水文地质学基础第二章
水文地质学基础课件——第二章 岩石中的孔隙与水
第1节 岩石中的空隙—孔隙
影响孔隙大小的因素：
孔隙大小与岩石颗粒的分选程度的关系： ？ 问：下列2种试样哪种孔隙大？
a—砂砾混合样
b—砾
a试样的孔隙为细颗粒形成的小孔石隙。
分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小！ 胶结程度越好，充填物越多，孔隙愈小！
12
第1节 岩石中的空隙—孔隙
影响孔隙大小的因素：
孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标 定义：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所 占的比例。通常用 n 表示
n Vn 100 % VT
？问：孔隙度的大小与什么有关？——与颗粒大小有关？ a. 与排列有关——紧密与疏松 理想最疏松孔隙为47.64%，最紧密排列孔隙为25.95%。 b. 与分选有关——下面试样哪个孔隙度大？哪个小？ 试样：①砾石 ②砂石 ③混合样
17
第1节 岩石中的空隙—孔隙
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%。 排列愈紧密孔隙度愈小。
18
第1节 岩石中的空隙—孔隙
粘性土的孔隙与孔隙度
粘土颗粒（指直径<0.005mm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，
达到70%
16
第1节 岩石中的空隙—孔隙
这里与粒径的关系是：粒径愈小，孔隙度愈大！
与以上分析有矛盾！为什么？ 砂样与砾石样混合时，砾石样中孔隙体积变小，因此 孔隙度变小。 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！ 为何粘性土的孔隙度超过最疏松排列的47.64%可达 70%？
水文地质学基础(2)
可编辑版
18
海陆之间的水分交换，称之为大循环； 海陆内部各自的水分交换称为小循环。从海洋表面 蒸发的水汽，又以降水的形式，重又落入海洋；或从陆 地上的河流、湖泊、土面、植物叶面蒸发的水分，又以 降水的形式降落回大陆表面，这种发生在局部范围内循 环过程，称为小循环。 调节小循环条件，加强地区性小循环的频率和强度 ，可以改善局部性干旱气候。
淡水 2.5%
河湖水
咸水
2021/2/13
冰冻\积雪
地下水
可编辑版
5
1.2 地下水的功能（作用）
概念：水文地质学简言之──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用下地下 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。
地下水——赋存于地面以下岩石空隙中的水。
0.001
0.000165
0.05
大气水
0.000129
Байду номын сангаас
0.0009
0.000129
0.04
生物水
0.000011 0.00001 0.000011
0.003
总储量
13.8598
100
0.3503
100
ww2w0.2th1e/m2/
可编辑版
Company 4Logo
地球上的水与水资源：淡水
（e）岩体溶解空隙 （f）岩体裂隙
2021/2/13
可编辑版
22
2021/2/13
可编辑版
23
1.孔隙： 松散岩石是由大小不等的颗粒组成，在颗粒之间充 满空隙，这些空隙相互连通并呈孔状
• 孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体 积所占的比例
《水文地质学基础》完整版
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。
21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
2.水文地质学基础-岩石中的空隙与水解析
2.2 岩石中水的存在形式
结合水和重力水
结合水与重力水
（a）椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝 向颗粒；（b）箭头代表水分子所受合力方向
2.2 岩石中水的存在形式
2.2.2 重力水 重力水是指距离固体表面更远、重力对其影响大于固体表面对
其吸引力、能在重力影响下自由运动的那部分水。 井、泉所采取的均为重力水，为水文地质学的主要研究对象。
持水度（Sr）（specific retention）是指地下水位下降一个 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 中的水的体积。常用小数表示，无量纲。存在关系式：m + Sr = n。
有溶隙和溶穴的可溶岩
2.1 岩石中的空隙
2.1.2 孔隙
（1）孔隙是指松散岩石中颗粒或其集合体之间的空隙。 特点：①呈小孔状，②分布均匀且密集，③连通性好。 （2）孔隙度是指某一体积岩石（包括颗粒骨架和孔隙在内）中 孔隙体积所占的比例。 孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标
VT=Vn+Vs,其中n为孔隙度，Vn为孔隙体积，Vs 为岩石固体颗 粒体积，VT为岩石总体积。
气态水
Vaporous water
结构水，以H+和OH-离子的形式存在于矿物结晶格架某一位置上的水。
结晶水是矿物结晶构造中的水，以H2O分子形式存在于矿物结晶格架固 定位置上的水。
沸石水(zeolite water)：方沸石（Na2Al2Si4O12•nH2O）。
2.2 岩石中水的存在形式
气态水、固态水 岩石空隙中的这部分水含量小。其
2.3岩石的水理性质
2.3岩石的水理性质
给水度是饱和介质在 重力排水作用下可以给 出的水体积与多孔介质 体积之比。
水文地质学基本
2.1 岩石中的空隙
成岩和构造裂隙
2.1 岩石中的空隙
2.1.3溶穴 （1）溶穴（溶隙）（Karst）是指
可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、 石灰岩、白云岩等）在地下水溶 蚀作用下所产生的空隙（空洞）。 在裂隙基础，水流对可溶岩进一 步作用的结果
——是扩大了的裂隙 溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶
隙、溶洞等
成岩裂隙是指岩石在成岩过程中由于冷凝收缩（岩浆岩）或 固结干缩（沉积岩）而产生的裂隙，以玄武岩柱状节理最有水文 地质意义。
构造裂隙是指岩石在构造变动中受力而产生的裂隙。具有方 向性，大小悬殊，分布不均匀。
风化裂隙是指岩石在风化营力作用下发生破坏而产生的裂隙。 主要分布于地表附近。
2.1 岩石中的空隙
地下水赋存场所和运移通道
2.1.1 岩石空隙的种类
松散岩石中的孔隙 坚硬岩石中的裂隙 可溶岩石中的溶穴
未固结松散岩层 固结岩层 可溶岩层
2.1 岩石中的空隙
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
部分胶结的砂岩
2.1 岩石中的空隙
有结构空隙的粘土
经过压缩的粘土
裂隙发育的岩石
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。
2.1 岩石中的空隙
2.1 岩石中的空隙
2.2 岩石中水的存在形式
岩土中水的存在状态：固态、液态、气态
岩石中的水
岩石“骨架”中的水 岩石空隙中的水
沸石水
Water in fluorite
水带高度时（H0》hc） ,可达最大μ值。 H0《hc时，地下水位下 降1个高度时，原重力水大多转化为支持毛细水，土层给水量大大 降低，μ变小。土层含水量曲线分析：当水位埋深足够大时，土层 给水度不发生变化（为定值），此时给水度为最大理论给水度。
水文地质学基础
附件2
2012年度省级精品课程建设项目申报书
（本科）
推荐单位长安大学
课程学校长安大学
课程名称水文地质学基础
课程类型专业基础课
所属一级学科名称水利工程
所属二级学科名称水文与水资源工程
课程负责人马致远
填报日期2012.11.05
陕西省教育厅制二○一二年九月
填写要求
一、以word文档格式如实填写各项。
二、表格文本中外文名词第一次出现时，要写清全称和
缩写，再次出现时可以使用缩写。
三、有可能涉密和不宜大范围公开的内容不可作为申
报内容填写。
四、课程团队的每个成员都须在“2．课程团队”表格中
签字。
五、“8．承诺与责任”需要课程负责人本人签字，课程
建设学校盖章。
1．课程负责人情况
2．课程团队
3．课程建设
4．课程内容
8．承诺与责任
9．学校推荐意见
—21 —。
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
39
不同空隙类型的比较
空隙比率──孔隙含水介质最大， 溶隙含水介质次之， 裂隙含水介质最小；
空隙渗透性─孔隙含水介质为各向同性， 裂隙含水与溶隙含水介质为各向异性。
A
B
d
A
B
d/
D
C
C
D
图2-附1 等粒岩石立方体排列时的孔喉与孔腹
dA BD2DD0.41 D4
d / A D C A 2 B B 2 D C 2 D 2 D 2 D 0 . 7 D 32
水文地质学基础
10
影响孔隙大小的因素
下图中，试样a、b、c均为理想的等粒球体，立方体排
列，但直径不同(Da>Db>Dc)。那么，试样a、b、c构成
结构孔隙—集合体与集合体之间的空隙； 次生孔隙—虫孔、根系孔、干裂缝等。
水文地质学基础
23
36X 800X
水文地质学基础
240X
24
x2000
深圳湾淤泥 新粘土 孔隙度大于90％
水文地质学基础
25
集合体
根孔
龟裂
虫孔
粘性土团 聚结构
水文地质学基础
26
小结
影响孔隙大小的因素主要有：颗粒大小；颗粒排列； 分选及胶结充填程度，形状。 影响孔隙度大小的因素主要有：分选；颗粒排列； 胶结充填程度； 结构及次生孔隙。
水文地质学基础
18
孔隙度(porosity)及其影响因素
？下面试样哪个孔隙度大？哪个小？ 试样：a—砾石，b—砂石，c—砂砾混合样
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上得水及其循环一、名词解释：1水文地质学：水文地质学就是研究地下水得科学。
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与水质得时空变化规律，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：地下水就是赋存于地面以下岩石空隙中得水。
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得地下水。
4。
自然界得水循环：自大气圈到地幔得地球各个层圈中得水相互联系、相互转化得过程、5。
水文循环：发生于大气水、地表水与地壳岩石空隙中得地下水之间得水循环。
6、地质循环：地球浅层圈与深层圈之间水得相互转化过程。
7. 大循环：海洋与大陆之间得水分交换、8. 小循环：海洋或大陆内部得水分交换。
9. 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽得含量。
10. 相对湿度：绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11。
饱与差：某一温度下，饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12、露点：空气中水汽达到饱与时得气温。
13 .蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气得过程。
14。
降水：当空气中水汽含量达饱与状态时，超过饱与限度得水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面、14。
径流：降落到地表得降水在重力作用下沿地表或地下流动得水流。
1 5 .水系:汇注于某一干流得全部河流得总体构成得一个地表径流系统。
16。
水系得流域：一个水系得全部集水区域、17。
分水岭：相邻两个流域之间地形最高点得连线。
18 .流量:单位时间内通过河流某一断面得水量。
19。
径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面得水量。
20。
径流模数：单位流域面积上平均产生得流量。
2 1.径流深度：计算时段内得总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到得平均水层厚度、22 .径流系数：同一时段内流域面积上得径流深度与降水量得比值。
二、填空1.水文地质学就是研究地下水得科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质得时空变化规律。
水文资料 水文地质学基础第二章PPT课件
漂砾 、块石 >200
大于罐头瓶
卵石、碎石 200 ~ 20
罐头瓶 ~玻璃球
砾石、石屑
20 ~ 2
玻璃球（鹌鹑蛋 ~大米
砂（粗、中、细） 2 ~ 0.05 大米~小米~粗玉米面
粉砂（土） 0.05 ~ 0.005 细玉米面
黏土
<0.005
特粉Biblioteka 混合类：砂黏（砂质黏土），以黏土为主但含少量砂
砂卵石，以卵石为主，含少量砂。
注意：三种颗粒直径不同的等粒岩石，排列方式
相同时，孔隙度完全相同。
②颗粒的分选—在颗粒大小不等时，分选差则孔
隙度小， 分选好则孔隙度大。
③颗粒的形状及胶结—磨圆愈好，孔隙度愈小，
胶结可以降低孔隙度。
④考虑粘性土的结构孔隙及次生孔隙。
7
8
9
松散岩石储容水分的能力，与孔隙度关系很大，而地下水
的运动条件则首先取决于孔隙的大小，影响孔隙大小的主要因
n Vn 100% V
其中：Vn ——岩石的孔隙体积，V——包括孔隙在内
的整个岩石总体积。 6
孔隙度的大小主要取决于颗粒排列情况及分选程
度，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
①颗粒的排列—以理想等粒圆球状颗粒为例，理
论上几何计算立方体排列最疏松，孔隙度为47.64%
，四面体排列为最紧密，孔隙度为25.95%。
②颗粒的排列方式—以理想等粒圆球状颗粒为例，颗粒直
径为D，孔喉直径为d，立方体排列时，d=0.424D，作四面体
排列时，d=0.155D。
③考虑粘性土的结构孔隙及次生孔隙。
10
11
孔隙通道最细小的部分称作孔喉，最宽大的 部分称作孔腹，孔喉对水流的影响更大。
水文地质学基础第2章地球中水的分布与循环
第2章地球中水的分布与循环本章学习内容：1.了解地球上的水与量的分布；2.从自然界的水循环特征，掌握水文循环与地质循环的概念；3.理解与水文循环有关的气象、水文因素；4.简介我国的水资源、地下水概况及中国地下水分区及煤矿水害分区。
本章重难点：水文循环与地质循环的区别与意义；水文循环的内外因条件2.1 地球中水的分布水的来源？星外说（太空）、星内说（空气密度增大：气态水-液体水）地球是一个富水的行星。
水是一种具有超乎寻常特征的分子（地球演化积极因子），可以在冰、液体、蒸汽和超临界流体之间变化，使之在各种地质作用中扮演十分重要的角色。
地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。
即：浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；深部层圈水，如地幔的水和地核水。
1）浅部层圈水分布有大气水、地表水、地下水、生物体中的水矿物中的水，这些水均以自由态H2O分子或结合水（石膏）形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。
我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。
表1-1 地球浅部层圈水的分布据联合国教科文组织资料，转引自中国大百科全书《大气科学·海洋科学·水文科学》卷。
未包括生物圈及岩石圈矿物结合水。
浅部层圈中水的总体积约为13.86×108（约14亿Km3）。
若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为2718m。
但其中咸水约占97.47％，淡水只占2.53％。
2）浅部层圈水的淡水淡水Exp：含盐量小于0.5g/L的水。
浅部层圈中水的总体积约为13.86×108。
其中海水等咸水约占97.47%，淡水只占2.53%。
各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪（分布在难以利用的高山和南、北极地区），0.3%为河湖，30%为地下水，其他淡水占0.9%。
淡水资源分布极不均衡，现状：人少水多、人多水少。
3）深部层圈水（了解）地球深层圈水分布于岩石圈以下直到下地幔这一范围内。
《水文地质学基础》完整版
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。
21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
水文地质学基础第二章
themegallery
2.3 与水的储容及运移有关的岩石性质
2、影响给水度——μ值的因素
b) 地下水位初始埋深（H0） ➢当地下水位初始埋深大于最大毛细上升高度时H0 ＞＞ hc ,可达最大μ值 ；
2.3 与水的储容及运移有关的岩石性质
❖ 岩石（包括骨架与空隙在内的总称）
水理性质：就水文地质学主要涉及的是与水分储容、滞留、释
出与运移有关的性质 包括：
一、容水度和孔隙度（反映岩石最大含水能力）
➢ 岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比
。
孔隙度——n; 容水度——nr 二、含水量（water content）
• 构造裂隙
构造裂隙是固结岩石在构造应力作用下形成的最为常见 的裂隙。构造裂隙分布不均匀，连通性不好，小到节理大到 断层，大小悬殊，具有方向性。
裂隙岩石的空隙特征：主要表现在裂隙发育方向，几 何大小，分布的不均匀性，裂隙间的连通程度，裂隙的充 填情况以及裂隙面的粗糙度等方面。
主要参数： ①裂隙（密度） ②优势方位； ③裂隙的展布情况； ④连通的（好、中、差）； ⑤充填性； ⑥粗糙度。
水汽运动
– 从水汽压大处向水汽压小的方向运动 或从绝对湿度大处向绝对湿度小的方向运动
– 从温度高处向温度低的方向运动
2.2 岩石中水的存在形式
固态水
指以固态形式存在于岩石空隙中的水（地下冰）。 我国北方冬季常形成冻土； 东北及青藏高原有一部分地下水多年保持固态—多年 冻土。
2.2 岩石中水的存在形式
✓ 岩土空隙中的重力水能够自由流动。 ✓ 井泉取用的地下水，都属重力水。 ✓ 重力水是水文地质学研究的主要对象，也是勘察的主
第2章 岩石中的孔隙与水分(2)
2.2.1
定义
结合水
结合水（absorbed water, bound water）
附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水 即结合水具有一定的抗剪强度 表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱 性质 结合水具有固态和液态水的双重性质；即自身重力作用 下不能运动，在外力作用下能够移动（运动）及变形。 意义 只要有固相表面就存在结合水，存在范围广，其量很小 （结合水膜很薄），当孔隙直径小于2倍结合水膜厚度时，孔 隙中只含有不能自由运动的结合水（又称无效空间）。
脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分，称为悬挂毛细水 上粗下细或上细下粗砂砾试样的例子。
c) 孔角毛细水（触点毛细水）
（ corner water, contiguity water?）
小结 悬挂毛细水似串珠状且连续分布的，孔角毛细水是孤立的
支持毛细水与悬挂毛细水
地 下 水 位 下 降
2.3 岩石的水理性质
二、含水量（water content）__
三、持水度（specific retention）__Sr
岩石的持水量（持水体积）与岩石总体积之比
2.3 岩石的水理性质
四、给水度（specific yield）——
(water drained from soil under gravity flow)
岩石（包括骨架与空隙在内的总称）
水理性质：就水文地质学主要涉及是与水分储容、释出与 运移有关的性质 包括： 一、容水度和孔隙度（porosity）（反映岩石最大含水能力） 孔隙度——n; 容水度——nr
水文地质学基础
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：I •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。
&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。
II •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。
21. 径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22. 径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1. 水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
水文地质学基础练习及答案
水文地质学基础试题库及参考答案目录第一章地球上的水及其循环 (1)第二章岩石中的空隙与水分···········································4服第三章地下水的赋存..................................................9暗室逢第四章地下水运动的基本规律.........................................15收复失第五章毛细现象与包气带水的运动. (20)第六章地下水的化学成分及其形成作用 (22)第七章地下水的补给与排泄...........................................29QWDD 第八章地下水系统 (35)第九章地下水的动态与均衡 (37)第十章孔隙水.......................................................40是多少第十一章裂隙水.....................................................42三分法第十二章岩溶水.....................................................45we福娃第十三章地下水资源. (48)第十四章地下水与环境 (49)第二章岩石中的空隙与水分一、名词解释1．岩石空隙：地下岩土中的空间;2．孔隙：松散岩石中,颗粒或颗粒集合体之间的空隙;3．孔隙度：松散岩石中,某一体积岩石中孔隙所占的体积;4．裂隙：各种应力作用下,岩石破裂变形产生的空隙;5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值;6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值;7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞;8．结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水;9．重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力,因而能在自身重力作影响下运动的那部分水;10．毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水;11．支持毛细水：由于毛细力的作用,水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带,此带中的毛细水下部有地下水面支持;12．悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用,在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水;13．容水度：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;14．重量含水量：松散岩石孔隙中所含水的重量与干燥岩石重量的比值;15．体积含水量：松散岩石孔隙中所含水的体积与包括孔隙在内的岩石体积的比值; 16．饱和含水量：孔隙充分饱水时的含水量;17．饱和差：饱和含水量与实际含水量之间的差值;18．饱和度：实际含水量与饱和含水量之比;19．孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水;20．给水度：地下水位下降一个单位深度,从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体,在重力作用下释出的水的体积;21．持水度：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;22．残留含水量：包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗时的含水量;23．岩石的透水性：岩石允许水透过的能力;24．有效应力：实际作用于砂层骨架上的应力;二、填空1．岩石空隙是地下水储存场所和运动通道;空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律,对地下水的分步和运动具有重要影响;2．岩石空隙可分为松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、和可溶岩石中的溶穴; 3．孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况,另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度;4．岩石裂隙按成因分为：成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙;5．地下水按岩层的空隙类型可分为：孔隙水、裂隙水、和岩溶水;6．毛细现象是发生在固、液、气三相界面上的;7．通常以容水度、含水量、给水度、持水度和透水性来表征与水分的储容和运移有关的岩石性质;8．岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少;9．松散岩层中,决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度,孔隙度才对岩石的透水性起作用;三、判断题1．松散岩石中也存在裂隙; √2．坚硬岩石中也存在孔隙; √3．松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响; ×4．两种颗粒直径不同的等粒圆球状岩石,排列方式相同时,孔隙度完全相同; √5．松散岩石中颗粒的分选程度对孔隙度的大小有影响; √6．松散岩石中颗粒的排列情况对孔隙度的大小没影响; ×7．松散岩石中孔隙大小取决于颗粒大小; √8．松散岩石中颗粒的排列方式对孔隙大小没影响; ×9．裂隙率是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石体积的比值; ×10．结合水具有抗剪强度; √11．在饱水带中也存在孔角毛细水; ×12．在松散的砂层中,一般来说容水度在数值上与孔隙度相当; √13．在连通性较好的含水层中,岩石的空隙越大,给水度越大; √14．松散岩石中,当初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时,地下水位下降后,给水度偏小; √15．对于颗粒较小的松散岩石,地下水位下降速率较大时,给水度的值也大; ×16．颗粒较小的松散岩石中,重力释水并非瞬时完成,往往滞后于水位下降,所以给水度与时间有关; √17．松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之和; √18．松散岩石中,孔隙直径愈小,连通性愈差,透水性就愈差; √19．在松散岩石中,不论孔隙大小如何,孔隙度对岩石的透水性不起作用; ×20．饱含水的砂层因孔隙水压力下降而压密,待孔隙压力恢复后,砂层仍不能恢复原状; ×21．粘性土因孔隙水压力下降而压密,待孔隙压力恢复后,粘性土层仍不能恢复原状; √22．在一定条件下,含水层的给水度可以是时间的函数,也可以是一个常数; √23．在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中.在补给期时,给水度大,水位上升大,给水度小,水位上升小; ×24．某一松散的饱水岩层体积含水量为30％,那么该岩层的孔隙度为; √四、简答题1．简述影响孔隙大小的因素,并说明如何影响影响孔隙大小的因素有:颗粒大小、分选程度、和颗粒排列方式;当分选性较好时,颗粒愈大、孔隙也愈大;当分选性较差时,由于粗大颗粒形成的孔隙被小颗粒所充填,孔隙大小取决于实际构成孔隙的细小颗粒的直经;排列方式的影响：立方体排列比四面体排列孔隙大;2．简述影响孔隙度大小的主要因素,并说明如何影响影响孔隙度大小的因素有：颗粒排列情况、分选程度、颗粒形状及胶结程度;排列方式愈规则、分选性愈好、颗粒形状愈不规则、胶结充填愈差时,孔隙度愈大；反之,排列方式愈不规则、分选性愈差、颗粒形状愈规则、胶结充填愈好时,孔隙度愈小; 3．裂隙率一般分为哪几种各自的定义裂隙率分为面裂隙率、线裂隙和体积裂隙率;面裂隙率：单位面积岩石上裂隙所占比例;线裂隙率：与裂隙走向垂直方向上单位长度内裂隙所占的比例;体积裂隙率：单位体积岩石裂隙所占体积;4．地壳岩石中水的存在形式有哪些地壳岩石中水的存在形式：1 岩石“骨架”中的水沸石水、结晶水、结构水;2 岩石空隙中的水结合水、液态水、固态水、气态水;5．结合水、重力水和毛细水有何特点结合水束缚于固体表面,不能在自身重力影响下运动,水分子排列精密、密度大,具抗剪强度；重力水在自身重力下运动,不具抗剪强度；毛细水受毛细力作用存在于固、液、气三相界上;6．影响给水度的因素有哪些,如何影响影响给水度的因素有岩性、初始地下水位埋深、地下水位降速;岩性主要表现为决定空隙的大小和多少,空隙越大越多,给水度越大；反之,越小;初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时,地下水下降后给水度偏小;地下水位下降速率大时,释水不充分,给水度偏小;7．影响岩石透水性的因素有哪些,如何影响影响因素有：岩性、颗粒的分选性、孔隙度;岩性越粗、分选性越好、孔隙度越大、透水能力越强；反之,岩性越细、分选性越差、孔隙度越小,透水能力越弱;8．简述太砂基有效应力原理在松散沉积物质构成的饱水砂层中,作用在任意水平断面上的总应力Ｐ由水和骨架共同承担;及总应力Ｐ等于孔隙水压力Ｕ和有效应力Ｐ' 之和;因此,有效应力等于总应力减去孔隙水压力,这就是有效应力原理;9．简述地下水位变动引起的岩土压密地下水位下降后,孔隙水压力降低,有效应力增加,颗粒发生位移,排列更加紧密,颗粒的接触面积增加,孔隙度降低,岩土层受到压密;五、论述题1．岩石空隙分为哪几类,各有什么特点岩石空隙分为：孔隙、裂隙和溶穴;孔隙分布于颗粒之间,连通好,分布均匀,在不同方向上孔隙通道的大小和多少都很接近；裂隙具有一定的方向性,连通性较孔隙为差,分布不均匀；溶穴孔隙大小悬殊而且分布极不均匀;2．为什么说空隙大小和数量不同的岩石,其容纳、保持、释出及透水的能力不同岩石容纳、保持、释出及透水的能力与空隙的大小和多少有关;而空隙的大小和多少决定着地壳岩石中各种形式水所占的比例;空隙越大,结合水所占的比例越小,则容纳、释出及透水能力越强,持水能力越弱；反之,空隙度越小,结合水所占的比例越大,则容纳、释出及透水能力越弱,持水能力越强;所以说空隙大小和数量不同的岩石其容纳、保持、释出及透水的能力不同;3．地下水位的埋藏深度和下降速率,对松散岩石的给水度产生什么影响初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时,地下水位下降,重力水的一部分将转化为支持毛细水而保持于地下水面以上,给水度偏小；在细小颗粒层状相间分布的松散岩石,地下水位下降时,易形成悬挂毛细水不能释放出来,另外,重力释水并非瞬时完成,而往往迟后于水位下降,给水度一般偏小;第三章地下水的赋存一、名词解释1．包气带：地下水面以上称为包气带;2．饱水带：地下水面以下为饱水带;3．含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层;4．隔水层：不能透过与给出水,或者透过与给出的水量微不足道的岩层;5．弱透水层：指那些渗透性相当差的岩层;6．潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水;7．潜水面：潜水的表面;8．潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离;9．潜水埋藏深度：潜水面到地面的距离;10．潜水位：潜水面上任一点的高程;11．潜水等水位线图：潜水位相等的各点的连线构成的图件;12．承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水;13．隔水顶板：承压含水层上部的隔水层;14．隔水底板：承压含水层下部的隔水层;15．承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离;16．承压高度：揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离;17．测压水位：揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程;18．等水压线图：某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图件;19．贮水系数：测压水位下降或上升一个单位深度,单位水平面积含水层释出或储存的水体积;20．上层滞水：当包气带存在局部隔水层时,局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水;二、填空1．包气带自上而下可分为土壤水带、中间带和毛细水带;2．岩层按其透水性可分为透水层和不透水层;3．地下水的赋存特征对其水量、水质时空分布有决定意义,其中最重要的是埋藏条件和含水介质类型;4．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;5．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;6．潜水的排泄除了流入其它含水层以外,泄入大气圈与地表水圈的方式有两类,即：径流排泄和蒸发排泄;7．潜水接受的补给量大于排泄量,潜水面上升,含水层厚度增大,埋藏深度变小;8．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;9．承压含水层获得补给时测压水位上升,一方面,由于压强增大含水层中水的密度加大；另一方面,由于孔隙水压力增大,有效应力降低,含水层骨架发生少量回弹,空隙度增大; 10．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; 11．承压含水层排泄时,减少的水量表现为含水层中水的密度变小及含水介质空隙缩减;三、判断题1．在包气带中,毛细水带的下部也是饱水的,故毛细饱水带的水能进入井中; ×2．地下水位以上不含水的砂层也叫含水层; ×3．渗透性较差的同一岩层,在涉及某些问题时被看作透水层,在涉及另一问题时被看作隔水层; √4．当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时,任何岩层都可视为可渗透的; √5．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; ×6．潜水主要接受大气降水和地表水的补给; √7．潜水位是指由含水层底板到潜水面的高度; ×8．潜水的流向是垂直等水位线由高水位到低水位; √9．潜水积极参与水循环,资源易于补充恢复; √10．潜水直接接受大气降水补给,不论什么条件下,潜水的水质都比较好; ×11．当不考虑岩层压密时,承压含水层的厚度是不变的; √12．测压水位是指揭穿承压含水层的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离; ×13．承压高度是指揭穿承压含水层的钻孔中静止水位的高程; ×14．承压水由于受顶、底板的限制,故承压水的资源不易补充恢复; √15．承压含水层受隔水顶板的阻挡,一般不易受污染,故承压水的水质好; ×16．承压含水层接受其它水体的补给时,只需具备其它水体与该含水层之间有水力联系的通道即可; ×17．水位下降时潜水含水层所释放出的水来自部分空隙的疏干; √18．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;√19．除构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外,所有承压水都是由潜水转化而来;√20．上层滞水属于包气带水; √21．地下水在多孔介质中运动,因此可以说多孔介质就是含水层; ×22．对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上; √23．潜水含水层的给水度就是贮水系数; ×四、简答题1．简述包气带特征1包气带一般含有结合水、毛细水、气态水、过路重力水；2包气带自上而下可分为土壤水带、中间带和毛细水带；3包气带水来源于大气降水的入渗、地面水渗漏和地下水通过毛细上升输入的水分,以及地下水蒸发形成的气态水;4包气带水的运移受毛细力和重力的共同影响;2．简述饱水带特征1 饱水带一般含有重力水和结合水;2 饱水带的水体是连续分布的,能传递静水压力;3 饱水带水在水头差的作用下可以发生连续运动;3．潜水的水位动态一般随季节如何变化丰水季节或年份,潜水接受的补给量大于排泄量,潜水面上升、含水层厚度增大、水位埋深变浅;干旱季节排泄量大于补给量,潜水面下降、含水层厚度变小、水位埋深变大;4．影响潜水面的因素有哪些,如何影响影响潜水面因素有：地形、水文网、含水层渗透性和厚度以及人为因素;地形缓、含水层厚且渗透性好,则潜水面缓；反之,地形陡、含水层渗透性差且厚度小,则潜水面坡度大;水文网与地下水有直接联系时,地表水体高于地下水面时,潜水面背向地表水体倾斜,潜水面高于地表水体时潜水面向地表水体倾斜;5．承压水等水位线图可以揭示哪些水文地质信息1 反应虚构的侧压水面的形状;2 确定承压水的流向;3 确定承压水的水力坡度;4 定性判断含水层的厚度与渗透性的变化;6．任一承压含水层接受其它水体的补给必须同时具备哪两个条件1 存在水头差;2 有水力联系;7．一般承压水是由什么转化而来,其转化形式有哪几种除了构造封闭条件下和外界没有联系的承压含水层外,所有承压水最终都是由潜水转化而来；或由补给区的潜水侧向流入,或通过弱透水层接受潜水的补给;8．上层滞水的特点1 分布近地表;2 接受大气降水补给,排泄为蒸发和向隔水底板边缘下渗;3 动态变化显着;4 极易受污染;9．绘制简单水文地质剖面图,分别反映并表示地下水面、饱水带、包气带土壤水带、中间带、毛细水带10．绘制一水文地质剖面图,使之反映并表示出含水层、隔水层、潜水、承压水、上层滞水1—隔水层；2—透水层；3—饱水部分；4—潜水位；5—承压水测压水位；6—泉上升泉；7—水井,实线表示井壁不进水；a—上层滞水；b—潜水；c—承压水五、论述题1．为什么说含水层与隔水层的划分是相当的2．潜水有哪些特征1 潜水与包气带直接相通;2 潜水的补给为大气降水和地表水,排泄以泉、泄流、蒸发等;3 潜水的动态受季节影响大;4 潜水的水质取决于地形、岩性和气候;5 潜水资源易于补充恢复;6 潜水易受污染;3．潜水等水位线图可以揭示哪些水文地质信息1 潜水面形状;2 潜水流向;3 潜水面坡度;4 潜水面的埋藏深度,判断地表水、泉与潜水等的关系;5 定性反映潜水含水层的厚度和渗透性;4．承压水有哪些特征5．水量增、减时,潜水与承压水的区别第四章地下水运动的基本规律一、名词解释1．渗流：地下水在岩石空隙中的运动;2．渗流场：发生渗流的区域;3．层流运动：在岩层空隙中流动时,水的质点作有秩序的、互不混杂的流动;4．紊流运动：在岩层空隙中流动时,水的质点作无秩序地、互相混杂的流动;5．稳定流：水在渗流场内运动,各个运动要素水位、流速、流向不随时间改变;6．非稳定流：水在渗流场中运动,各个运动要素随时间变化的水流运动;7．渗透流速：地下水通过某一过水断面的平均流速;8．有效空隙度：重力水流动的孔隙体积与岩石体积之比;9．水力梯度：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径之比;10．渗透系数：水力坡度等于1时的渗透流速;11．流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列流线和等水头线组成的网;12．流线：流场中某一瞬时的一条线,线上各水质点的流向与此线相切;13．迹线：渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹;14．层状非均质：介质场内各岩层内部为均质各项同性,但不同岩层渗透性不同;二、填空1．据地下水流动状态,地下水运动分为层流和紊流;2．据地下水运动要素与时间的关系,地下水运动分为稳定流和非稳定流;3．水力梯度为定值时,渗透系数愈大,渗透流速就愈大;4．渗透流速为定值时,渗透系数愈大,水力梯度愈小;5．渗透系数可以定量说明岩石的渗透性能;渗透系数愈大,岩石的透水能力愈强;6．流网是由一系列流线与等水头线组成的网格;7．流线是渗流场中某一瞬时的一条线,线上各水质点在此瞬时的流向均与此线相切; 迹线是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹;8．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;9．流线总是由源指向汇;10．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径流强度,等水头线的疏密则说明水力梯度的大小;三. 判断题1．在岩层空隙中渗流时,水作平行流动,称作层流运动; ×2．达西定律是线性定律; √3．达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积; √4．地下水运动时的有效孔隙度等于给水度; ×5．渗透流速是指水流通过岩石空隙所具有的速度; ×6．实际流速等于渗透流速乘以有效空隙度; ×7．水力坡度是指两点间的水头差与两点间的水平距离之比; ×8．决定地下水流向的是水头的大小; √9．符合达西定律的地下水流,其渗透速度与水力坡度呈直线关系,所以渗透系数或渗透系数的倒数是该直线的斜率; √10．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; √11．水力梯度为定值时,渗透系数愈大,渗透流速就愈大; √12．渗透流速为定值时,渗透系数愈大,水力梯度愈小; ×13．渗透系数只与岩石的空隙性质有关,与水的物理性质无关; ×14．流网是等水头线与迹线组成的网格; ×15．流线是渗透场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹; ×16．在均质各向同性介质中,流线与等水头线构成正交网格; √17．在隔水边界附近,平行隔水边界为流线; √18．地下水分水岭是一条流线; √19．如果我们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径流强度,等水头线的疏密则说明水力梯度的大小; √20．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; √21．两层介质的渗透系数相差越大,则其入射角和折射角也就相差越大; √22．流线越靠近界面时,则说明介质的K值就越小; ×23．当含水层中存在强渗透性透镜体时,流线将向其汇聚; √24．当含水层中存在弱渗透性透镜体时,流线将绕流; √四、简答题1．叙述达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义式中：Q——渗透流量；w——过水断面；h——水头损失h=H1－H2,即上下游过水段面的水头差；I——水力坡度；L——渗透途径；K——渗透系数;2．何为渗透流速渗透流速与实际流速的关系如何水流通过整个岩石断面包括颗粒和孔隙的平均流速;渗透流速等于实际流速乘以有效孔隙度;3．有效孔隙度与孔隙度、给水度有何关系1 有效孔隙度小于孔隙度;2 由于重力释水时孔隙中还保持结合水和孔角毛细水乃至悬挂毛细水,所以有效孔隙度大于给水度;3 对于孔隙大的岩石三者近似相等;4．影响渗透系数大小的因素有哪些如何影响影响渗透系数的因素：岩石的孔隙性和水的物理性质;岩石孔隙越大、连通性越好、孔隙度越高渗透系数越大；水的粘滞性越小、渗透系数越大;5．简述汇制流网图的一般步骤1 根据边界条件绘制容易确定的等水头线和流线;2 流线总是由源指向汇;3 根据流线和等水头线正交在已知流线和等水头线间插入其它部分;6．流网图一般能够反映什么信息7．在层状非均质中,流线与岩层界线以一定角度斜交时,发生折射,试写出折射定律,并说明各项的物理意义8．叙述粘性土渗透流速V与水力梯度I主要存在的三种关系1 V-I关系为通过原点的直线,服从达西定律;2 V-I曲线不通过原点,水力梯度小于某一值I0时无渗透；大于I0时,起初为一向I轴凸出的曲线,然后转为直线;3 V-I曲线通过原点,I小时曲线向I轴凸出,I大时为直线;。
水文地质学第二章
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
• 有效应力原理与松散岩土压密 • 有效应力原理 • 地下水位变动引起的岩土压密
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
• 2.1 岩石中的空隙 • 地壳表层十余公里范围内，都或多或少存在着空 隙，特别是深部一、两公里以内，空隙分布较为 普遍。这就为地下水的赋存提供了必要的空间条 件。按维尔纳茨基（B.II.BepHaдckй）的形象说 法，“地壳表层就好像是饱含着水的海绵”。 • 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的 多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地 下水的分布和运动具有重要影响。 • 将岩石中空隙作为地下水储存场所和运动通道研 究时，可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚 硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞可宽达数十 米，高数十乃至百余米，长达几至几十公 里，而小的溶孔直径仅几毫米。溶岩发育 带岩溶率可达百分之几十，球科学系
空隙特征的对比
裂隙岩体：从水的赋存与运移角度来看，裂隙的描述包括 1) 裂隙的连通性（组数、产状、长度和密度） 2) 张开性（裂隙宽度） 3) 裂隙率等 昆明理工大学国土资源工程学院
地球科学系
• 固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不 存在或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应 力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。 • 按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。 • 成岩裂隙是岩石在成岩过程中由于冷凝收缩（岩浆岩）或 固结干缩（沉积岩）而产生的。岩浆岩中成岩裂隙比较发 育，尤以玄武岩中柱状节理最有意义。 • 构造裂隙是岩石在构造变动中受力而产生的。这种裂隙具 有方向性，大小悬殊（由隐蔽的节理到大断层），分布不 均一。 • 风化裂隙是风化营力作用下，岩石破坏产生的裂隙，主要 分布在地表附近。有关各种成因裂隙的形成分布规律详见 第十一章。
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上的水及其循环一、名词解释:1.水文地质学:水文地质学就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与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:地下水就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、地表水与地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6.地质循环:地球浅层圈与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:绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11.饱与差:某一温度下,饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱与时的气温。
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与状态时,超过饱与限度的水汽便凝结,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。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1.水文地质学就是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质的时空变化规律。
2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自然界的岩石没有无空隙的，也就是说再致密的岩石也
存在空隙。 岩石—水文地质学中指坚硬的岩石及松散的土层。 岩石中的空隙 — 岩石中大小不等、形状各异的空间。 空隙—是地下水赋存场所和运移通道。 岩石的空隙性— 岩石空隙的大小、多少、形 状、连通情
况和分布规律。
岩石中的空隙按成因分为三大类：
a.松散岩石中的孔隙(pore)； b.坚硬岩石中的裂隙(fissure)；
②优势方位；
③裂隙的展布情况；
④连通的（好、中、差）；
⑤充填性；
⑥粗糙度。
裂隙率(Kr) —岩石中裂隙的体积Vr与包括裂隙在内的 岩石体积V之比。 Kr= Vr / V (小数或百分数）
体积裂隙率 —（同上）。
面积裂隙率 — 单位面积岩石上裂隙面积所占的比例。
线裂隙率 — 在垂直于裂隙方向上单位长度内裂隙所占
的运动条件则首先取决于孔隙的大小，影响孔隙大小的主要因
素是颗粒大小，颗粒排列方式，对于粘性土，结构孔隙及次生
孔隙的影响不可忽视。
孔隙大小特征的描述：
孔喉：孔隙通道最细小的部分。
孔腹：孔隙通道最宽大的部分。
①颗粒的大小—颗粒大则孔隙大，反之则孔隙小。
注意：对于分选不好，颗粒大小悬殊的松散岩石来说，孔
隙大小并不取决于颗粒的平均直径，而是取决于细小颗粒的直
………………..
可编辑版
12
二、裂隙 (fissure)
裂隙—坚硬岩石中由破裂变形而产生的裂缝式 空隙。
松散沉积物的空隙主要是孔隙，而固结坚硬岩 石除沉积岩含有一定原生孔隙外，火成岩和变质岩
的空隙主要表现为裂隙。裂隙按成因可分为三种： 成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。
a. 成岩裂隙 — 岩石在形成过程中产生的裂隙。 b. 构造裂隙 — 岩石在构造运动中受力破坏所 产生的裂隙。
径。
②颗粒的排列方式—以理想等粒圆球状颗粒为例，颗粒直
径为D，孔喉直径为d，立方体排列时，d=0.424D，作四面体
排列时，d=0.155D。
③考虑粘性土的结构孔隙可及编辑次版生孔隙。
9
可编辑版
10
孔隙通道最细小的部分称作孔喉，最宽大的 部分称作孔腹，孔喉对水流的影响更大。
可编辑版
11
松散岩石分类（按粒径的毫米数大小）
比例。
可编辑版
16
三、溶穴 (vugular pore space)
在孔隙、裂隙、溶穴这三种空隙中，溶穴的大小和形状
变化范围最大，分布也最不均匀。一些可溶沉积岩，如：岩
盐、石灰岩、白云岩、石膏等，由于地下水的溶蚀会产生各
种空洞，这种空洞就称溶穴，大的叫“溶洞”。
溶穴 —可溶岩在地下水作用下所产生的洞穴。
注意：三种颗粒直径不同的等粒岩石，排列方式
相同时，孔隙度完全相同。
②颗粒的分选—在颗粒大小不等时，分选差则孔
隙度小， 分选好则孔隙度大。
③颗粒的形状及胶结—磨圆愈好，孔隙度愈小，
胶结可以降低孔隙度。
④考虑粘性土的结构可孔编辑隙版 及次生孔隙。
6
可编辑版
7
可编辑版
8
松散岩石储容水分的能力，与孔隙度关系很大，而地下水
c. 风化裂隙 — 岩石在风化作用下破坏而产生
的裂隙。
可编辑版
13
• 风化裂隙
赋存于岩体的风化带中。风化作用与卸荷作用决定了岩 体的风化裂隙带在近地表处呈壳状分布，通常厚数米至数十 米。风化裂隙通常分布比较均匀，连通性好，从地表至地下 逐渐闭合。
• 成岩裂隙
赋存于各类成岩裂隙中。成岩裂隙是沉积岩固结脱水及 岩浆岩冷凝收缩形成的裂隙。一般情况下，成岩裂隙多为闭 合，但陆地喷溢的玄武岩裂隙发育且张开，可构成良好含水 层。岩脉及侵入岩体与围岩的接触带，冷凝后可形成张开的 呈带状分布的裂隙。熔岩流冷凝过程中末冷凝的熔岩流走， 在岩体中留下的巨大熔岩孔道，易形成管状裂隙。
n Vn 100% V
其中：Vn ——岩石的孔隙体积，V——包括孔隙在内
的整个岩石总体积。
可编辑版
5
孔隙度的大小主要取决于颗粒排列情况及分选程
度，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
①颗粒的排列—以理想等粒圆球状颗粒为例，理
论上几何计算立方体排列最疏松，孔隙度为47.64%
，四面体排列为最紧密，孔隙度为25.95%。
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
可编辑版
1
第二章 岩石中的空隙与水分
2.1 岩石中的空隙 2.2 岩石中水的存在形式 2.3 与水的储容及运移有关的岩石性质 2.4 有效应力原理与松散岩土压密
可编辑版
2
2.1 岩石中的空隙
地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。地壳表层就象 是一个饱含水的海绵！地下水的赋存空间是空隙！这是水文地 质学基础地质。
岩溶率（Kk)— 溶穴的体积Vk与包括溶穴在内的岩石体积 V之比。
Kk = Vk / V (小数或百分数） 溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞可宽达数十米，高数十
乃至百余米，长达几至几十公里，而小的溶孔直径仅几毫米。
岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石的岩溶率
几乎为零。
可编辑版
17
可编辑版
18
空隙特征的比较
• 构造裂隙
构造裂隙是固结岩石在构造应力作用下形成的最为常见
的裂隙。构造裂隙分布不均匀，连通性不好，小到节理大到
断层，大小悬殊，具有方向可编性辑。版
14
可编辑版
15
裂隙岩石的空隙特征：主要表现在裂隙发育方向，几何
大小，分布的不均匀性，裂隙间的连通程度，裂隙的充填
情况以及裂隙面的粗糙度等方面。
主要参数： ①裂隙（密度）
c.可溶岩石中的溶穴（溶洞）(vugular pore space)。
可编辑版
3
可编辑版
4
一、孔隙
松散岩石是由大小不等的颗粒组成，在颗粒之间充满 空隙，这些空隙相互连通并呈孔状，就称“孔隙”。松散 岩石的空隙性主要表现为孔隙的多少和大小。
孔隙 — 松散岩石中颗粒或颗粒集合体之间 的空隙。 孔隙度（n）——孔隙体积（Vn）在包括孔隙在内的 某一岩石体积（V） 中所占的比例。孔隙度是反映孔隙多 少的一个参数。
漂砾 、块石 >200
大于罐头瓶
Hale Waihona Puke 卵石、碎石 砾石、石屑200 ~ 20 20 ~ 2
罐头瓶 ~玻璃球 玻璃球（鹌鹑蛋 ~大米
砂（粗、中、细） 2 ~ 0.05 大米~小米~粗玉米面 粉砂（土） 0.05 ~ 0.005 细玉米面
黏土
<0.005
特粉
混合类：砂黏（砂质黏土），以黏土为主但含少量砂
砂卵石，以卵石为主，含少量砂。