 表面压强)等于大气压强P0与附加表面压强Pc之和, 即: P = P 0 + Pc

风积砂毛细现象的试验研究

风积砂毛细现象的试验研究

风积砂毛细现象的试验研究

程哲;裴斅思

【摘要】为了研究颗粒配比对风积砂中毛细现象的影响,本文通过9种不同颗粒配比的风积砂进行室内竖管法毛细水上升高度试验,得出了如下结论:(1)在单一砂样试验中,粗砂(粒径0.5 ~2 mm)、中砂(粒径0.25 ~0.5mm)、细砂(粒径0.075 ~0.25 mm)、粉土(粒径<0.075 mm)的最大毛细水上升高度分别为7.5 cm、16.0 cm、30.5cm、98.0 cm;(2)在混台砂样试验中,中砂和粉土以9∶1、8∶2、7∶3、1∶1混台,最大毛细水上升高度分别为32.0 cm、51.0 cm、71.0 cm、73.0 cm.揭示了风积砂平均粒径越小,最大毛细水上升高度越高,并建立了风积砂毛细水上升高度h (cm)-时间t(min)lnh=a(nt)2 +b(lnt)+c形式的预测模型,其中a、b、c是与风积砂物理性质有关的物理量,为生态保护及工程应用提供参考依据.

【期刊名称】《地下水》

【年(卷),期】2012(000)002

【总页数】5页(P14-17,126)

【关键词】风积砂;竖管法;颗粒配比;毛细水上升高度

【作者】程哲;裴斅思

【作者单位】长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;北京市丰台区水务局,北京100071

【正文语种】中文

【中图分类】P641.73

在地下水面以上,水份会在毛细力的作用下,沿着土壤颗粒之间的狭小空隙上升形成毛细带。毛细水是包气带水的重要组成部分,与植物根系水份吸收、土壤盐渍化[1]以及工程安全[2]密切相关。因此,土壤毛细现象研究对于农业发展、生态环境

水文地质学基础

水文地质学基础

人类活动对地下水动态的影响
水利工程
水库、堤坝等水利工程的修建会改变地下水的补给和排泄条件, 从而影响地下水动态。
开采利用
过度开采地下水会导致地下水位下降、水量减少,甚至引发地面 沉降等环境问题。
污染排放
工业废水、生活污水等污染物的排放会对地下水造成污染,影响 地下水质量。
05
水文地质调查与评价方法
毛细上升高度
毛细水在岩土体中上升的最大高度,与岩 土体的颗粒大小、形状和排列有关。
毛细管水
存在于岩土体毛细孔隙中的水,对岩土体 的工程性质有重要影响。
04
地下水动态与均衡
地下水动态变化规律
季节性变化
01
受气候、降水等因素影响,地下水位和水量呈现季节性波动。
年际变化
02
受长期气候变化、地质构造运动等因素影响,地下水位和水量
长期观测
对地下水水位、水质、水温等参数进行长期连续的观测,掌握地下水 动态变化规律。
水文地质图件编制与解读
水文地质图的编制
根据水文地质调查资料,编制各种比例尺的水文地质图,反映区域水文地质条件的空间分 布和内在联系。
水文地质剖面图的解读
通过解读水文地质剖面图,了解含水层的空间展布、厚度变化、岩性特征以及地下水的赋 存状态和运动规律。
水文地质化探
通过采集地下水、地表水等样品进行 化学分析,了解水化学特征及其与地 质环境的关系。

《水文地质学基础》完整版

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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.

水文地质学基础_中国地质大学(武汉)2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

水文地质学基础_中国地质大学(武汉)2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

水文地质学基础_中国地质大学(武汉)2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

1.在承压含水层中打井钻孔揭露承压含水层顶板后,钻孔水面上升到一定高度

后静止下来的水位高程,称该点的()。

答案:

测压水位

2.地下水运动中常用位置水头与压力水头之和替代“总水头”,或根据测压水头

的大小判断地下水的流动方向,这是因为()。

答案:

动能相对于势能可忽略不计

3.下列均质砂样相比,最大毛细上升高度最大为( )。

答案:

粉砂

4.松散沉积物的渗透系数大小与()有关。

答案:

颗粒大小、分选程度

5.地形坡度对降水入渗系数的影响,取决于()。

答案:

降雨强度与入渗能力的关系

6.湖积物相比河流冲积物()。

答案:

湖积砂砾层厚度大分布广时储存资源丰富

7.黄河中游往往发育二元结构阶地,其中赋存丰富的地下水,关于其补给条件

论述不正确的是()。

答案:

无论雨季还是旱季,黄河水一直补给地下水

8.关于补给资源,表述错误的是()。

答案:

河北平原深层地下水单井出水量大,因此地下水资源很丰富

9.松散岩石的容水度与孔隙度的关系可以()。

答案:

容水度大于孔隙度

相同

10.在流网绘制中,有降水入渗补给时,潜水水面(地下水面)可以是()。

答案:

已知水头线

既不是流线,也不是等水头线

11.有关“地下水补给与排泄”的说法中,正确的有()。

答案:

通过补给与排泄,地下水更新溶滤能力

通过补给与排泄,地下水保持不断的循环交替,支撑水文和生态环境系统的运行

通过补给与排泄,地下水与外界交换水量、盐量和热量

通过补给与排泄,地下水水量得以更新,水质得到替换

12.在盆地地下水流模拟实验中,地下水流模式会随以下条件的变化而改变

《水文地质学基础》完整版.

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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。

第五章,包气带水运动4-资料

第五章,包气带水运动4-资料
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5.4 包气带水的下渗运动
包气带水的下渗运动
(自学P48最后两个自然段—P49第一自然段)
❖ 上面讨论的是毛细水上升运动的情况 ❖ 在毛细力的作用,毛细水向下运动时,情况也
是一样,请大家试推导
❖ 毛细管的毛细压力水头为hc ,当下渗深度L小 于hc时,某点水下渗速度有毛细力作用
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5.5 包气带中岩石的渗透系数
包气带中岩石的渗透系数K
由于没有完全饱水,水流仅在饱水的空隙中运动,因此
K(包)=f() 为土层含水率
包气带中K不是常数;
②K包小于饱水带中的K;
包气带岩石含水量曲线
③随含水量增高K包→K
❖ 毛细上升特点与空径沿程变化有关:当为层状非均质土 层时,上升高度?
❖ ❖
hc
ρ pcgγ pw c
0.0 D
3

❖ρ取 1g/cm3 ; g= 981cm/s2 , α=74dyh/cm=74×10-3N/m
D——毛细管直径(用mm表示)
❖ hc——毛细压力水头(m)又称毛细压头 毛细压头
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毛细压力水头,又称毛细压头
❖ 讨论VC,VC= f (IC)

水文地质学-教学大纲

水文地质学-教学大纲

《水文地质学》课程教学大纲

【英文译名】:Hydrogeology

【适用专业】:地质工程

【学分数】:2

【总学时数】:32

【实践学数】:0

一、本课程教学目的和课程性质

《水文地质学》是地质工程专业的一门专业基础必修课。本课程重点讲授有关的基本概念、地下水赋存、地下水运动的规律、地下水的补给与排泄、地下水的物化性质、地下水资源、地下水的生态环境特性。介绍了地球上水的循环、包气带水的运动、化学成分成因类型、地下水的动态与均衡等。本课程的目的是通过本课程的教学使学生系统掌握水文地质的基本知识,学会分析区域水文地质条件的问题的基本方法,能阅读和分析常用的水文地质图件和资料,为学生从事该方面的工作打下基础。

二、本课程的基本要求

通过本课程所有教学环节,要求学生掌握水文地质的基本知识,熟悉水文地质工作的技术和方法,能阅读和分析常用的水文地质图件和资料。通过以上学习,学生应具有分析、研究、解决水文地质实际问题的基本能力。

三、本课程与其他课程的关系

本课程学习前必须学习《普通地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》等课程。后继课程有《土力学与基础工程》等课程。

四、课程内容

注:“*”为重点部分;“#”为难点部分。

绪论

水文地质学概念;研究内容;地下水在国民经济中的作用;水文地质学的分支;水文地质学的发展简史及发展趋势。

第1章地下水概论

1.1 地球上的水及其循环

地球上水的分布;

*水循环的概念、水文循环、地质循环;

*影响水循环的因素;

我国水文循环概况。

*1.2 地下水的赋存

岩石的空隙性:孔隙、裂隙、溶穴的概念、表征和特征;

水文地质学基础--3.空隙与水

水文地质学基础--3.空隙与水

容水度( Storativity )
概念
容水度(ω):指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。
影响容水度的因素
容水度的大小取决于岩土空隙的多少;
孔隙度n与容水度ω的关系
一般有: n = ω;
对于膨胀性粘土,充水后体积扩大,容水度可大于孔隙
度。
含水量( Water/Moisture content)
孔腹
孔喉
描述孔隙的指标:形状、大小、多少、
连通与分布情况。
粒间孔隙 集合体之间孔隙
形状:孔喉、孔腹 大小:孔径
多少:孔隙度(porosity)
d‘
d
➢ 定义:是指某一体积岩石(包括孔隙在内)
中孔隙体积所占的比例,常用n表示。
水文地质(孔隙度): n Vn
孔隙度与孔隙比的关系:
V
工程地质(孔隙比): e Vn
自然界松散岩体孔隙度参考值
岩石名称
孔隙度 (%)
砾石 25-35
砂 25-50
粉砂 35-50
粘土 40-70
➢孔隙度与粒径有关? ➢孔隙度超过最疏松排列的47.64%,可达70%?
与前面的分析矛盾!为什么?
粘性土的孔隙与孔隙度
粘土颗粒 ➢ 指直径<0.005(0.002)mm的颗粒; ➢ 粘性土颗粒细小,比表面积大,连结力强; ➢ 颗粒表面带电,粘粒在悬浮、推移、互相接触时,易连结

水文地质学基础课后思考题(附答案)

水文地质学基础课后思考题(附答案)

第1-2章思考题

1、试概括地下水的功能及其意义。

(1)宝贵的资源:地下水分布广泛,变化稳定,水质良好,便于利用,是理想的饮用水源,也是工业、农业用水的重要供水水源。含水介质储能,夏储冬用。地源热泵。地下水景观,如古井遗址、湿地等是良好的旅游资源。

(2)重要的地质营力:地下水是物质和热量传输(温泉)及应力传递(水库诱发地震,滑坡)的载体。地下水是良好溶剂,成矿、找矿发挥重要作用。

(3)不可忽视的致灾因子:地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌等。地方病,如甲状腺病。

(4)活跃灵敏的生态环境因子:地下水是生态环境系统中一个最为活跃灵敏的子系统。气候、水、土壤和生物,处于相互作用的动平衡,人类活动干扰天然地下水,成为生态环境恶化的重要因素。如盐渍化(干旱-半干旱地区)、沼泽化(湿润地区)、石漠化(南方岩溶地区)、地下水污染等。

(5)极有价值的信息载体:地下水及其沉淀物、化学及微生物特征,可提供十分珍贵的环境变化信息。可预测地震,提供不同时空尺度的环境信息,水文地质找矿,可重塑历史时期及地质时期的气候变化。

2、试比较水文循环与地质循环。

水文循环:大气水、地表水、地壳浅表地下水之间的水分交换。

(1)是直接循环,浅部层圈水分子直接交换。

(2)循环速度快,途径短,交替迅速。

(3)水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。

(4)对于保障生态环境及人类的生存发展,至关重要。水质持续净化,水量持续更新再生。地质循环:大气圈到地幔之间发生的水分交换。

(1)是间接循环,与沉积岩、岩浆活动、岩石重结晶有关。

(2)循环途径长,速度缓慢,周期长。

水文地质基础知识

水文地质基础知识

V u ne

水力梯度(I)
沿渗透途径水头损失与相应途 径长度的比值。 水力梯度可表示为:

h dh dh ,,,...... L ds dx

渗透系数(K)
岩石渗透性能的定量指标,在数值上等于单位水力梯度条 件下的渗流速度。 量纲:LT-1。 影响因素:孔隙大小、多少


绪 言



水文地质学:是研究地下水的科学。研究地下水水量和水 质时空演化规律,地下水的合理开发利用等。 地下水:赋存于地表以下岩石空隙中的水(非饱和带水、 饱和带水)。 地下水的功能和作用

宝贵的资源(与其它资源的不同) 重要的环境要素(资源、污染、生态、灾害等) 地质营力 信息载体
岩石的水理性质

岩石的水理性质-即岩石孔隙类型、大小与水的存在形式之间的关系,主要 的定量指标: 容水度:岩石完全饱和时所能容纳水的最大体积与岩石总体积之比 含水量

重量含水量 体积含水量:岩石中水的体积与岩石体积(包括孔隙和水的体积)之比。(土壤的凋萎含 水量、田间持水量、毛管断裂含水量等)
潜水的几个基本要素
地下水赋存
ຫໍສະໝຸດ Baidu
承压水


定义:充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水。 特点:

承压性-承压含水层水头高于隔水顶板(辨异:层间水); 有隔水顶板,参与水循环不积极(补给、排泄),超采后不易恢复; 动态随季节不变化明显; 弹性释水; 不易受污染。

水文地质学基础(第六版)第6章_包气带水

水文地质学基础(第六版)第6章_包气带水

附加表面压强的产生:
设想切取一个半径为R的 半圆球形液面。
显然,在液面的圆周状边 线上都存在着指向液层内 部的表面张力;其合力为 α·2πR,垂直于面积为 πR2的投影圆面。
表面张力引起的附加表面压强为:
• 2R 2
Pc
R2
R
弯液面下的液体实际承受到的表面压强(实际表 面压强)等于大气压强P0与附加表面压强Pc之和, 即:
7-溢水管 8-支架
试验说明: 松散岩石中细小的孔隙通道构成毛细管,在地
下水面以上的包气带中广泛存在毛细水。
毛细水类型:
支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水
支持毛细水:
由于毛细力的作用, 水从地下水面沿着 小孔隙上升到一定
高度,形成一个毛 细水带,此带中的
毛细水下部有地下 水面支持,称为支 持毛细水。
D —毛细管直径,单位为mm。
hc为毛细压力水 头,是一个负的 压力水头。
可以用张力计测 定包气带的毛细 压力水头。
从图可以看出它 是一个负的压力
水头,故称为毛细 负压。
在饱水带中(用水力学原理):测量任一点的压力水头—用测压管(压力 计) H=Z+hp
在包气带中(测负压):张力计是一端带有陶土多孔杯的充水弯管,多孔 杯充水后透水而不透气。将此多孔杯插入土中,经过一定时间,张力计中 的水与土中的水达到水力平衡,在弯管开口部分显示一个稳定的水位。由 此水位到放置多孔杯处的垂直距离就是毛细压头hc,为负的压力水头。 H=Z-hc

水文地质学基础课后思考题(附答案)

水文地质学基础课后思考题(附答案)

⽔⽂地质学基础课后思考题(附答案)

第1-2章思考题

1、试概括地下⽔的功能及其意义。

(1)宝贵的资源:地下⽔分布⼴泛,变化稳定,⽔质良好,便于利⽤,是理想的饮⽤⽔源,也是⼯业、农业⽤⽔的重要供⽔⽔源。含⽔介质储能,夏储冬⽤。地源热泵。地下⽔景观,如古井遗址、湿地等是良好的旅游资源。

(2)重要的地质营⼒:地下⽔是物质和热量传输(温泉)及应⼒传递(⽔库诱发地震,滑坡)的载体。地下⽔是良好溶剂,成矿、找矿发挥重要作⽤。

(3)不可忽视的致灾因⼦:地⾯沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌等。地⽅病,如甲状腺病。

(4)活跃灵敏的⽣态环境因⼦:地下⽔是⽣态环境系统中⼀个最为活跃灵敏的⼦系统。⽓候、⽔、⼟壤和⽣物,处于相互作⽤的动平衡,⼈类活动⼲扰天然地下⽔,成为⽣态环境恶化的重要因素。如盐渍化(⼲旱-半⼲旱地区)、沼泽化(湿润地区)、⽯漠化(南⽅岩溶地区)、地下⽔污染等。

(5)极有价值的信息载体:地下⽔及其沉淀物、化学及微⽣物特征,可提供⼗分珍贵的环境变化信息。可预测地震,提供不同时空尺度的环境信息,⽔⽂地质找矿,可重塑历史时期及地质时期的⽓候变化。

2、试⽐较⽔⽂循环与地质循环。

⽔⽂循环:⼤⽓⽔、地表⽔、地壳浅表地下⽔之间的⽔分交换。

(1)是直接循环,浅部层圈⽔分⼦直接交换。

(2)循环速度快,途径短,交替迅速。

(3)⽔⽂循环的驱动⼒是太阳辐射和重⼒。

(4)对于保障⽣态环境及⼈类的⽣存发展,⾄关重要。⽔质持续净化,⽔量持续更新再⽣。地质循环:⼤⽓圈到地幔之间发⽣的⽔分交换。

(1)是间接循环,与沉积岩、岩浆活动、岩⽯重结晶有关。

水文地质学基础:岩石的水理性质

水文地质学基础:岩石的水理性质
• 给水度(µ)= 容水度(Wn)-持水度( Sr )
4 透水性
• 透水性:岩石允许水透过的性能称为岩石的透水性。
– 渗透系数K – 反映岩石透过水的能力
• 决定透水性强弱的因素:
– 空隙的大小 – 空隙的多少
决定透水性强弱的因素
松散岩石:
• 孔隙直径愈小,透水性愈Βιβλιοθήκη Baidu • 当孔隙大到能够透水时,孔隙度愈大,透水性愈好
• ?思考:当水位下降一个单位,土层孔隙中是否所有的水都会流出 来?如果没有,在土层中会保留什么形式的水?
• 答案:结合水膜,孔角毛细水,有时悬挂毛细水与支持毛细水
• 岩石给水度影响因素:
a) 岩性 b) 地下水位初始埋深H0 c) 地下水位下降速率
• 岩石给水度影响因素:
a) 岩性:
➢ 空隙宽大,给水度大,给水度μ≈孔隙度n ➢ 空隙细小,给水度小,甚至为0
细砂 级细砂
0.20~0.15 0.15~0.05
3 持水性
• 持水性:岩石在重力作用下,排出重力水后仍能保持一 定水量的性能称为岩石的持水性。
– 持水度Sr :地下水位下降一个单位深度,单位水平面积岩石主 体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量,称为持水度Sr。
– 重力排水后岩石能够保持的水:主要是结合水、毛细水 – 给水度、容水度及持水度有如下关系:
• 容水度(Wn)是指岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积(Vn)与岩石总体积(V)之比:

水文地质学基础课后思考题(附答案)

水文地质学基础课后思考题(附答案)

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第1-2章思考题

1、试概括地下水的功能及其意义。

(1)宝贵的资源:地下水分布广泛,变化稳定,水质良好,便于利用,是理想的饮用水源,也是工业、农业用水的重要供水水源。含水介质储能,夏储冬用。地源热泵。地下水景观,如古井遗址、湿地等是良好的旅游资源。

(2)重要的地质营力:地下水是物质和热量传输(温泉)及应力传递(水库诱发地震,滑坡)的载体。地下水是良好溶剂,成矿、找矿发挥重要作用。

(3)不可忽视的致灾因子:地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌等。地方病,如甲状腺病。

(4)活跃灵敏的生态环境因子:地下水是生态环境系统中一个最为活跃灵敏的子系统。气候、水、土壤和生物,处于相互作用的动平衡,人类活动干扰天然地下水,成为生态环境恶化的重要因素。如盐渍化(干旱-半干旱地区)、沼泽化(湿润地区)、石漠化(南方岩溶地区)、地下水污染等。

(5)极有价值的信息载体:地下水及其沉淀物、化学及微生物特征,可提供十分珍贵的环境变化信息。可预测地震,提供不同时空尺度的环境信息,水文地质找矿,可重塑历史时期及地质时期的气候变化。

2、试比较水文循环与地质循环。

水文循环:大气水、地表水、地壳浅表地下水之间的水分交换。

(1)是直接循环,浅部层圈水分子直接交换。

(2)循环速度快,途径短,交替迅速。

(3)水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。

(4)对于保障生态环境及人类的生存发展,至关重要。水质持续净化,水量持续更新再生。地质循环:大气圈到地幔之间发生的水分交换。

(1)是间接循环,与沉积岩、岩浆活动、岩石重结晶有关。

(2)循环途径长,速度缓慢,周期长。

水文地质学基础

水文地质学基础

饱水带(saturation zone) 岩石空隙被水完全充满 →是二相介质(固相+液相水) 空隙中水的存在形式: ①重力水 ②结合水 重力水:连续分布(孔隙是连通)→传递静水压力→在水头差作用下,地下水(空隙中的水)可以连续运动。 饱水带中的重力水是开发利用或者排除的主要对象,是水文地质学研究的重点。 地下开挖,坑道,巷道,基坑,打井在此带均有重力水涌出来
绘制潜水等水位线图
一、承压水定义 充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水,称之为承压水。 二、基本要素 ① 承压含水层;② 隔水顶板;③ 隔水底板; ④ 承压含水层厚度(M);⑤ 承压高度(H) :钻孔中静止水位到含水层顶面的距离;⑥测压水位:钻孔中静止水位的高程即为承压水在该点的测压水位; ⑦测压水位线(面):测压水位的连线(面)—此线是虚拟的; ⑧ 补给区;⑨ 承压区;⑩ 排泄区 ⑾ 自溢区—测压水位线与地形等高线的交点连接区
3.5 承压水与承压含水层
承压水要素
基岩自流盆地中的承压水
①承压含水层 ②隔水顶板 ③隔水底板 ④承压含水层厚度(M) ⑤承压高度(H) ⑥测压水位线(面): ⑦补给区 ⑧承压区 ⑨排泄区 ⑩自溢区
三、特征 承压性 承压性是受到了大气压以外的压力。 承压区含水层的水受到了来自出露区地下水的静水压力作用,不但充满含水层,而且承受了附加压强。 概念:承压高度;测压水位。 补给与排泄 主要补给来源:大气降水入渗与地表水入渗 有限区域与外界联系,水循环迟缓些,水交替慢,平均滞留时间长(年龄老或长)——恢复性差 ; 高补低排(从高处获得补给,在低处排泄); 隔水顶底板对承压区补水的影响。
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强要比水平液面小一个毛细压强, 相当于凹液面之下存在一个与毛 细压强相等的真空值。所以, 可认 为该毛细负压力就是一个向上的 弯液面力。该弯液面力抵抗着大 气压力和重力使水沿毛细管上升, 直至液柱重力与之平衡。若换算 成水柱高度可表示为:
h = 0.03 / D
式中, h为水柱最大毛细上升 高度(单位:m); D为毛细管的直 径(单位:mm)。 由上式看出,毛细管直径越小, 水的毛细上升高度越大,反之则越 小。因而在大孔隙的粗砂中, 毛 细管直径较大, 毛细水上升高度
4、实验数据整理
将记录表中数据, 在同一座标 纸上分别绘出粗砂、中砂、细砂 和极细砂的毛细水上升高度与时 间关系曲线。该曲线可用如下经 验式表示: Hn = m t
上式中, n一般大于2, m随土 质而异。可利用作图分析方法分 别确定三条曲线的实用经验式。
将上式两边取对数得:
lgt = nlgH ― lgm
测定累计时间
时 分 秒
毛细上升 高 度 (cm)
备注
平 均

三、撰写实验报告
包括直接观测法和卡明斯基 仪测定法的实验体会和看法。描 述负水头法测定过程中值得注意 的现象等。分析实验讲义中相应 的思考题。
石家庄经济学院工程学院
ຫໍສະໝຸດ Baidu
水文与水资源工程教研室监制
2004. 11
一、直接观察法 该法是将试样装入有刻度的 玻璃管中,管的底部缚有滤网,并 放置于盛水槽中, 直接观测毛细 水的上升高度。
1、测定装置
玻 璃 管 架
带 刻 度 玻 璃 管 铁皮水槽
2、测定操作步骤
3、实验数据记录表
观 观察时间 察 次 日 时 分 间隔 (分) 数 各种粒度成分砂毛细上升高度(cm) 极细砂 细 砂 中 砂 粗 砂
《水文地质学基础》实验
文字编辑: 曹继星
影视制作:曹继星

音:曹继星
实验操作:周淑敏
技术指导:刘金峰 技术顾问:李 铎


《水文地质学基础》实验是 水文与水资源工程、环境工程、 土木工程、资源勘查、勘查技术 与工程等专业学生今后从事地下 水研究必备的基本手段和技能, 通过实验可提高学生分析问题和 解决问题的能力。
实验三
毛细水上升高度测定
毛细水是赋存在包气带岩石 空隙中的地下水, 它同时承受着 重力和毛细力的共同作用。最受 人类关注的主要是地下水面以上 的支持毛细水, 它分布在包气带 下部形成毛细水带, 毛细水上升 高度决定着该带的厚度。
饱水带的地下水只所以能沿
毛细空隙上升, 主要是受毛细力的 牵引。毛细力是发生在岩石介质 空隙中固、液、气三相界面上的 一个向上的力, 它是由岩石颗粒 表面张力和水的作用产生的。形 成指向弯液面凹侧向上的附加表 面压强, 该附加压强因弯液面上 凹而向上, 为一负值, 称为毛细负 压。因此, 凹液面所受的大气压
显然上式为一线性方程, 将所测的t 和H 取对数, 然后在双对数纸上作其关系曲线, 其 直线的斜率为n, 截距为–lgm。取其反对数 就可求出m来。
lgt
n = tg θ =
lgt2 ━ lgt1
lgH2 ━ lgH1
(lgH2 , lgt2)
(lgH1 , lgt1)
θ
━ lgm
lgH
二、卡明斯基仪测定法
较小, 而细砂、粘土, 由于孔隙直 径较小, 毛细水上升高度则较大。 岩石中毛细水上升高度对于 研究包气带水运动、大气降水入 渗补给地下水、农田灌溉、盐碱 地改良、地下水污染及工程建筑 地基处理设计与稳定性评价等, 都具有重要意义。 松散岩石的毛细水上升高度
测定方法, 有直接观察法和卡明 斯基仪法。前者适用于粗砂和中 砂, 后者则适用于粉砂和粘土。
1、原理
该法是根据弯液面力能产生 一定负压力, 使供水中的静水压 力小于外界大气压力。其压差所 支持的毛细水柱高度即为被动的 毛细力支持的下降水柱高度, 用连 通管等压面原理就可进行测定。
2、测定装置
滤网
调 流 量 阀
固 定 铁 架 子
铁 架 子
B
A
接水桶
3、测定步骤
4、实验数据记录表
实 验 岩 性 次 数 粒 径 (mm)
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