地下水文学复习

第一章1.水在岩石中的存在形式2.地下水的分类，各种地下水的特点包气带水特点土壤水：受大气条件、地面水和地下水状态的制约；接受大气降水补给；主要消耗于蒸发和作物吸收上层滞水：与气候、水文条件密切相关；接受大气降雨与地表水补给；消耗于蒸发和下渗；范围不广，补、排分布区一致；水量随季节变化大潜水特点特点：1 具有自由水面(上部与大气连通)；2 直接接受降雨和地表水的补给；3 埋藏区与补给区一致(补给较容易)4*通过潜水蒸发和水平地下径流排泄5 动态不稳定（水位、水量受气候条件和河流水文状况的影响，水质受地表环境和人类活动的影响）承压水特点特点：1 具承压性，水承受的压力越大，承压水头就越大2 补给区较远，补给区与分布区不一致，资源不易补充和恢复3 动态较稳定（由于隔水顶板的限制，承压水与大气圈、地表水的联系较弱，受气候、水文因素的影响较小）4 不易受污染，但一旦污染则不易自净3.地下水的循环过程，地下水的补给、排泄、径流补给：含水层自外界获得水量的作用过程称作地下水补给，大气降水渗入，地表水渗入，大气中和包气带岩石空隙中水汽的凝结补给,人工补给。

排泄：含水层失去水量的作用过程称作地下水排泄，泉水溢出（点），向地表水排泄（线，如河流）径流:4.地下水资源及形成的基本条件地下水资源的概念：赋存于地壳表层可供人类利用的，本身又具有不断更替和恢复能力的各种地下水量。

是一种可以再生的自然资源，包括浅层水资源和承压水资源地下水资源主要是由于大气降水的直接入渗和地表水渗透到地下形成的。

5.可开发利用的地下水资源6.浅层地下水资源：特点，补给来源，排泄途径，可开发利用的地下水储存量，潜水给水度的概念和表达形式浅层地下水资源特点：分布于面积广阔的松散第四纪沉积物中（冲、洪积平原）含水层上覆没有隔水层，直接与大气相通，水的垂直交替和水平运动十分强烈表现为多层，潜水，潜水-承压水（局部承压水）从大范围上下含水层之间具有密切的水力联系，各层压力水位和水位高度相差不大，当地降水可以直接入渗补给各层含水层所有含水层属于一个地下水系统，系统内的水具有密切的水力联系补给来源：开采区内部地下水的补给：1). 降雨入渗补给2). 河流和大型沟渠对地下水的渗漏补给3). 灌溉对地下水的补给（包括两部分）4). 越流（层）补给(顶托补给)开采区外的地下水侧向补给：当开采区水位下降漏斗的范围还未达到含水层边界（或地下水侧向补给源）之前，周边的补给主要来自相邻地区地下水位下降和含水层疏干而排出的水量，这只是相邻地区之间水量的相互调剂，对整个含水层而言，地下水侧向径流并未变化当开采区水位下降漏斗的范围扩展到补给边界以后，形成新的补给排泄条件，这时由于含水层水力坡降增大，将造成地下水侧向径流的增加排泄途径：潜水蒸发消耗：蒸发是潜水消耗的主要途径河流和大型沟渠对地下水的排泄：当河渠水位低于地下水位时，河渠排泄地下水，排泄量的估算方法同河渠对地下水的补给量估算可开发利用的地下水储存量：概念：在开发利用初期，地下水最大静水位与开采前水位之间的含水层中储存的水量（类似水库容中死水位与设计水位之间的容积）潜水给水度的概念和表达形式：潜水给水度μd定义：单位面积含水层中潜水位每下降一个单位深度时，由于含水层的疏干而释放出来的水量（无因次）μd=（Θs-Θf）△Z7.承压地下水资源：特点，补给来源，可开发利用的承压水弹性储量，弹性释水系数的概念和表达形式特点：承压水一般埋藏较深，又有上下隔水层的阻隔，不能直接接受大气降雨、河渠和灌水入渗补给，补给径流条件差补给来源：①开采层内部的补给：相邻含水层之间的越流补给，相邻弱透水层的弹性释水②来自开采区外的侧向补给可开发利用的承压水弹性储量：面积为A的含水层，从开采前的压力水位到允许最大静水位之间的承压含水层中释放出来的总水量：W = μe ·∆S·A弹性释水系数μe：定义：当压力水头下降一个单位，从单位水平面积，高为含水层厚度m的承压含水层柱体中释放出来的水量，无量纲根据弹性释水系数μe的定义：对于厚度为m，单位水平面积的含水层中，由于单位水头变化而引起水体积的变化为γnβwm；引起骨架的变化为γβsm，即μe应该等于两项之和： e ＝γmnβw＋γmβs＝γm(nβw＋βs) （无因次)岩石的空隙有哪几类（按成因）？有哪些因素、是如何影响孔隙度的大小的？松散岩层的孔隙（pore）非溶性坚硬岩石中的裂隙（fissure）易溶性岩石中的溶隙（cavity）孔隙度大小的影响因素颗粒排列情况：颗粒大小最疏松排列方式----立方体形态排列n=47.64％最紧密排列方-----四面体形态排列n=26.18％大多介于此两者之间，但粘性土例外颗粒大小：颗粒直径不同的等粒岩土，当排列方式相同时，孔隙度完全相同颗粒分选程度：分选性愈差，大小愈悬殊，孔隙度愈小颗粒的形状：形状愈不规则，孔隙度愈大胶结程度：被胶结充填的岩石，孔隙度降低土壤结构：团聚较好的土壤（团粒结构发育）孔隙较高液态水按所受的引力不同分为哪几类？结合水：固相表面引力和重力，吸着水，薄膜水毛细水：毛细力和重力，支持毛细水，悬着毛细水，孔角毛细水重力水：重力地下水是如何分类的？潜水有哪些特点？按埋藏条件分类：包气带水，潜水，承压水按蓄积的岩层分类：孔隙水，裂隙水，岩溶水特点：具有自由水面(上部与大气连通)；直接接受降雨和地表水的补给；埋藏区与补给区一致(补给较容易)；通过潜水蒸发和水平地下径流排泄；动态不稳定（水位、水量受气候条件和河流水文状况的影响，水质受地表环境和人类活动的影响）从潜水等水位线图上可确定哪些因素？潜水面的水力坡度:即两点之间的水位差/两点之间的水平距离；潜水坡度一般很小，常为千分之几至百分之几；地下水流向:地下水水力坡度最大的方向；地下水埋深；什么是地下水分布、地下水动态、地下水均衡？地下水的数量和质量（水位、水量、水化学成分与水温等水文要素）在空间上的变化就是地下水的分布；其在时间上的变化过程就是地下水的动态；引起动态变化的原因是不同时间内的补给与排泄的不均衡；利用水量平衡原理，分析研究某一单元在某一时段内地下水水量、水质补排收支均衡的数量关系，即为地下水均衡，包括水均衡、盐均衡和热均衡第二章§1 多孔介质中水的势能与达西定律如何表示土壤水的能量？什么是土水势？土水势如何表示？包括哪些分势？标准参照状况是如何规定的？土水势概念：一个平衡的土—水系统所具有的能够做功的能量即为该系统的土壤水势能，简称土水势土壤水势值的表达：只用相对数值表示即可，不可能也没必要用绝对数量表示总土水势＝重力势＋压力势＋基质势＋溶质势＋温度势Φw=Φg+Φp+Φm+Φs+ΦT参照状况一般使用标准状况，即在大气压下，与土壤水具有相同温度以及在某一固定高度的假象的纯自由水体。

重力势、压力势的概念及表达形式；基质势的概念及确定方法；溶质势的概念；总水头的概念；会实际求取某点的势能。

重力势：重力对土壤水作用的结果，其大小由土壤水在重力场中相对于基准面的位置所决定（也称位置势能）压力势：由于压力差的存在，使土壤中某点水分相对于大气压力而具有的势能差，称为该点的压力势基质势：基质势是由于土壤基质对水分的吸持作用所引起，其吸持力是吸附力和毛管力，这些力吸引和束缚水在土壤中，并降低土壤水的势能, 使之低于标准参照状态自由水的势能，因而，基质势为负值溶质势：由于溶质分子对水有吸持作用，使含有一定溶质浓度的水溶液比纯净的自由水具有更低的能量水平，这种溶液与纯自由水之间存在的势能差为溶质势或渗透势总水头：多孔介质中，任一点的总水势Φ可用总水头H 表示：H = h±z土壤水分特征曲线的概念，为什么土壤水分特征曲线反应了土壤水能量和数量之间的关系？水分特征曲线有哪些影响因素？土壤水的基质水头（或负压水头）h 是土壤含水率Θ的函数，h＝h(Θ)，它们之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是反映土壤水分基本特性的曲线影响因素：土壤质地、土壤结构和土壤容重、温度什么是容水度？滞后现象？扫描曲线？水分特征曲线的滞后现象（吸水容易脱水难）：同一种土壤的水分特征曲线并不是单值曲线，在恒温条件下，土壤脱湿和吸湿过程的水分特征曲线是不同的，这种现象称之滞后现象。

在土壤水分运动中，若中途导致吸水和脱水过程交替进行，此时，土壤负压与含水率的关系曲线将在两主特征曲线之间，从一条特征曲线过渡到另一条特征曲线，这种中间过渡的曲线称为扫描曲线深刻理解达西定律与理查兹方程的概念和区别；饱和与非饱和土壤水流的异同；会实际求取任一断面的水流通量。

理查兹方程（非饱和土壤水流的达西定律）§2 基本方程掌握各种基本方程（承压水、潜水、饱和-非饱和水流）的物理含义和异同；掌握方程中各参数（a,T,k,μe,μ）物理概念。

承压含水层：饱和－非饱和土壤水运动基本方程，比较饱和水流与非饱和水流的差别；掌握非饱和水流运动方程的两种基本形式及各自的适用条件。

潜水含水层中地下水运动基本方程潜水含水层中水流运动有哪些特点？为什么要对潜水方程进行线性化处理？潜水含水层地下水运动的特点：渐变流特点：1）流线的弯曲很小或流线的曲率半径很大，接近于一直线；2）相邻两流线之间的夹角很小或流线近乎平行对于各向同性的介质来说，流线与等势线正交潜水特点：1）一般情况下，潜水为渐变流；2）不透水层水平时，渐变流的潜水面及以下的流线均可视为相互平行的水平线处理（由于不透水层也是一条流线）；3）由“2）”，可知此时，等势面（三位流动）或等势线（二维流动）是近似垂直的，垂直断面近似为过水断面为什么要对潜水方程进行线性化处理：方便建立模型，求出斜率截距，预测走势§3 水井开采条件下地下水的运动会认识各种实际的物理模型，会根据物理模型写出相应的数学模型；掌握各种模型的解，会根据不同条件选用不同公式计算；泰斯公式（承压，无越流，侧向无限）；雅可布公式（承压，有越流，侧向无限）；布尔顿公式（潜水，无越流，侧向无限，考虑滞后疏干）；仿泰斯公式（潜水，无越流，侧向无限，考虑厚度变化）；仿布尔顿公式（潜水，无越流，侧向无限，考虑厚度变化）；考虑滞后疏干的布尔顿(Boulton)分析方法各种公式的作用：已知水文地质参数（k，T，μe,μd，a)，求任一点的降深；已知Q、降深S（根据抽水资料），求水文地质参数。

潜水滞后疏干的概念：疏干速度远小于水位下降速度，不能按瞬时释放处理。

潜水的滞后疏干是指当在潜水含水层中抽水时，因潜水位下降在潜水面以上形成非饱和带，由于毛细作用，使得非饱和带中地下水的运动总是滞后于饱和带中地下水的运动。

掌握群井抽水时对任一点影响降深的计算公式；单井阶梯状流量抽水的计算；水位恢复过程地下水影响降深的计算；掌握镜像反射的应用条件；会计算直线边界附近水井的抽水问题。