水文地质总结

水文地质

第一部分绪论

1水文地质学：研究地下水的科学

2地下水的功能

（1）、地下水是一种宝贵的资源（resource）

（2）、地下水是活跃灵敏的生态环境因子

（3）、地下水是一种很活跃的地质营力

（4）、地下水是地球内部地质演变的信息载体

（5）、地下水是不可忽视的致灾因子

第二部分地球中水的分布与循环

1地球中水的分布:浅部层圈水与深部层圈水：

2水文循环：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。

3水文循环的分类:大循环（海-陆）、小循环（海-海，陆-陆）

4水文循环的基本动力是太阳能和地球引力

5地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。

第三部分岩土中的孔隙与水分

1空隙—岩、土中各种类型的空洞的总称。

2岩石空隙的水文地质意义：是地下水的赋存场所和运移通道。

3地下水按岩石空隙分类：孔隙水、裂隙水、溶穴水

4孔隙度：某一体积岩土（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所占的比例。松散岩土中孔隙多少的描述指标。

5砂砾石（粗粒土）孔隙度大小的影响因素：

1、岩土颗粒的分选程度（主要因素）

2、岩土颗粒的排列方式

3、岩土颗粒的形状

4、岩土颗粒的胶结程度

5、岩土颗粒的颗粒大小(理想情况下，孔隙度与颗粒大小无关)

6体积/面积/线裂隙率（K r）:裂隙体积/面积/线与包括裂隙在内的岩石体积/面积/线的比值。

重力水：岩石颗粒表面上的水分子增厚到一定程度，重力对它的影响超过颗粒表面对它的吸引力，受重力作用向下运动，形成重力水。

在岩石空隙中，毛细水的存在形式可分为三种：支持毛细水（在地下水面支持下存在的（附着水面上的））、悬挂毛细水（脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分）、孔角毛细水容水度—Mc：单位体积饱水岩石中所能容纳的最大水的体积。

持水度Sr—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，称作持水度Sr= ( Vs/v ) × 100%

给水度μ—当地下水位下降一个单位时，在重力作用下单位水平面积岩土柱体中所能释放出的水体积。

影响μ值的因素：岩性、地下水位初始埋深、地下水位下降速度

第四部分地下水的赋存

1 含水层：饱水并能传输与给出相当数量水的岩层。

隔水层：不能传输与给出相当数量水的岩层。隔水层的相对性，并非完全隔水

弱透水层：指渗透性较差的岩土层，在排供水中，提供较少的水量，在发生越流时在水头差的作用下，可透过该层。

2潜水：赋存在地面以下，第一个区域性隔水层之上，而且有自由水面的水称作潜水。

3承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。

基本要素

H为承压高度，M为含水层厚度

7上层滞水：当包气带存在局部隔水层(弱透水层)时，局部隔水层(弱透水层)上会积聚具有自由水面的重力水，为上层滞水。（无承压性）

8如何理解含水层与隔水层的相对性？

9地下水概念

(1)广义地下水:赋存于地面以下岩土空隙中的水，包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的液态水和气态水。

(2)狭义地下水:赋存于饱水带岩土空隙中的液态水。

第五部分地下水运动的基本规律

1. 渗流：地下水在岩石空隙中的运动。渗流是一种假想水流。

渗流场：发生渗流的区域称为渗流场。

2地下水的各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变时，称作稳定流。否则为非稳定流。

3根据流速的大小，渗流分两种流态

层流：在岩石空隙中渗流时，水质点作有秩序的、互不混杂的流动。流速小，一般岩石空隙；紊流：水质点无秩序地、互相混杂的流动。流速大，岩石大空隙（砾石层、溶洞）

4能态差异是地下水运动的驱动力。

地下水的机械能包括动能和势能。水头包括三部分，即位置水头、压力水头、运动水头之和。

5达西定律：Darcy ，1956年通过饱和土体断面的流量Q 与断面面积A 和水力梯度I 成正比，比例系数为K ，称为“渗透系数”。

Darcy 定律适用范围：用Re=vd/γ（γ运动粘度）计算得Re （雷诺数）小于1—10时，地下水的运动才符合Darcy 定律。 6 有效孔隙度（ne ）：重力水流动的空隙的体积（不包括不连通的死空隙和不流动的结合水所占据的空间）与岩石体积（包括空隙体积）之比。 7实际流速（u ）：地下水流通过含水层实际过水断面的平均流速。 渗透流速（V ）：渗透水流单位时间通过单位过水断面的水量

渗透流速与实际流速的关系：V =u ·ne ——渗透流速等于实际流速和有效孔隙度之积。 8水力梯度（I ）：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。 也即，沿等水头面（线）法线方向（水头降低方向）的水头变化率。

水力坡度（J ）可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。 I=-J

9渗透系数（K ）：也称为水力传导率，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。

渗透率k ：表征岩层对不同流体的固有渗透性能，渗透率k 仅仅取决于岩石的空隙性质，与渗流的液体性质无关

10流线：渗流场中某一瞬间的一条曲线，曲线上各水质点在此瞬间的流向均与此线相切。 流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线与流线组成的网格。

第六部分包气带水的运动

1毛细现象：将细小的玻璃管插入水中，水会在管中上升到一定高度才停止，这便是固、液、气三相界面上产生的毛细现象。

2毛细水：由于毛细管力作用而保存于包气帯内岩层空隙中的地下水。

第七部分 地下水的化学组分及其演化

1对地下水的研究 （1）水量→地下水动力学：研究地下水运动规律的学科。含水介质参数、水头变化与分布、水量等。

（2）水质→水文地球化学：地下水中化学元素的迁移、集聚与分散的规律。研究地下水的化学成分与作用必须与地下水的流动条件结合。 2溶解性总固体（total dissolved solid,简写TDS ）：

指溶解在水中的所有无机盐和有机物的总称（不包括悬浮物和溶解气体等非固体组分）。 总矿化度（矿化度（M ）） ：水中所有离子、分子及各种化合物的总量。

这两者的含义很接近，它俩之间的差别是总矿化度比溶解性总固体要大，其差值为HCO3-含量的一半。因为在水蒸干过程中，重碳酸根含量的一半将转化为CO2气体而逸出。

3七大离子，亦称六大离子，因为K+ 在地下水中较少，不易检测，且与Na+ 的性质相近，故合称为K+ + Na+ 。

阴离子：Cl -、SO42-、HCO3- ；阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 。 4地温梯度–是指每增加单位深度时，地温的增值。

KI A Q

V ==12==H H Q KA KAI L -