2019最新《供水水文地质》第二章讲义物理
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供水水文地质资料
供水水文地质第2章
4
潜水示意图
2020/3/20
供水水文地质第2章
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潜水等水位线图和 潜水剖面图。
一个区域的潜水面 的形状用潜水面等 高线表示。
读等水位线图
确定：潜水流向、 潜水面埋深、选取 合理取水位置。
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供水水文地质第2章
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读图： 地形为北高南低。南北距离1500m范围内，地
四川盆地，顶板为砂页岩，含水层为侏罗纪砂 岩裂隙。底板为石炭纪页岩。
（2）单斜地层。 山前斜地承压含水层和断层阻隔承压含水层。
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供水水文地质第2章
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供水水文地质第2章
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供水水文地质第2章
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持水度Wm=持水体积/岩石总体积
给水度μ=可释放的水体积/岩石总体积
土层的渗流速度u=ki，为水力坡度，即单 位流程长度的水头损失，k为土层的渗透 系数。
土名
渗透系数k，m/s
粘土
<6×10-8
细砂土
6×10-5
粗砂土
2×10-4
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供水水文地质第2章
2
§ 2.2 含水层和隔水层 含水层是能够渗透水、储存水的岩层。
隔水层是透水性差的岩层。
含水层的形成条件
（1）有容水空隙；（2）有隔水层储存地下水； （3）有地下水补给。
隔水层是不能渗透不能储存重力水的岩层。
岩层孔隙率越大，储存地下水的能力就越强。
隔水层是地下水能够储存在某处的必备条件。 垂直方向的地下深处总是有不透水的基岩存在 的。因此，要构成含水层，还必须有阻隔地下 水沿水平方向流动的隔水层。
供水水文地质
供水水文地质供水水文地质第一章地质基础知识§1.1 地球的构造与形态1、地球的构造与形态1、地球赤道半径6378.16km，极半径6356.755km，两者相差约21.4km2、地球内圈特征：地壳（莫霍面）地幔（古登堡面）地核P33、外圈特征：大气圈、水圈、生物圈P44、地壳表面特征：最高：喜马拉雅山的珠穆朗玛峰，海拔8844.43m最深：太平洋的马里亚纳海沟，海平面以下11034m5、陆地地形：山地，丘陵，平原，高原，盆地，洼地 P56、海底地形：大陆架，大陆坡，大陆基，海沟，岛弧，深海（大洋）盆地，洋中脊等大陆架——紧邻陆地的、地势平坦的浅海水底平原三、地壳的物质组成地壳上以氧硅铝为主钙钠钾亦较多地壳下依氧硅为主其他元素含量减少镁铁增加一、主要造岩矿物的特征1. 矿物的概念——具一定化学成分和物理性质的自然元素和天然化合物，一般为结晶质。
2.矿物是地壳的基本组成部分是矿石和岩石的组成单位3.矿物的主要性质详见P8表格矿物的主要物理性质：晶形、颜色、光泽、条痕、硬度、解理和断口、相对密度等二、岩石的分类P9岩石(rock)——在各种地质条件下一种或多种矿物组成的自然集合体。
按成因分为三大类：岩浆岩(magmatic rock)、沉积岩(sedimentary rock)、变质岩(metamorphic rock)1. 岩浆岩岩浆沿着地壳岩石的裂隙上升到地壳范围内或喷出地表，热量逐渐散失，最后冷却凝固而成的岩石就叫岩浆岩，又称火成岩。
1.1岩浆上升侵入周围岩层中所形成的岩石称为侵入岩，侵入岩又可分为深成岩和浅成岩两大类。
在地壳深处冷凝成的岩石叫深成岩产状多为岩基和岩株例：橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗岩在地表深度较小处冷凝成的岩石叫浅成岩产状为岩盘、岩床、岩脉等例：闪长玢岩、花岗斑岩1.2岩浆喷出地表形成的岩浆岩称为喷出岩，又称火山岩，产状为岩流和火山锥例：玄武岩、安山岩、流纹岩岩浆岩的产状，是指岩浆岩在空间的位置、形态和大小1.3岩浆岩的结构——组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形状，及其相互结合的方式。
供水水文地质第二章
（二）承压水的形成条件
• • • • • 承压水的形成与地层，岩性和地质构造有关 形成条件要求： 1）不透水层覆盖在透水性好的岩层上； 2）透水层的下部有稳定的隔水底板； 3）上下隔水层之间的地下水必须充满整个含 水层，并承受静水压力，否则，称为层间无 压水
几种常可形成承压水的岩层组合
• • • • 1、粘土覆盖在砂层上 2、页岩覆盖在砂岩上 3、页岩覆盖在溶蚀灰岩上 4、致密不纯的灰岩覆盖在溶隙发育的灰岩 上 • 5、致密的岩流覆盖在裂隙发育的基岩或多 孔状岩流之上
第二节 含水层和隔水层
• • • • 一、概述 饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划分为： 含水层：指能够透过并给出相当水量的岩层 隔水层：不能透过并给出水，或透过和给出水的 数量微不足道的岩石
二. 构成含水层的基本条件
• （一）岩层要具有能容纳重力水的空隙 • （二）有储存和聚集地下水的地质条件 图 2-5 • （三）具有充足的补给来源 • 这三个条件缺一不可，但有利于储水的地 质构造是最主要的
三. 承压水
• 承压水是指充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层 中的重力水。 • 承压水的初见水位（H1)，承压水位（测压水位H2)， 承压水位的埋深（H)，承压水头（h） • 承压水位连成的面，水压面
承压水的主要特点
• 有稳定的隔水层顶板存在，没有自由水面，水体承 受静水压力 • 承压水的埋藏区与补给区不一致 • 承压水的补给可通过出露地表部分接受大气降水及 地表水补给，或上部潜水越流补给承压含水层 • 排泄可通过标高较低的含水层出露区或断裂带排泄 到地表水，潜水含水层或另外的承压含水层，也可 直接排泄到地表成为上升泉 • 承压含水层在水位，水量，水温，水质等方面受水 文气象因素，人为因素及季节变化的影响较小，因 此富水性好的承压含水层是理想的供水水源
水文地质第二章12
第二节 含水层和隔水层
一、概述 饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划分为： 含水层：指能够透过并给出相当水量的岩层 隔水层：不能透过并给出水，或透过和给出水的 数量微不足道的岩石
二. 构成含水层的基本条件
（一）岩层要具有能容纳重力水的空隙 （二）有储存和聚集地下水的地质条件 图 2-5 （三）具有充足的补给来源 这三个条件缺一不可，但有利于储水的地 质构造是最主要的
可溶岩石的溶隙
可溶岩石的溶隙是一部分原有裂隙与原生 孔隙溶蚀扩大而成的，空隙大小悬殊，分 布极不均匀。 因此，赋存于可溶岩石的地下水分布与流 动极不均匀
（二）地下水的存在形式
1.气态水
气态水本身不能直接开采利用，亦不能被植物吸收
2.吸着水
吸着水：由于岩石颗粒表面分子引力和静电引力 的作用，使水分子牢固地吸附在颗粒的表面，从 而形成的极薄的一层水膜。 这种吸附力达一万大气压，因此，也称为强结合 水。 特征不同于一般的水， 厚度仅相当于几个水分子。 水量少，不能被植物吸收
孔隙度变化空 25%~40 % 间
25%~50 35%~50 40%~70 % % %
2、裂隙
裂隙： 固结的坚硬岩石，受地壳运动及其他内外地质应 力作用下岩石破裂变形产生的孔隙称之裂隙 裂隙岩石的空隙性用裂隙率（KT)表示 岩石中的裂隙具有明显的不均匀性
裂隙的体积 裂隙率（KT)=
X100%
岩石的总体积
含水层上面存在稳定隔水层，含水层中的水具承 压性 含水层中各个部位及不同方向上渗透性相同 含水层的渗透性随空间位置和方向的不同而变化
下列哪项论述是正确的：
A、储存有水的岩层就叫含水层 B、区分隔水层与含水层的标志为岩层是否 含水 C、含水层指储存有水并能给出大量水的岩 层 D、含水的数量很小的岩层为含水层
《供水水文地质》课件
2
构造运动的影响
断裂和褶皱构造，同时这些构造因素会形成渗透性通道和储水条件优越的岩石区 带
3
地面地貌特征
山区和平原区的不同地形，以及不同坡度和坡向下，地下的渗透量也会有所不同
地下水文地质调查方法
钻孔法
以地下水为目标寻找地质构 造体和判断地下水水文地质 条件的方法。
水文地球物理方法
感应电磁法、剖面电法、激 光法等在水文地质调查中的 应用。
自然涌泉
在被不透水层和透水层夹层 的地质构造形成的自流井， 水从深层由于水压作用而喷 涌而出的水。是珍贵的天然 水源。
地下水的基本概念与分类
渗漏流中的水沿粒子间隙渗流；后者是沿着河 流、断层等构造特征溯流
含水层
具有一定厚度、面积和一定的渗透性质。 依照性质可分为单一水层、多层含水层和 夹层含水层
《供水水文地质》PPT课 件
本次课件将介绍地下水的形成、分类、调查方法、开采利用以及环境保护等 重要内容。
地下水形成与分布
降雨入渗
大气水经降雨、雪水先后穿 过植物、土壤、岩石和各种 渗透层形成地下水。
岩溶地貌
在石灰岩、石膏岩和白云岩 等溶蚀性岩石中，经水的淋 溶和冲刷，形成众多的溶洞 和地下河流，收集储存着丰 富的地下水。
地下水环境保护
污染源控制
水资源优化利用
• 避免工业生产和生 活染污地下水
• 合理和绿色化开发建设
• 选择适宜开采地点
• 加强节水技术在生 产和生活中的使用
水环境综合治理
• 对已经污染严重的 水域进行治理改善
• 积极推进环境管理 工作和立法
研究展望
科学研究齐头并进
深入探索地下水形成和运动 规律，优化调查工作，提高 地下水资源的综合利用效益
重庆大学供水水文地质课件第2章地下水的储存与循环
结合水膜，孔角毛细水，有时有悬挂毛细水与支持毛细水。
影响μ值的因素－a).岩性
对μ值的影响主要表现 在孔隙大小与多少。
空隙大的样品，给水 度大，μ≈n
岩石名称 粘土 粉质粘土 粉砂 给水度(%) 最大值 5 12 19 最小值 0 3 3 平均值 2 7 18
颗粒细小者，如粘土 比表面积大，结合水 与孔角毛细水残留多， 给水度很小。
饱水带
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）→传递压力→在水头差作 用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。
地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出 来！
2.6 地下水的类型
包 气 带 水 上 层 滞 水 稳定 水位 线
饱 水 带 水
承 压 水
埋藏条件:含水层在地质剖面中
表2-6含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类 孔隙水 裂隙水 上层滞水 上层滞水 孔隙潜水 裂隙潜水 孔隙承压水 裂隙承压水 岩溶水 上层滞水 岩溶潜水 岩溶承压水
包气带 潜水 承压水
2.6.1 包气带与饱水带
一、包气带与饱水带的划分
地下水面（水位）： 地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满，
形成一个自由水面，以海拔高度表示称之地下水位 （一般通过打井，地下开挖来确定）
匀孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊
空隙比率—孔隙介质最大，裂隙最小 空隙渗透性—孔
造成空隙介质上述差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的
环境
岩石中空隙与地下水间关系
空隙网络是由岩石中的空隙按一定方式连接起来所构 成的网络。 ①松散岩石中的孔隙连通性好，分布均匀，其中的地 下水分布与流动比较均匀，为孔隙水。 ②坚硬基岩中的裂隙，宽窄不等，多具有方向性，连 通性较差，分布不均匀，其中的地下水相互关联差，分 布流动不均匀，为裂隙水。 ③可溶岩石中的溶穴是一部分原有裂隙与原生孔缝溶 蚀而成，大小悬殊，分布不均，其中的地下水分布与流 动多极不均匀，为岩溶水。
影响μ值的因素－a).岩性
对μ值的影响主要表现 在孔隙大小与多少。
空隙大的样品，给水 度大，μ≈n
岩石名称 粘土 粉质粘土 粉砂 给水度(%) 最大值 5 12 19 最小值 0 3 3 平均值 2 7 18
颗粒细小者，如粘土 比表面积大，结合水 与孔角毛细水残留多， 给水度很小。
饱水带
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）→传递压力→在水头差作 用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。
地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出 来！
2.6 地下水的类型
包 气 带 水 上 层 滞 水 稳定 水位 线
饱 水 带 水
承 压 水
埋藏条件:含水层在地质剖面中
表2-6含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类 孔隙水 裂隙水 上层滞水 上层滞水 孔隙潜水 裂隙潜水 孔隙承压水 裂隙承压水 岩溶水 上层滞水 岩溶潜水 岩溶承压水
包气带 潜水 承压水
2.6.1 包气带与饱水带
一、包气带与饱水带的划分
地下水面（水位）： 地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满，
形成一个自由水面，以海拔高度表示称之地下水位 （一般通过打井，地下开挖来确定）
匀孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊
空隙比率—孔隙介质最大，裂隙最小 空隙渗透性—孔
造成空隙介质上述差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的
环境
岩石中空隙与地下水间关系
空隙网络是由岩石中的空隙按一定方式连接起来所构 成的网络。 ①松散岩石中的孔隙连通性好，分布均匀，其中的地 下水分布与流动比较均匀，为孔隙水。 ②坚硬基岩中的裂隙，宽窄不等，多具有方向性，连 通性较差，分布不均匀，其中的地下水相互关联差，分 布流动不均匀，为裂隙水。 ③可溶岩石中的溶穴是一部分原有裂隙与原生孔缝溶 蚀而成，大小悬殊，分布不均，其中的地下水分布与流 动多极不均匀，为岩溶水。
供水水文地质5
第二章 地质基础知识
2.1 2.2 地球的构造与形态 矿 物
2.3
2.4
岩 石
岩层的地质时代
2. 3
概 述 一、岩浆岩 二、沉积岩
岩
石
三、变质岩
返回
二、 沉积岩
作 业 5
（一） 沉积岩的形成 （二） 沉积岩的特征
（三） 沉积岩的分类及各类沉积岩特征
（四）松散沉积物
返回
作
一、名词解释
业 5
1、碎屑结构；2、“有效粒径”
黏土 为松散的土状岩石，含黏土颗粒在50%以上。 据黏土颗粒、砂粒等含量不同，有亚黏土（黏 粒含量10%~30%）；亚砂土（黏粒含量3% ~10%）及砂土（黏粒含量＜3%）等过渡类型。 黏土根据其中所含主要矿物成分的不同又可分 为：高岭石黏土；蒙脱石黏土和水云母黏土。
返回
泥岩其成分与页岩相似，但层理不发育，具块状构造。
返回
砂岩 是由各种成分的
砂粒被胶结而成的岩石， 一般所说的砂岩是砂质 岩石的总称。其中砂粒 直径在2~0.05mm 之间。 胶结物可有泥质、钙质、 铁质和硅质等。碎屑成 分复杂，主要为石英和 长石，其次为云母，此 外，尚有一些重矿物、 碳酸盐类矿物和岩屑。
返回
石英砂岩：石英含量在90%以上，含少量长石及燧石；
碎石
圆砾 角砾
棱角形为主，粒径>20mm的颗粒超过全重的50%
圆形及亚圆形为主，粒径>2mm的颗粒超过全重的50% 棱角形为主，粒径>2mm的颗粒超过全重的50%
砾砂
砂 土 类 粗砂 中砂 细砂 粉砂 粉土类 粘性 土类 粉土 粉质粘土
粒径>2mm的颗粒占全重的25%~50%
粒径>0.5mm的颗粒超过全重的50% 粒径>0.25mm的颗粒超过全重的50% 粒径>0.075mm的颗粒超过全重的85% 粒径>0.075mm的颗粒不超过全重的50% 塑性指数3<Ip≤10 塑性指数10<Ip≤17
2.1 2.2 地球的构造与形态 矿 物
2.3
2.4
岩 石
岩层的地质时代
2. 3
概 述 一、岩浆岩 二、沉积岩
岩
石
三、变质岩
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二、 沉积岩
作 业 5
（一） 沉积岩的形成 （二） 沉积岩的特征
（三） 沉积岩的分类及各类沉积岩特征
（四）松散沉积物
返回
作
一、名词解释
业 5
1、碎屑结构；2、“有效粒径”
黏土 为松散的土状岩石，含黏土颗粒在50%以上。 据黏土颗粒、砂粒等含量不同，有亚黏土（黏 粒含量10%~30%）；亚砂土（黏粒含量3% ~10%）及砂土（黏粒含量＜3%）等过渡类型。 黏土根据其中所含主要矿物成分的不同又可分 为：高岭石黏土；蒙脱石黏土和水云母黏土。
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泥岩其成分与页岩相似，但层理不发育，具块状构造。
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砂岩 是由各种成分的
砂粒被胶结而成的岩石， 一般所说的砂岩是砂质 岩石的总称。其中砂粒 直径在2~0.05mm 之间。 胶结物可有泥质、钙质、 铁质和硅质等。碎屑成 分复杂，主要为石英和 长石，其次为云母，此 外，尚有一些重矿物、 碳酸盐类矿物和岩屑。
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石英砂岩：石英含量在90%以上，含少量长石及燧石；
碎石
圆砾 角砾
棱角形为主，粒径>20mm的颗粒超过全重的50%
圆形及亚圆形为主，粒径>2mm的颗粒超过全重的50% 棱角形为主，粒径>2mm的颗粒超过全重的50%
砾砂
砂 土 类 粗砂 中砂 细砂 粉砂 粉土类 粘性 土类 粉土 粉质粘土
粒径>2mm的颗粒占全重的25%~50%
粒径>0.5mm的颗粒超过全重的50% 粒径>0.25mm的颗粒超过全重的50% 粒径>0.075mm的颗粒超过全重的85% 粒径>0.075mm的颗粒不超过全重的50% 塑性指数3<Ip≤10 塑性指数10<Ip≤17
《水文地质》课件
● 06
第六章 总结与展望
水文地质的基本 概念
水文地质是研究地下水运动规律和地下水与地质环境关系 的学科，通过对地下水系统的深入了解，可以更好地应用 于环境保护和工程建设中。地下水的开发利用也是未来的 重要方向。
地下水运动规律
地下水循环
描述地下水在地球 中的循环方式
地下水排泄
解释地下水的排泄 方式
01 矿区地下水的运动规律
地下水在矿区中的流动特点
02 矿产开采影响
矿产开采对地下水资源的影响
03
矿产开采对地下水的影 响
矿产开采活动可能导致矿区地下水位下降，地下水紧缺，地 下水质污染等问题。矿产开采对周边环境和生态系统的影响 较大，需要进行科学评估和合理控制，以保护地下水资源的 可持续利用。
学习方法
结合理论与实 践
多进行案例分析
加强动手能力
多进行田野调查和 实验
评估方式
课堂测验
考察学生对课程内容的掌握程 度
作业与实验报告
加强学生的实践能力和独立思 考能力
参考书目
《水文地质学》
深入了解水文地质 领域的理论知识
《水文地质与 水文地质工程》
应用水文地质知识 解决实际工程问题
● 02
第2章 地下水的形成与分布
● 04
第4章 地下水与地质环境
岩溶地质特点
岩溶地质是一种特殊的地质构造，其特点包括岩溶溶蚀作用 强烈、地下水流动通道复杂等。岩溶地质景观丰富多样，例 如溶洞、溶岩地貌等，对地下水运动有重要影响。
岩溶地下水运动规律
溶蚀作用影响
溶蚀作用形成的裂 隙是地下水流动通
道
水文特性
地下水水位波动大， 水质多变
能够运用水文地质知识解决实际问题
水文地质学基础(课件)中国地质大学(武汉)2_孔隙与水
水文地质学基础
38
✓ 松散岩石中的孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均 匀，在不同方向上，孔隙的通道和多少都很接近。赋存 于其中的地下水分布与流动都比较均匀。
✓ 坚硬岩石中的裂隙是宽窄不等，长度有限的线状缝隙， 往往具有一定的方向性。只有当不同的裂隙相互切穿连 通时，才能在某一范围内构成彼此连通的裂隙网络。裂 隙的连通性远较孔隙差。因此，赋存于裂隙基岩中的地 下水相互联系比较差，分布与流动往往是不均匀的。
❖ 可溶岩石，由于溶 蚀速度不均一，有 的部分发育为溶穴， 有的部分则为裂隙， 有时还可能保留有 原生的孔隙和裂缝。
砂岩中的孔隙
水文地质学基础
可溶岩中的溶隙、裂隙和孔隙
37
空隙的连通特征
岩石中的空隙，必须以一定的方式连接起来构成空间 的网络，才能成为有效的储容空间和运移通道。不同 含水介质(孔隙含水介质、裂隙含水介质、溶隙含水介 质)中的空隙空间分布与连通特征具有不同的特点
当粗细颗粒完全混合时，混合样的孔隙度：n混=n粗×n细
因此影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度，分选愈 差，孔隙度愈小！
思考：上述三种样中，那个孔隙度最小？
水文地质学基础
20
孔隙度(porosity)及其影响因素
（2）颗粒排列方式对孔隙度的影响
理想最疏松排列（立方体）：孔隙度为47.64%； 理想最紧密排列（四面体）：孔隙度为25.95%。 在实际中，天然砂砾石孔隙度一般介于两者之间。 排列愈紧密，孔隙度愈小。 胶结程度高，孔隙度愈小。
溶穴（cave）: 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙
水文地质学基础
3
分选好，排列疏松的砂
分选好，排列紧密的砂
分选不好，含泥砂的砾石
水文地质学基础
《供水水文地质》第二章讲义
河道比降：落差与河长的比值称为河流
水文循环(Hydrologic Cycle)
水文循环的定义：
地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下 蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送 到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水 的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分 水，再从河道以地表水或渗入地下以地下水形 式补给河流，最终流入海洋。水分这种往返循 环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循 环(Water Circulation/Cycle)。
河流按不同的级别划分为：
干流 (Main / Principal / Trunk river)
将汇集的水流注入海洋或内陆湖泊的河流叫干流。 或者河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流 (Branch river)
汇入干流的河 流均称为一级支 流，而汇入一级 支流的河流则称 为二级支流，以 此类推。
根据横断面形状又可分为单式及复式两种。
枯水期水流通过的部分，称为基本河槽，也叫枯 水河槽或主槽。只有在洪水泛滥期才被洪水淹没的部 分，称为洪水河槽或河漫滩。河槽断面是计算流量的 重要依据。
④河流的落差和比降(River fall & slope) 落差：河源与河口的垂直高差称为河流的
落差。
落差大表明河流水能资源丰富。
干支流实例
黄 河 西安
2、河系的主要特征的描述：
① 河流长度 L (River length):
指从河源沿河道至河口的距离或测站断面沿河槽 中泓线或轴线量取的距离称为河流长度，简称河长。 注意：不是河流二端间的直线距离
尼罗河 6650 km
亚马逊河 6437 km
长江 6380 km
② 河流的弯曲系数
以概率论和数理统计学为基础，通常建立 某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。
水文循环(Hydrologic Cycle)
水文循环的定义：
地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下 蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送 到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水 的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分 水，再从河道以地表水或渗入地下以地下水形 式补给河流，最终流入海洋。水分这种往返循 环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循 环(Water Circulation/Cycle)。
河流按不同的级别划分为：
干流 (Main / Principal / Trunk river)
将汇集的水流注入海洋或内陆湖泊的河流叫干流。 或者河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流 (Branch river)
汇入干流的河 流均称为一级支 流，而汇入一级 支流的河流则称 为二级支流，以 此类推。
根据横断面形状又可分为单式及复式两种。
枯水期水流通过的部分，称为基本河槽，也叫枯 水河槽或主槽。只有在洪水泛滥期才被洪水淹没的部 分，称为洪水河槽或河漫滩。河槽断面是计算流量的 重要依据。
④河流的落差和比降(River fall & slope) 落差：河源与河口的垂直高差称为河流的
落差。
落差大表明河流水能资源丰富。
干支流实例
黄 河 西安
2、河系的主要特征的描述：
① 河流长度 L (River length):
指从河源沿河道至河口的距离或测站断面沿河槽 中泓线或轴线量取的距离称为河流长度，简称河长。 注意：不是河流二端间的直线距离
尼罗河 6650 km
亚马逊河 6437 km
长江 6380 km
② 河流的弯曲系数
以概率论和数理统计学为基础，通常建立 某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。
自然科学水文地质学供水水文地质勘察
➢ 水质分析资料——以表格形式反映水质分析的记录 和结果，包括取样日期、取样地点、分析日期、主
要物理性质、主要阳离子含量、干凅残余物、总硬 度、暂时硬度、pH值、游离CO2-2、化学类型。
供水水文地质勘察报告——阅读要点
➢ 勘察的阶段、范围、任务、目的、内容等与设计是 否相符。
➢ 勘察的方法、工作量是否合理且符合规范要求。 ➢ 勘察的资料和成果的水平、可信度。 ➢ 是否查明勘察区的地质、水文地质条件。
供水水文地质勘察的阶段 ➢ 初步勘察阶段。 主要任务是选取与圈定地下供水水源地。在查明区域水 文地质条件基础上，对可利用的地下水源进行初步的水 质与水量评价，以确定拟建的地下供水水源地，并为详 细勘察和取水工程初步设计提供初步的水文地质资料。 ➢ 详细勘察阶段。 主要任务是对拟建的地下供水水源地进行详细的水质与 水量评价且充分获得取水构筑物附近范围的水文地质资 料，并理定最佳的开采方案，为给水工程施工图设计提 供必要的水文地质资料。
➢ 井中动水位、出水量均稳定后的抽水阶段称为稳定延 续时间。有一段稳定延续时间是保证试验质量的重要 因素，由于井中动水位、出水量均稳定后至下降漏斗 完全稳定还需要一定时间——稳定延续时间。
抽水试验的技术要求——稳定流抽水试验
➢ 必需在试验之前测定天然水位。从井中连续观测三 次的数据均相同、或4h内相差不过2cm时，才可认 为是天然水位。
➢ 对于地质与地理、气象、植被、人文条件部分，阅 读的重点在于地形、地貌、岩石、地层、构造、地 表水、降水、气温、植被、工程活动等对地下水的 形成、类型、储存、分布、埋藏、径流、物化性质 的影响方面。
供水水文地质勘察报告——阅读要点
➢ 对于地下水的水质、水量、评价部分，阅读的重点在 于所用的公式是否正确、水文地质参数是否准确、主 要数据来源是否可靠且是否试验测定、地下水补给源 与补给条件是否查明、是否考虑由于地下水开采而可 能引发新的环境问题、不良地质现象。
要物理性质、主要阳离子含量、干凅残余物、总硬 度、暂时硬度、pH值、游离CO2-2、化学类型。
供水水文地质勘察报告——阅读要点
➢ 勘察的阶段、范围、任务、目的、内容等与设计是 否相符。
➢ 勘察的方法、工作量是否合理且符合规范要求。 ➢ 勘察的资料和成果的水平、可信度。 ➢ 是否查明勘察区的地质、水文地质条件。
供水水文地质勘察的阶段 ➢ 初步勘察阶段。 主要任务是选取与圈定地下供水水源地。在查明区域水 文地质条件基础上，对可利用的地下水源进行初步的水 质与水量评价，以确定拟建的地下供水水源地，并为详 细勘察和取水工程初步设计提供初步的水文地质资料。 ➢ 详细勘察阶段。 主要任务是对拟建的地下供水水源地进行详细的水质与 水量评价且充分获得取水构筑物附近范围的水文地质资 料，并理定最佳的开采方案，为给水工程施工图设计提 供必要的水文地质资料。
➢ 井中动水位、出水量均稳定后的抽水阶段称为稳定延 续时间。有一段稳定延续时间是保证试验质量的重要 因素，由于井中动水位、出水量均稳定后至下降漏斗 完全稳定还需要一定时间——稳定延续时间。
抽水试验的技术要求——稳定流抽水试验
➢ 必需在试验之前测定天然水位。从井中连续观测三 次的数据均相同、或4h内相差不过2cm时，才可认 为是天然水位。
➢ 对于地质与地理、气象、植被、人文条件部分，阅 读的重点在于地形、地貌、岩石、地层、构造、地 表水、降水、气温、植被、工程活动等对地下水的 形成、类型、储存、分布、埋藏、径流、物化性质 的影响方面。
供水水文地质勘察报告——阅读要点
➢ 对于地下水的水质、水量、评价部分，阅读的重点在 于所用的公式是否正确、水文地质参数是否准确、主 要数据来源是否可靠且是否试验测定、地下水补给源 与补给条件是否查明、是否考虑由于地下水开采而可 能引发新的环境问题、不良地质现象。
供水水文地质
1.4 地质构造
1.4.1 地壳运动简述 一、地壳运动的特点
升降运动：是地壳大致沿地球表面切线方向的运动。形成巨大的褶皱山系和地堑、裂谷。 水平运动：指地壳运动垂直于地表，即沿地球半径方向的运动。产生海退和海侵现象。
二、地质构造
构造变形：由地壳运动所产生。 非构造变形：如风化、剥蚀、冰川、地表崩塌等。 构造变形和非构造变形，都可归纳为褶曲、断层、裂隙和劈理四类。
二、岩层产状的三要素
A. 走向：岩层面与水平面的交线叫走向线，走向线两端延伸的方向就是岩层的走向。 B. 倾向：垂直走向线、沿岩层面向下倾斜的直线叫倾斜线(又称真倾斜线)，它在水平面上的投影线称为倾向线， 倾向线所指的方向为倾向(又称真倾向)。 C. 倾角：真倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)的夹角叫倾角，又称真倾角。
பைடு நூலகம்.4.4 褶曲
一、基本概念 A. 褶皱：在构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲现象。 B. 褶曲：褶皱中的单个弯曲。 C. 背斜：岩层向上弯曲。地层对称重复，中间老，两边新。 D. 向斜：岩层向下弯曲。地层对称重复，中间新，两边老。 二、褶曲的要素 A. 核部：褶曲的中心部分。 B. 翼部：核部两侧的岩层。 C. 转折端：褶曲中弯曲最强烈的部位 D. 轴面：两翼的近似对称面 E. 轴：轴面与水平面的交线 F. 脊线：顶点的连线 G. 枢纽：褶曲中同一岩层的层面与轴面的交线 三、褶曲的形态分类 根据褶曲轴面产状，结合两翼产状特点，可将褶曲分为：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲。 直立褶曲：轴面近于直立，两翼倾向相反，倾角近于相等； 倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等； 倒转褶曲：轴面倾斜，两翼向同一方向倾斜，有一翼地层层序倒转。 平卧褶曲：轴面近于水平，一翼地层正常，另一翼地层层序倒转。 四、向斜和背斜 向斜：岩层向下弯曲，地层对称重复，中间新两边老，易成谷。 背斜：岩层向上弯曲，地层对称重复，中间老两边新，易成山
供水水文地质复习
1、供水水文地质学是研究_地下水资源作为供水水源的应用科学2、供水水文地质学拟解决的主要问题有哪些？①1、何处有可供利用的地下水资源？②2、已发现的地下水资源水质如何？水量有多少？③3、如何使有限的地下水资源发挥最大的效益，并减少负环境效应？3、什么是地下水？与地表水相比，地下水作为供水水源有哪些优点？地下水：埋藏在地表以下岩石空隙中的水。
地下水作为供水水源的优点1)一般不需净化处理；2)不易受地表污染；3)水温较低且恒定；4)输水管道较短，构筑物较简单，基建费用低，占地面积小；5)分布广，供水能力较稳定。
6)可以“以丰补欠”，提高水资源的利用率。
4、简述供水水文地质研究的主要内容有哪些？供水水文地质主要包括地下水资源的寻找和勘探、地下水资源评价、地下水资源开采及地下水资源的保护和管理四方面的内容，第一章1、通过地震波在地球内部传播速度的变化，发现在地球内部存在两个明显的分界面，即莫霍面和古登堡面，它们把地球分为三个圈层，即地壳、地幔和地核2、名词解释：①硅铝层：大陆地壳上层平均成分相当于花岗岩类岩石，主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层②硅镁层：大陆地壳下层和大洋地壳平均成分相当于玄武类岩石，主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅镁层。
③岩石圈：软流圈以上的地幔与地壳均由坚硬的岩石组成，二者统称为岩石圈。
④水圈：地球表层附近的水体3、请列出主要陆地地貌，并说明其主要特征。
1)山地：包括海拔500—1000 m的低山、1000—3500 m的中山和3500 m以上的高山。
2)高原：海拔600 m以上，顶项部较为平坦或略呈波状起伏，面积广大的高地。
3)丘陵：地面虽有起伏，但坡度比较平缓，顶部浑圆，相对高差小于200m的地形。
4)平原：是海拔600 m以下，地表起伏不大，面积宽广的地区。
5)盆地：四周为山地或高原环绕，中间低平的地区，因外形似盆而得名。
6)洼地：高程在海平面以下的低洼地带。
供水水文地质ppt课件
地质年代
• 地层层序律：
•
原始产生的地层具有下老上新的层序规律；
• 化石层序律：
•
进化论；
• 切割穿插定律：
•
侵入者、切割者年代新；被侵入者、被切
割者年代老。
地质运动简述
• 地壳运动也称为构造运动，是由于地球内部原因引起地 壳形态的变化。地壳运动形成了地壳中的各种地质构造， 决定了地壳外貌的总体特征。按照地壳运动的特点，可 归纳为：升降运动和水平运动。所有地质构造，不论是 构造变形或非构造变形，都可以归纳为：褶曲、断层、 裂隙和劈理四类。
层理〔程度，波状，斜〕构造; (4)矿物成分：特有海绿石、蒙脱石、高岭石；(5) 化石存在是沉积岩的特征之一。 4、沉积岩的分类： 常见的有砾岩、砂岩、石灰岩、泥岩、页岩、凝灰岩、白云岩、盐岩等；其中分布 最多的是页岩、砂岩、石灰岩，占95%以上。 5、松散岩石：沉积岩类还包括近代形成的未经圧固、胶结的碎屑堆积物，称为松散岩 石或第四纪松散堆积物。如粘土、粉质粘土、砂、砾石、卵石及其混合堆积物砂砾 石、砂卵石等。 6.不均粒土的透水性，大致与该试样d10对应的粒径所组成的均粒土的透水性相当，所 以d10=0.12m称为“有效粒径”。
• 在地质力学中把岩石受到应力作用而产生的各种永久性 变形统称为构造形迹。
• 岩层在空间位置上的状况通常是用岩层产状来表示的， 岩层的产状包括走向、倾向、倾角三个要素。水平岩层， 愈上愈新；倾斜岩层，顺倾向者依次渐新；直立岩层不 能单凭倾斜决定。
岩层的接触关系和褶曲
• 岩层的接触关系：整合接触；平行不整合或角度不整合 接触；火成接触；断层接触。
矿物与岩石
• 矿物：地壳中各种地质作用的自然产物，具有一定 的化学成分和内部构造，在一定物理化学条件下相 对稳定的天然单质或化合物。
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河源
上游
中游
下游
河口
湖北宜昌
长江
江西湖口
河源：
指河流开始的地方，可以小溪、泉水、冰川、 湖泊或沼泽等形式出现。
长江正源
长江源头鸟瞰
长江河源：
沱沱河上游，青海唐古拉 山脉各拉丹东雪山；
西藏当曲。
上游
上游的特征是水位落差大，水流急，流量小，下
切力强，河谷窄，呈V型，河槽多为基岩。河流常出
中泓线：河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
③河流的断面：
纵断面：
1) 定义：河流从上游至下游沿深泓线所切取的河床 和自由水面间的剖面。
2)作用：反映河底纵坡和落差的分布，可推算水流特 性、估计水能储量。
横断面：指与水流方向垂直的断面，两边以河岸、 下面以河底为界的称为河槽横断面，包括水位线在内 的横断面称为过水断面。
水循环的四个主要过程：
水汽输送
水汽输送
降水
降水
蒸发
入
径流
渗
蒸发
水循环的外因：
太阳辐射能和地球引力的存在。
水循环的内因：
水物理三态(气、液、固)之间的相互转化。
2、自然界水循环据水循环过程的整体性和局 部性（规模及涉及的地域）可分为二类：
海洋上空
大陆上空
降 水 海 洋 蒸 发
海洋
气流输运
水文循环的定义：
地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下 蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送 到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水 的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分 水，再从河道以地表水或渗入地下以地下水形 式补给河流，最终流入海洋。水分这种往返循 环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循 环(Water Circulation/Cycle)。
以概率论和数理统计学为基础，通常建立 某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。
－ 地理综合法 (Comprehensive Geographic Method)
根据气象要素和其它地理要素的地区性分 布规律，来探讨受其影响的某些水文特征值的 地区变化规律。
我国的研究方法为“多种方法，综合分析， 合理选定”的原则。
4、水文现象的特征
1）时程变化的周期性与随机性统一
水文现象的确定性规律（Determination) 水文现象的周期性变化； 水文现象的因果关系。
水文现象的随机性规律(Randomness) 水文现象在时间和数量上不重复。
2）地区分布的相似性与特殊性统一
水文现象的相似性规律（Similarity） 气候因素的相似性； 地理条件的相似性。
一般的大、中流域，地面和地下分水线不 重合造成地面、地下集水区的差异相对于全流 域很小，常常视为闭合流域。
对于小流域、或流域内有岩溶的石灰岩地区， 有时交换水量占流域总水量比重相当大。
4）流域的主要特征的描述:
主要从几何特征和地理特征二方面进行描述:
(1) 流域的几何特征 (Geometric features) 流域面积 A (Area of watershed) km2
水文现象的特殊性规律(Speciality) 地形地质条件的差异性。
5、 水文学Biblioteka 研究方法：— 成因分析法(Genetic Analysis):
主要以数学和物理学原理为基础，通常建 立某种形式的确定性模型，研究水文要素与影 响因素之间定量关系。
— 数理统计法 (Mathematical Statistics):
1、河流的形成和特征：
接受一定区域内地表水和地下水补给，经 常或间歇地沿着狭长凹地流动的水流称为河流。 它是地球上水文循环的重要路径，也是泥沙、 盐类和化学元素等进入湖泊、海洋的通道。
河流（包括干流、支流）和流域内的湖泊、 沼泽或地下暗河彼此连接组成一个庞大的系统， 称水系，又称河系或河网。
河系的特征(Features of river system)
指分水线划定的范围在水平面上投影面积。
流域长度L (Length of watershed) km 由河源边线至河口的最长直线距离。 流域平均宽度B (Width of watershed)km
B=A/L
流域平均高程 (Elevation of watershed) m
流域内各相邻等高线 间的面积与其相应平 均高程乘积之和与流 域面积的比值。
⑤ 流域平均坡度 (Slope of watershed)
流域内最高最低等高线长度的一半及各等 高线长度乘以等高线间的高差乘积之和与 流域面积的比值。每相邻两等高线间的平均地面
坡度与相应两等高线间面积的乘积的总和，与流域总面 积的比值。
流域平均宽度B (Width of watershed)km
亚马逊河下游
河口
河口是河流终点，位于流入海洋、湖泊的地段。水流 速度骤减，大量泥沙沉积形成沙洲或河口三角洲。
长江口 黄河口
(1999/12/25 )
对于内陆河，往往没有河 口，而消失于沙漠里。
4、河流流域：(River Basin/Watershed) 1）分水线(岭)定义：(Watershed divide)
干支流实例
黄 河 西安
2、河系的主要特征的描述：
① 河流长度 L (River length):
指从河源沿河道至河口的距离或测站断面沿河槽 中泓线或轴线量取的距离称为河流长度，简称河长。 注意：不是河流二端间的直线距离
尼罗河 6650 km
亚马逊河 6437 km
长江 6380 km
② 河流的弯曲系数
流域内的水流通常包括地表水与地下水， 因此分水线有地面分水线与地下分水线之分。
★非闭合流域：
若地面分水线与地下分水线在水平面位置 上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合 常称这种流域为非闭合流域；
★闭合流域：
若流域的地面水和地下水分水线在位置上 重合，即地面和地下集水区相重合，则称这种 流域为闭合流域。
根据横断面形状又可分为单式及复式两种。
枯水期水流通过的部分，称为基本河槽，也叫枯 水河槽或主槽。只有在洪水泛滥期才被洪水淹没的部 分，称为洪水河槽或河漫滩。河槽断面是计算流量的 重要依据。
④河流的落差和比降(River fall & slope) 落差：河源与河口的垂直高差称为河流的
落差。
落差大表明河流水能资源丰富。
指降落在流域表面的降水，沿流域地表 和地下二个途径流入河系，再流出流域出口断面 的水流，这样的物理过程称作径流形成过程。
河流周围地面高程最高点的连线。 分水线有地面分水线和地下分水线之分。前者是 汇集地表水的界线，后者是汇集地下水的界线。
2）河流流域的定义：
河流某断面（A断面）以上，汇集地表水和 地下水的区域统称做该河流 在A断面以上的流域。
由分水线包围的集水区域。
A
黄 河
长江
分水岭实例
3）非闭合流域(Unclosed Watershed) 与闭合流域(Closed Watershed)
反映了流域下垫面的特征，影响到降水入渗 的多小，土壤的蓄水性及地下水运动等。
流域地形特征(Topographic features) 可用流域地形图表征； 可用流域平均高程 & 平均坡度S表征。
北京市密云县地形图、高程图、坡度图等
坡
数
向
字
分
地
布
形
图
图
坡
度
高
分
程
布
图
图
流域的植被率和湖沼率 (Percentage of vegetation / lake / marsh)
河流按不同的级别划分为：
干流 (Main / Principal / Trunk river)
将汇集的水流注入海洋或内陆湖泊的河流叫干流。 或者河系中取长度最大或水量最多的河流为干流。
支流 (Branch river)
汇入干流的 河流均称为一级 支流，而汇入一 级支流的河流则 称为二级支流， 以此类推。
现急滩和瀑布。
金沙江虎跳峡
金沙江虎跳峡虎跳石跌水
中游
中游的特征是河道比降变缓，下切力减弱而 旁蚀力增强，河槽逐渐拓宽，水量增加，两岸为 U形河谷地形。有些地方弯曲度变大，两岸出现 滩地。
长江荆江段
（假彩色卫星照片）
下游
下游特点是河谷宽，纵断面比降和流速小， 河道淤积作用较为显著，浅滩和河洲到处可见。 河床多为细沙和淤泥。
上式为河流某段的平均纵比 降，一条河流各段的纵比降 可能不一致，为了说明整个 河流纵比降情况，需利用下 述公式求其平均值。
J (h0 h1 )l1 (h1 h2 )l2 ... (hn1 hn )ln 2h0 L L2
3、河流的分段
依据水流的流动方向从上至下分为五段：
河道比降：落差与河长的比值称为河流
的比降。
比降越大河道汇流越快。
河道比降的计算：
如当河段的纵向河底线近于一条直线时，河道的 计算表达式：
J h1 h0 h
L
L
tgα
式中，J ~ 河段的比降;
△h h1
0
h0 0
L
h1, h0 ~ 河段二端河底高程; L ~ 河段的长度
河道比降常用小数或千分数表示。如：L=5km, 落 差为1.5 m，则 J=1.5/5000=0.0003；或 0.3 ‰
【水文习题】
1．使水资源具有再生性的原因是自然界的[ B ] A．径流 B．水文循环 C．降水 D．蒸发
2．水文循环的主要环节是 [ B ]
A．截留、填洼、下渗、蒸发 B．降水、蒸发、渗流、径流 C．截留、下渗、径流、蒸发 D．蒸发、散发、降水、下渗
第二章 水文学的一般概念与水文测验