水文地质学基础--9.地下水系统
水文地质学基础习题和答案
绪论(1)水文地质学的研究任务是什么?本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课，主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。
通过该课程的学习，学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理，在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。
(2)地下水的主要功能包括哪些?>>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源>>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。
地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态，使环境发生变化。
(人类活动主要通过三种方式干扰地下水，造成一系列不良后果(图14-1)：①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸)水入侵等；②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化；③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染；④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡，而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。
) >>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。
>>重要的信息载体由于地下水是应力传递者，同时又是在流动，所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息，如找矿、地震预报、地质演变。
(3)试分析我国地下水分区的特点，并探讨分区的自然背景。
略。
第一章地球上的水及其循环(1)试比较水文循环与地质循环。
水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环：>>水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O分子态水的转换、更替较快；水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显着，与人类的生存环境有直接的密切联系；水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。
《水文地质学基础》期末考试试题六套卷
《水文地质学基础》试卷一班级学号姓名成绩一．填空题（30 分）1.从成因角度分析，粘性土空隙主要组成有、和（3 分）2.上升泉按其出露原因可分为：、和（3 分）3.地下水含水系统按岩石空隙特征可分为、和。
（3 分）4.由地下水蒸发排泄作用，形成土壤盐碱化的条件是、和。
（3 分）5.上层滞水是指分布在带中，局部之上，岩层空隙之中的水。
（4 分）6.导水断层具有独特的水文地质意义，它可以起到作用。
（3 分）7.控制岩溶发育最活跃最关键的因素是。
（2 分）8.水文循环按循环途径不同可分为和。
（2 分）9.地下含水系统的补给来源有：、、、和的补给。
（5 分）10.岩石中的空隙是地下水的和。
（2 分）二．是非判断题（每题 3 分，共15 分）1.地下水含水系统从外界获得盐分的过程也称补给。
（）2.承压水头是指井中静止水位到承压含水层顶板的距离。
（）3.当地下水位高于河水位时，地下水必然向河水排泄。
（）4.通常情况下，在洪积扇顶部打井，井打的越深，井中水位埋深也越大。
（）5.当地下水位埋深小于最大毛细上升高度时，水位埋深越大，给水度也越大。
（）三．选择题（每题3 分，共15 分）1．达西定律对下列条件适用（）A．层流、稳定流；B．层流、非稳定流；C．层流、稳定流和非稳定流；D．层流、紊流2.砂砾类松散岩石的透水性主要取决于（）A．孔隙度大小；B．排列方式；C．颗粒直径大小；D．结构3．地下水流网中流线与等势线（）A．正交；B．斜交；C．相交；D．平行4.渗入－径流型地下水循环的长期结果，使地下水向（）方向发展。
A．溶滤淡化； B.水质不变； C.溶滤咸化； D. A 或B。
5．在天然条件下，控制一个地区地下水动态的主要轮廓的影响因素是（）。
A 水文因素，B 气象因素，C 地质因素，D 人类活动四．根据图4-1 条件，回答下列问题。
（20 分）4.1在图中画出示意流网；（图中“ ”表示地下分水线）。
（5 分）观1甲乙. . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 砂土. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .粘性土图4-14.2在甲、乙处各打一口井，要求井的深度不同，且甲井水位比乙井水位高。
水文地质学基础知识
水文地质学基础知识水文地质学是研究地下水活动及其与地质形态结构、岩石、土壤和水文过程之间的相互关系的学科。
它的研究对象主要是地下水的成因、分布、流动、质量及地下水与地表水之间的关系。
水文地质学对于水资源的合理利用和保护具有重要意义。
本文将介绍水文地质学的基础知识，包括地下水的形成、分布、流动及调查方法。
地下水形成的过程主要有两种，一种是通过大气降水渗入土壤和岩石中，并逐渐下渗形成地下水；另一种是通过地表水与地下水之间的相互渗透转化而来。
降水经过土壤和岩石的渗透作用，一部分被植物吸收，一部分在地表径流或蒸发散失，剩余的部分则渗透到地下形成地下水。
地下水一般分布在岩石孔隙、裂隙和含水层中，形成了地下水系统。
地下水的分布主要受岩石性质、地形和降水条件等因素的影响。
岩石的孔隙度和渗透性是影响地下水分布的重要因素。
一般来说，孔隙度越大、渗透性越好的岩石，地下水分布越广泛。
地形也对地下水分布起着重要作用，一般来说，山地地下水资源丰富，而平原地区地下水资源较为匮乏。
地下水的流动是指地下水在地层中的运动。
地下水的流动速度受渗透性、渗透压、水头差和岩石压力等多种因素的综合影响。
一般来说，渗透性高的岩石地下水流动速度较快，而渗透性差的岩石地下水流动速度较慢。
渗透压是指地下水渗透的驱动力，它主要取决于水文梯度和水的分子运动能力。
地下水的流动方向一般是由高处向低处流动。
水文地质学对地下水资源的调查至关重要。
地下水调查包括地下水位、含水层厚度、地下水化学性质等指标的测定。
地下水位是指地下水面距离地表的高度，它反映了地下水的丰度。
含水层厚度是指地下水层的厚度，它是地下水资源的重要指标。
地下水化学性质是指地下水中溶解固体和溶解气体的性质，它对地下水的使用和利用具有重要影响。
地下水的有效开采和持续利用对于水资源的可持续发展具有重要意义。
为了合理利用地下水资源，需要进行有效的管理和保护。
合理的管理包括建立地下水观测网络，及时监测地下水资源的动态变化；制定科学合理的地下水开采方案，保证地下水资源的持续利用；加强地下水资源保护，防止地下水污染和过度开采等问题。
水文地质学(附分析题答案)
水文地质学基础复习题一、名词解释径流：孔隙概念：某一体积岩土（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。
结合水：分布在颗粒表面受静电引力大于重力，而不能在自身重力作用下发生运动的那部分水。
重力水：固体表面结合水层意外的水分子，时候重力影响大于固体表面的吸引力，在中立作用下运移。
毛细水：指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分（毛细现象：在液体表面张力作用下，毛细管中水位上升一定高度的现象）容水度：岩土完全饱水时所能容纳的水的体积与岩土体积的比值。
给水度：地下水位下降单位体积时，释出水的体积和疏干体积的比值。
持水度：地下水位下降时，滞留于非饱和带中而不释出的水的体积与单位疏干体积的比值。
包气带：地下水面以上，未被水充满的岩层。
饱水带：地下水面以下。
饱水带中地下水存在形式：饱水带岩石空隙全部为液态水所充满。
含水层：定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩层隔水层：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。
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。
承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。
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。
承压高度：稳定水位与个税顶板高程指尖的差值。
测压水位:如果在某处打井那么刚渗透出水的位置叫做初见水位层，此时停止挖掘如果该处地下水存在承压水或者上层滞水那么此后井中水位不断上升，到一定高度后便稳定下来，不再上升，此时该水面的高程称为稳定水位，也即该点处承压含水层的承压水位（也叫测压水位贮水系数：是指承压水测压水位下降或上升一个单位深度时单位水平面积含水层所释放或储存的水的体积.。
渗流场：发生渗流的区域（渗流区）水力梯度：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。
渗透系数：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流网：在渗流场中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。
水文地质学基础》试题库及参考答案
校重点建设课程《水文地质学基础》试题库及参考答案水文地质学基础课程组前言水文地质学基础是我校水文与水资源工程和环境工程专业的专业基础课，本课程主要阐叙了以下几方面内容：自然界水的存在形式和循环过程；地下水的赋存空间、存在形式和水理性质；地下水的分类以及各种类型地下水的特征；地下水的运动规律；地下水的化学成份及形成作用；地下水的补给、径流、排泄和地下水系统；地下水的动态与均衡地下水资源分类和特征；地下水与环境的关系等。
该课程全面介绍了现代水文地质学的基本概念与原理，为后续课程的学习奠定基础。
水文地质学基础试题库不仅用于考核学生的学习情况，而且对学生的学习内容、学习方法有一定的引导作用。
因此，水文地质学基础试题库内容紧紧围绕教学大纲要求，并考虑了以下几点：第一，以基本概念和基本理论为主；第二，正确地理解水文地质概念，避免死板地套用；第三，地下水与环境有着密切联系，必须结合具体的自然地理地质条件，用系统观点考察众多因素对地下水的综合影响；第四，不能满足于字面上的理解，而应勤于思索，弄清实质。
本次水文地质学基础试题库的修订，是在1997年第一次建库的基础上进行的，对原库的部分试题作了调整，本试题库选题涉及书内全部内容，因此，覆盖面宽。
同时，考虑到教学的重点和难点，在重点章节和重点内容上题量偏重。
全库共有试题576题。
为综合考察学生对基本概念和基本理论的掌握情况，以及对课本内容的理解和综合能力，共包含五种题型，分别为：名词解释、填空题、判断题、简答题和论述题。
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 (3)第三章地下水的赋存 (6)第四章地下水运动的基本规律 (9)第五章毛细现象与包气带水的运动 (11)第六章地下水的化学成分及其形成作用 (13)第七章地下水的补给与排泄 (17)第八章地下水系统 (19)第九章地下水的动态与均衡 (20)第十章孔隙水 (22)第十一章裂隙水 (23)第十二章岩溶水 (24)第十三章地下水资源 (26)第十四章地下水与环境 (27)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。
水文地质学基础共40页PPT课件
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。
3.3 地下水分类
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
水文地质学基础(1)
中国地质大学（北京）2002年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：610一、名词解释（每题4分，共24分）持水度含水层上层滞水水力梯度地下水均衡岩溶水二、判断正误（正确打7，错误打x，每题2分，共10分）1．含水层的渗透系数越大，该含水层越富水。
（）2．并不是多孔介质的孔隙度越大给水度也越大。
（）3．多孔介质中的渗透速度不等于地下水的实际流速。
（）4．地下水位动态变化完全取决于地下水补给量的大小。
（）5．所有隔水层都是不含水和不透水的岩层。
（）三、以下图（a）、（b）、（c）所示为三个含水层剖面示意图，假定地下水为稳定运动，试绘出各自的地下水位（水头）曲线示意图。
（6分）四、简述地下水化学成分的主要形成作用。
（15分）五、简述地下水资源的特征。
（15分）六、试论述地下水开发利用过程中的问题。
（30分）//ZZ//Z/Z/Z/ZZZZ/ZZZZ/Z/////////ZZ/Z/ZZZ/Z试题三图（a）%%么«%;“*Hi用//////////,///////////////////////////////oo°01%。
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•…・・J・・・•**•*试题三图（b）中国地质大学（北京）2004年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、解释概念（每题5分，共30分）1．孔隙度2．承压水3．毛细水4．溶滤水5．溢流泉6．岩溶二、分析解释（每题10分，共50分）1．达西定律2．脱碳酸作用3．裂隙水的基本特点4．地下水系统5．地下水补给资源及其供水意义三、画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线，标出钻孔中的水位。
20分）四、阐述影响降雨入渗补给地下水的因素（25分）五、论述人类影响下地下水动态的基本类型并分析其成因（25分）中国地质大学（北京）2005年硕士研究生入学考试试题 试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、请指出下列相关概念的区别（每题6分，共30分）1．孔隙度、孔隙比2．潜水、承压水3．蒸发、蒸腾4．溶滤作用、浓缩作用5．非均质性、各向异性二、填空（每题6分，共30分）1．含水层从外界获得补给的方式包括2. ___________________________________ 溶解了大量CO 2的地下水在温度或压弓时将发生脱碳酸作用。
水文地质学基础.doc
水文地质学基础一、名词解释1、水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究地下水与岩石圈、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在时空上的变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利避害，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。
1、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。
水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。
2、地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
3、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。
1、孔隙度：松散岩土中，某一体积岩土中孔隙体积所占的比例。
2、裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
3、溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
4、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。
5、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。
6、毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。
7、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。
8、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。
9、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。
1、包气带：地表以下一定深度的地下水面以上的部分称为包气带，其中存在气态水、结合水和毛细水。
2、饱水带：地表以下一定深度的地下水面以下的部分称为饱水带，其中的岩石空隙中充满了重力水。
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、潜水：埋藏于饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。
6、承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
7、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。
8、测压水位：揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。
水文地质学基础地下水水文学基本概念(术语)
2
48
容水度
Water capacity是指岩石完全饱和时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。用小数或%表示，一般小于或等于孔隙度。
2
49
含水量
Water content/moisture是岩石空隙中所保留的水分的多少。重量含水量（Wg）与体积含水量（Wv）的关系：Wv = ?d•Wg，其中??d为岩石的干容重。
章
序
概念
解释
0
1
水文地质学
Hydrogeology研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。
0
2
地下水水文学
Groundwater hydrogeology是主要研究地下水的形成和运动、地下水与河流、湖泊的相互补给、地下水资源的评价和开发利用的科学。
0
3
水文地质学原理
Principles of hydrogeology又称为普通水文地质学，研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。
1
7
水文循环
Hydrologic cycle是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。大循环是指海洋和大陆之间的水分交换。小循环是指海洋内部或大陆内部的水分交换。
1
8
天气
Weather是在一定地区一定时间内各种气象因素综合影响所决定的大气物理状态。
1
9
气候
Climate是某一区域天气的平均状态。
1
20
水面蒸发
发生于河流、湖泊、水库等自由水面的蒸发。
1
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陆地蒸发
（Transpiration）发生于陆地表面的蒸发，包括土面蒸发和叶面蒸发。
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_中国地质大学(武汉)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
水文地质学基础_中国地质大学（武汉）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.海洋与大陆之间、海洋内部之间的水分交换都称为大循环。
参考答案:错误2.弱透水层顺层方向不传输水，在垂向上能够传输水量。
参考答案:正确3.在河间地块潜水含水层排泄区打井，通常井越深，井中水位。
参考答案:越高4.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。
参考答案:正确5.因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物和易被植物所摄取，故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。
参考答案:正确6.地下水中常见的主要7种离子是因为这些元素在地壳中含量高。
参考答案:错误7.地下水的天然排泄方式主要有（）。
参考答案:径流和蒸发与蒸腾8.地下水补给的研究内容，包括（）。
参考答案:补给来源、补给量和补给条件9.在干旱-半干旱地区的盆地中心，可以通过挖沟排水或植树，降低地下水位，改变地下水的排泄方式，以达到防治土壤次生盐渍化的目的。
参考答案:正确10.在洪积扇顶部打井，井打的越深，井中水位埋深也越大。
参考答案:正确11.黄河下游冲积平原中的地下水，通常可以获得黄河水的补给。
参考答案:正确12.脆性岩层中发育的构造裂隙其导水性通常好于塑性岩层中的构造裂隙。
参考答案:正确13.可溶岩包括（）。
参考答案:卤化物岩、硫酸盐岩、碳酸盐岩14.垂向发育的岩溶形态，如溶蚀裂隙、落水洞、溶斗和竖井只发育在非饱和（或包气带）系统中。
参考答案:错误15.地下水资源评价及管理应该根据行政区划来进行。
参考答案:错误16.地下水可持续开采量就是等于含水系统的补给资源量。
参考答案:错误17.在自然及人为因素影响下，地下水资源处于不断变动之中，补给资源也需要动态评价。
参考答案:正确18.不合理开发地下水会减小河流的基流，甚至导致河流断流。
参考答案:正确19.人类活动改变地下水的天然动态是通过增加新的补给来源或新的排泄去路。
参考答案:正确20.层状结构的可溶岩层，岩溶发育通常在隔水岩层的上层面。
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)第三章地下水的赋存 (9)第四章地下水运动的基本规律 (15)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 (29)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)第十一章裂隙水 (42)第十二章岩溶水 (45)第十三章地下水资源 (48)第十四章地下水与环境 (49)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。
地下水系统
如何理解地下水系统，地下水系统在地下水资源评价中的重要性1对地下水系统的理解地下水的分布和循环正是按“系统”来进行的。
地下水分布在地下多孔介质中，而多孔介质的分布受地质构造及沉积物分布的控制，因而地下水的分布受到地质构造、沉积物及地形条件的控制。
地下水的循环受到气象、水文、地形条件的控制。
在一定的时间范围呢地下水的分布呈现为一个有机的整体，内部和含水层及弱透水层的地下水具有一定的联系；在这和整体内地下水的循环也是具有有机联系的，并随时间呈现有特点的变化。
地下水系统是指在一定空间范围内分布和循环的地下水的有机整体。
地下水系统的分布范围通常是具有隔水或相对隔水岩层（体）作为边界的沉积单元和构造单元；系统内部包含一个或多个含水层，含水层之间存在弱透水层；系统内部的地下水是具有统一水力联系的整体；系统内部地下水具有统一、独立的循环体系，由补给区向排泄区径流；系统内部的水位、水量、盐分等随时间发生变化。
地下水系统的特点体现在它的整体性、相关性、层次性、动态性和开放性等方面。
地下水系统的整体性体现在地下水系统是有机联系的统一整体，系统内部的局部变化均会波及整个系统。
地下水的相关性体现为系统内各组成部分彼此之间是相互关联的。
地下水系统的层次性体现为系统内部又可以分成若干层次的子系统，例如单个含水层可以看成是一个地下水系统中的一个子系统。
地下水系统的动态性体现为系统内部系统随时间发生变化。
地下水系统是一个开放的系统，经常保持与外界联系。
[1]地下水系统与周围环境发生相互作用。
环境要对地下水系统的作用称为输入；地下水系统在接受输入后对外部环境的反作用称为输出。
各种天然的因素（包括气象、水文、地质因素）和人为因素，都可以构成地下水系统的输入，地下水系统的各种描述物质、能量、信息的物理和化学指标的变化，构成地下水系统的输出。
2 地下水系统在地下水资源评价中的重要作用地下水系统包括地下水含水系统和地下水流动系统。
前者指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。
地下水流系统
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PART TWO
地下水流系统的形成演变
地下水流系统的形成演变
➢ 地下水流系统概念→理论发展于20世纪80年代 • 1940年，Hubert正确地画出了河间地块流网 • 1963年，J.Tóth 用数学模型建立，提出地下水流系统的概念 • 1982年在荷兰召开了首届关于地下水系统的国际学术讨论会（50个国家的200多名代 表参加） • 1983年底荷兰水文与地质学家Engelen来华进行了讲学，“地下水系统”（在地大、正 定水文所、北京水文地质公司）。
水系统中的水属于统一整体，在含水系统的任一部分加入（接受补给 ）或排出（排泄）水量，其影响均将波及整个含水系统。含水系统作 为一个整体对外界的激励作出响应。
地下水流系统的整体性，体现于统一有序的水流；水流以不同级 次方式有序运移，水量、盐量、热量发生有规律的时空演变，呈现为时空 有序的结构。
含水系统及水流系统——两者异同
由上至下，势能除克服摩擦消耗部分能量外，势能→压能转化； 由下至上，部分储存的压能释放转化为势能 垂向运动的存在：传统的“承压”现象在潜水中也可以出现 流动方向的多样性：由上至下，由下至上，水平运动 流动特征的伴生现象----生态、环境的关系
地下水流系统的水动力特征
垂向运动中（Engelen等，1986 ）： ➢ 由上至下，势能→压能转化； ➢ 由下至上，部分储存的压能释放转化为势能 ➢ 垂向运动的存在：传统的“承压”现象在潜水盆地中也可以出现
含水系统与水流系统
2、 含水系统及水流系统 含水系统：是指有隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一 或潜在统一水力联系的赋存地下水的岩系。 地下水流系统——是指从源到汇的流面群构成的，具有统 一时空演变过程的地下水体
水文地质学基础：地下水化学成分的形成作用
2.3地下水化学成分的形成作用地下水主要来源于大气降水，其次是地表水（河、湖、彻等）。
这些水在进人含水层之前，已经含有某些物质，与岩土接触后再进一步发生各种物理化学及生物作用，使地下水的化学成分发生进一步变化。
使地下水化学成分发生变化的各种作用，称为地下水化学成分的形成作用。
2.3.1溶滤作用在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。
溶滤作用的结果，使岩土土失去一部分可溶物质，地下水则补充了新的组分。
实际上，当矿物岩类与水溶液接触时，同时发生两种方向相反的作用：溶解作用与结晶作用。
溶滤作用的强度，即岩土中的组分转入水中的速率，取决于一系列因素。
首先，取决于组成岩土的矿物盐类的溶解度。
显然，含岩盐沉积物中的NaCl将迅速转入地下水中，而以SiO2为主要成分的石英岩，是很难溶于水的。
其次，岩土的空隙特征是影响溶滤作用的另一因素。
缺乏裂隙的致密基岩，水难以与矿物盐类接触，溶滤作用也便无从发生。
第三，水的溶解能力决定着溶滤作用的强度。
水对某种盐类的溶解能力随该盐类浓度增加而减弱。
某一盐类的浓度达到其溶解度时，水对此盐类便失去了溶解能力。
因此，总的来说低矿化水溶解能力强而高矿化水溶解能力弱。
第四，水中CO2、O2等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力。
水中CO2含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。
水中O2的含量愈高，溶解硫化物的能力愈强。
最后，水的流动状况是影响其溶解能力的一个关键因素。
流动停滞的地下水，随着时间的推移，水中溶解盐类增多，CO2、O2等气体耗失，最终将失去溶解能力，溶滤作用便告终止。
地下水流动迅速时，含有大量CO2和O2的低矿化度的大气降水和地表水，不断入渗更新含水层中原有的溶解能力降低了的水，地下水便经常保持强的溶解能力，岩土中的组分不断向水中转移，溶滤作用便持续地进行。
由此可知，地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃、最关键的因素。
溶滤作用是一种与一定的自然地理与地质环境相联系的历史过程。
地质大水文地质学基础讲义08地下水系统
第八章地下水系统8．1 系统概念本世纪40年代贝塔朗菲（Ludwig von Bertalanffy ）提出一般系统论以来，特别是本世纪50—60年代应用系统工程解决复杂问题取得重大成功以来，系统思想与系统方法广泛地渗透到各学科领域。
简单地说，系统思想与方法的核心是把所研究的对象看作一个有机的整体（系统），并从整体的角度去考察、分析与处理事物。
不同的人对系统所下的定义各有侧重。
目前国内比较普遍接受的定义是：系统乃是“由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体” 〔钱学森等，1978〕。
系统方法认为，不应当将系统理解为各组成部分(要素)的简单集合，而应将其理解为诸要素以一定规则组织起来并共同行动的整体。
系统内部各要素相互联系和作用的方式便是系统的结构。
因此，我们也可以将系统理解为“有结构的集合”。
以分析为主的近代自然科学长期以来采用的方法是：将所研究的事物精细地分析为各个互不关联的独立部分，分别加以研究，把各部分研究结果之和，作为对所研究事物整体的认识。
这样做实质上是将研究对象当作诸要素简单累加而成的集合，而没有将其如实地看成一个有机整体。
一个系统，不仅内部诸要素存在着相互作用，而且还与外部环境发生相互作用。
系统接受环境的物质、能量或信息的输入，经过系统的变换，再向环境产生物质、能量或信息的输出（图8—1）。
图8—1 系统的输入与输出 环境对系统的作用也称之为激励，系统在接受激励后对环境的反作用称之为响应（图8—2）。
图8—2 系统的激励和响应环境的输入（激励）经过系统的变换而产生对环境的输出（响应），这种变换取决于系统的结构。
例如，在同等降水条件下，不同的地下水系统，由于其岩层、构造、地貌乃至分布范围大小不同，泉流量的变化各不相同。
再如，在不同的地下水系统中，以同种方式开采同样数量的地下水，地下水位的降低也有很大差别。
因此，一方面，分析系统输入与输出（激励与响应）的对应关系有助于了解系统结构。
水文地质学基础——地下水的补给与排泄
7.1.2 地表水对地下水的补给 地表水对地下水的补给
补给来源：地表水体（河、湖、水库等） 补给机制: 因地而异（空间上），不同部位，岩性等； 因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系 地表水补给地下水的必要条件有哪些： （1）存在水力联系 （2）地表水水位高于地下水水位（存在水头差）
目前认为，松散沉积物的降水入渗有两种方式：
降水入渗的现象— 两类空隙的入渗过程——总结：
均匀砂土层——活塞式 (piston/diffuse) 含裂隙的土层——捷径式 (bypass)
7.1.1 大气降水对地下水的补给
1、大气降水入渗机制
“活塞式”入渗 ——适用条件： 均匀的砂土层
降水初期 t1 ： 土层干燥，吸水能力很强，雨水下渗快-渗润阶段
对于常年性河流，为了确定河水渗漏补给地下水的水 量，可在渗漏河段上下游分别测定断面流量Q1及Q2，则河 水渗漏量等于（Q1-Q2）t，t为河床过水时间。此渗漏量即 为河水补给地下水的水量； 但是，对于过水时间很短的间歇性河流？ 思考：大气降水和河流补给地下水的异同？
大气降水与地表水作为地下水补给来源的比较 从空间分布上看，大气降水属于面状补给，范围普遍且较 均匀；地表水则可看作线状补给，局限于地表水体周边。
水文地质学基础 Fundamentals of Hydrogeology
防灾科技学院
张耀文
本章内容
7.1地下水的补给
7.2 地下水的排泄
7.3 地下水径流
7.4 地下水补给、径流与排泄对地下水水质的影响
基本概念
地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环。
补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程，水量增加的
7.1.3 含水层之间的补给 越流 —— 地下水 量的内部转化 潜水 — 承压水之 间的补给 思考题：
水文地质学基础试题库及参考答案
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：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。
3．自然界的水循环分为水文循环和地质循环。
4．水文循环分为大循环和小循环。
5．水循环是在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。
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GFS的水化学特征
地下水的化学及同位素特征，是水流的“化石”，是重塑历史及地质历 史时期地下水流的依据；
在地下水流系统，化学组分及同位素组分呈现时空演变的有序图景，因 此，获取不同部位较为详细的水化学资料，结合其他信息，是构建地下 水流系统的重要依据。
➢ 沿流线始终保持恒定，如稳定同位素氘和氧、惰性气体含量及比例； ➢ 沿流线不断衰减，如放射性同位素14C； ➢ 沿流程发生规律性演变，如氯离子、TDS沿程增加。 水流系统水化学特征 ➢ 局部：流程短，流速快（交替快），M低，水型简单 ➢ 区域：流程长，流速慢（交替迟缓），M高，水型复杂 垂直与水平分带性 ➢ 水化学积聚区：相汇处 → 水动力圈闭带，相背处 → 准滞流带 ➢ 地下水流系统的不同部位，发生的主要化学作用不同。
➢ 以系统为作用对象，环境对系统的作用与系统对环境的反 作用——称为激励与响应。
物质 能量 信息
输入
系统
输出
物质 能量 信息
地下水系统
地下水含水系统（Groundwater aquifer system/ Groundwater bearing system）
➢ 是指有隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的赋存 地下水的岩系。
第9章 地下水流系统 （Groundwater system)
9.1 地下水系统的概念 9.2 地下水流动系统及其特征
9.1 地下水系统的概念
系统与系统方法
系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具 有特定功能的整体（钱学森等，1978）。 ➢ 相互作用，相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集； ➢ 整体功能大于局部（要素）之和。
系统方法：用系统思想去分析与研究问题方法。 系统思想的核心：就是把研究对象看作一个有机整体，从整
体角度去考察、分析与处理问题的方法。 系统思想追求的目标→系统整体功能的最优化（不是局部的）
系统的输入与输出，激励与响应
➢ 一个系统，不仅内部诸要素存在着相互作用，而且与外部 环境发生相互作用；
➢ 以系统为对象，系统接受或向环境产生的物质、能量或信 息——称为系统的输入与输出；
GFS理论的两个前提
➢ 区域水力连续性 从较长的时间尺度与较大的空间范围来考察问题，广 大范围内的地下水都存在着水力联系→时间因素。
➢ 控制地下水流动的是“势”（地形），而不是地质条 件。
地下水流系统的划分
局部GFS 中间GFS 区域GFS
GFS的水动力特征
高势区（势源）
地形高处，补给区，地下水由上至下运动，势能向压能转化；
—地质上的零通量面
—水力零通量面
系统可变性 边界固定不变
—不变的静态系统
边界可变，系统规模、数目变 —是可干扰的动态系统
统一性 研究意义
具有统一或潜在统一的水 力联系
水、盐、热量具有统一的时空 演变
有助于从整体上研究水量、 有助于研究水量、水质、水温
盐量、热量的均衡
的时空演变 （尤其是水质）
➢地下含水系统与地下水流系统之间的联系
低势区（势汇）
地形低处，排泄区，地下水由下向上运动，压能释放转化为势能。
水流系统的级次性及特征
多源系统中易产生多级多个地下水流动系统； 局部流动系统流速快，水循环交替快; 区域流动系统流速慢，水循环交替慢。
地下水流系统的伴生现象——生态、环境的关系。
补给区，水位埋深大，水分不足——耐旱植物; 排泄区，水位埋深小，水分过剩——沼泽、湿地、泉，喜水、耐 盐植物。
Q=2.559*转数
改进的砂槽多级水流系统
砂槽模拟直观多级水流系统
局部水流系统—5个；中间水流系统—1个；区域水流系统—1个
稳定二维流模拟——稳定降水，3个定高程的汇(排泄)，多级水流系统
实习 地下水流系统的模拟演示
一、FLOWNETD模拟程序简介 二、模拟操作基本步骤 三、主要内容
简单盆地（均质、非均质场） 复杂盆地（均质、非均质场）
A B
A B
9.2 地下水流系统及其特征 (Groundwater Flow System)
地下水流系统概念 地下水流系统的划分 GFS的水动力特征 GFS的水化学特征 GFS的水温度特征 地下水流系统物理模拟 小结
地下水流系统(GFS)概念
地下水流动系统是指由源到汇的流面群构成的，具有 统一时空演变过程的地下水体。
地下水流系统（Groundwater flow system） ➢ 是指从源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下
水体。 地下水含水系统与地下水流系统的比较 ➢ 共同点 ✓ 突破了把单个含水层作为基本功能单元的传统
system≠aquifer）； ✓ 力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体。
➢地下水含水系统与地下水流系统之间的区别
根本不同 分类依据
地下水含水系统
静态系统（含水系统） 根据储水构造划分 —以介质场为依据
地下水流动系统
动态系统（流动系统） 根据水的流动特征划分 —以渗流场为依据
系统发育史 共同的地质演变历史
—地层形成史一致
共同的地下水演变历史 —地下水的补给、径流统一
边界性质 隔水与相对隔水的地质边界 流面（分水线）构成水力边界
✓ 两者都可以进一步划分为子系统——层次性； ✓一个大的地下水含水系统可以包容多个流动系统，
而一个大的流动系统可以穿越多个含水系统——交 叉性。 ✓子系统不同，大的系统是一致的。在人为因素影响 下，流动系统的规模、数量均会发生变化，但变化 受到大的含水系统边界的制约，通常不会越出大的 含水系统边界——一致性。
GFS的水温度特征
上升水流产生正增温 下降水流产生负增温
20℃ 20℃ 22℃ 22℃20℃ 20℃ 22℃ 22℃
多级水流系统物理模拟
仪器简介 蠕动泵读数（转换）: 流量 Q =读数(转/min) * 转换参数 (ml/转) ,
单位: ml/min
蠕动泵参数(ml/转): 上游泵：2.601 中游泵：2.555 下游泵：2.411 函数转化：
汇区—地下水流由下向上运动 ，流速增大；
中间径流区—地下水流近于(水 平)平行运动。
水动力圈 闭带
准滞留带
水化学分带
➢ 地形简单，只出现区域水流系统，以水平分带为主； ➢ 地形复杂，局部、中间、区域水流系统同时出现，以垂直
分带为主。
HCO3-
SO42-
Cl-
HCO3SO42Cl-
不同水流系统水化学特征
小结
地下水流系统理论实质是以地下水流网为工具，以势场、介质场分析 为基础，将渗流场、水化学场、温度场统一于新的地下水流动系统概 念框架之中。
地下水流动系统理论将传统认为互不关联的地下水各方面的表现联系 在一起，纳入到一个有序的地下水空间与时间连续演变的结构之中， 有助于人们从整体上把握地下水质与量特征以及地下水系统与环境之 间联系。
局部水流系统 矿化度低
矿化度沿程增加
区域水流系统 矿化度高
同一含水层不同水流系统水化学特征
区域水流系统 矿化度高
局部水流系统 矿化度低
地下水流系统特征：（1）完整性：从形成—演变—消亡的完整过程； （2）四维性：是统一的时空变化水体；（3）有序性：水流的物理、 化学、温度和生物场的整体统一有序；（4）可变性：受外部环境影响， 地下水流系统可以发生变化。
——这一分析方法叫做地下水系统分析方法。
水流特点：
源区—地下水流由上向下运动 ，流速减小；