第七章 地下水运动中的若干专门问题

第七章地下水运动中的若干专门问题

一、填空题

1．土壤水分特征曲线斜率的负倒数称为_____，它表示_____变化一个单位时从单位体积土体中释放出来的水体积。

2．足够的降雨，可大大增加非饱和带上层的含水量，水分不断向下运移，雨后由于蒸发作用，地表附近的水分不断向上运移。在这种情况下，在地下某一深度处存在一个界，界面以上的水分向上运动，界面以下的水分_____运动，界面上水分通量为_____，这个界面称为零通量面。

3．零通量面刚生成时，离地表很浅，随着蒸发的不断进行，零通量面将不断____，至水分_______附近则趋于稳定。

4．对于主零通量面，只有足够的降雨或灌水才能使其_____。蒸发只能使其_____，但达到一定深度可稳定。对于次一级的零通量面，_____或降雨都有可能将其破坏消失。

5．对于饱和土层来说，任一点的土水势应包括____势和____势，两者之和叫作总土水势；对于非饱和土层水来说，任一点的土水势包括____势和____势。水分的运动是由土水势___的地方向土水势___的地方运动。

6．在渗流场中，由于地下水流的速度_____，造成溶质运移的现象称为_______。

7．在渗流场中，由于所含溶质的浓度_____，而引起溶质运移的现象称为_______。

8．在渗流场中，机械弥散作用和分子扩散作用是_____存在的，二者共同的结果使示踪剂向外扩展的范围_____按地下水流平均流速应到达的范围，这种现象称为_____。

二、选择题

1．在地下水中短时间注入示踪剂，在下游观测井中示踪剂浓度的变化是（）

(1)由小到大再由大到小的脉冲式；(2)前后有一个突变界面的活塞式

2．水动力弥散是由机械弥散和分子扩散共同作用引起的，在某一含水层中以哪种作用为主取决于（）

(1)示踪剂的浓度；(2)地下水实际流速的大小；

(3)地下水的初始浓度；(4)含水介质的空隙大小

二、判断题

1．在非饱和带中，饱和度总是小于含水率。（）

2．在非饱和带中，渗透率k和渗透系数K仍为常数。（）

3．含水率θ与饱和度S

w 的关系为S

w

=nθ。（）

4．双重介质含水层中，完整井非稳定抽水情况下，孔隙水的水头总是小于裂隙水水头。（）

5．机械弥散不能单纯存在，分子扩散时时刻刻都在进行。（）

三、分析题

1．简述影响p

c

～ 曲线的主要因素有哪些？

2．双重介质渗流学说，为什么要假设一个点有两个水位？在钻孔中测出的水位代表什么水位？

3．非饱和带中，某一点的渗透率是否为常数？为什么？

4．试比较用达西定律描述非饱和带、饱和带水流运动有哪些不同？

5．简述水动力弥散的机理。

6．简述机械弥散是怎样造成的。

7．假设要从距固体废物处理场下方一定距离处的潜水含水层中抽水（图7-1），为了防止所抽的水受到污染，设计人员应进行哪些方面的调查工作？

图7-1

8．同一含水层中弥散系数D是否为一常数？它与地下水的实际流速有何关系？

9．在具有一定浓度的地下水中连续注入浓度为零的水，能否观测到水动力弥散现象？在观测井中浓度如何变化？

10．试分析在什么样情况下，才能保证海岸带附近含水层中的抽水井不至于被海水污染。

四、计算题

1. 旱季，在某地区地下1.6m处形成了稳定的零通量面，在旱季初（t1）、中（t2）、末（t3）期分别用中子仪测得不同深度上的含水量，如表7-1所示。地下水的埋深为7m。已知t2－t1=80d，t3－t2=105d。试求：各时段地下水的补给量和蒸发量，并求整个旱季地下水的补给量和蒸发量。

表7-1

2．在均质细粒试样中做一维连续注入示踪剂模拟试验，在试验开始后30min 时，观测各孔的数值如表7-2所示。已知：渗流的实际流速为1.2cm/min，试用作图法求水动力弥散系数和弥散度。

表7-2

3．某一污染源直接同承压含水层有水力联系，已知含水层的实际流速为0.01m/d，含水层的弥散系数D L=1m2/d，试根据一维连续注入示踪剂的计算式预测5年后距离污染源10、20、30、40、50m处地下水浓度的变化值。

4．在一维流含水层模拟模型中，连续向注入孔注入浓度为c0的示踪剂，在距注入孔0.8m的观测孔中测得不同时间的浓度比值，列于表7-3中。已知模型中水流的实际流速为5.2m/d，试用作图法和配线法求弥散系数。

表7-3

5．在流速方向与x轴方向一致的半无限一维均匀流的试验孔中连续注入浓度为72.5mg/L的示踪剂，试求一年后距试验孔15m处观测孔中地下水的示踪剂

=3.2×10-7m2/s）。

浓度（已知：u=2.6×10-7m/s，D

L

6．图7-2为垂直于海岸线的滨海含水层剖面图。图（a）、(b)、(c)分别表示3种不同条件下的稳定界面分布位置。试求：⑴写出界面上任一点位于海面以下的深度h i与该点的潜水面高度h i的关系式；⑵写出各条件下计算界面上任一点测压水头H（x）的公式；⑶写出流向海中淡水的单宽流量q0的计算公式。

7．如图7-2中（a）图所示的潜水含水层，在海平面以下含水层厚度为60m，已知海水入侵的深度为1000m，渗流系数为12m/d，入渗强度为4×10-4m/d（海水容重为1.03g/cm3）。试求：（1）流向海水的淡水流量；（2）在x=500m处稳定界面在海平面以下的深度以及潜水位。

8．如图7-2（c）所示的承压含水层，已知含水层顶板标高为3.5m，底板标高为-100m，含水层渗透系数为10m/d，海水入侵的深度为12000m（海水容重为1.03g/cm3）。试求：（1）淡水流向海水的单宽流量；（2）x=600m处稳定界面在海平面以下的深度及其承压水头值。

9．在某基岩承压含水层中，已知岩块的特征长度L平均为10km，现以5800m3/d定流量进行非稳定抽水试验，在距抽水孔420m处的观测孔中进行了水位观测，并利用抽水后期资料做s～lg t直线，求得直线的斜率为0.43，直线在横轴上的截距t0为16.5min。试求裂隙导水系数T f、岩块的贮水系数μ*以及承压水迁移系数γ。