水文地质学重点

第一章自然界中的水循环

水循环分为：地质循环，水文循环

水文循环的划分

（1）循环路径不同：

大循环（海-陆）与小循环（海-海，陆-陆）

（2）时空尺度不同：

全球水文循环，流域水文循环，水-土-生系统水文循环

地下水起源：渗入水，凝结水，初生水，埋藏水

对其有影响的气象要素：气温、气压、湿度、蒸发、降水

第二章地下水的赋存

1.空隙分为

（1）孔隙：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒与颗粒之间或颗粒集合体与集合体之间的空隙。孔隙大多呈小孔状，彼此相互连通，在岩石中分布比较均匀，成为地下水的贮存空间和运移通道。

（2）裂隙：固结的坚硬岩石中，一般仅残存很小部分孔隙，而存在有各种内外力作用下产生的裂缝（缝隙）：风化（卸荷）裂隙、成岩裂隙、构造裂隙

（3）溶穴：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

2.空隙特征的比较

连通性—孔隙介质最好，其它较差

空间分布—孔隙介质分布最均匀，裂隙不均匀，溶穴极不均匀

孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊

空隙比率—孔隙介质最大，裂隙最小

空隙渗透性—孔隙介质-各向同性，裂隙与溶穴-各向异性造成

空隙介质上述差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的环境

3.岩石中水的存在形式：气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水、矿物水

4.岩石的水理性质，及影响因素

定义：岩石的水理性质是指与水分的存储和运移有关的岩石性质，指水进入岩石空袭后，岩石空隙所表现出的与地下水的贮存和运移有关的一些物理性质。有关的性质包括：

容水度：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

持水度：饱水岩石在重力作用下释水后，岩石中保持的水的体积与岩石总体积之比，结合持水度取决于颗粒大小。颗粒越小，其表面积越大，表面吸附的结合水越多，持水度也越大。给水度：当地下水位下降一个单位高度时，单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释放出来的水体积，称为给水度。空隙大的岩石，给水度大。

透水性：表征岩石被水透过的能力。对岩石透水性起决定作用的是空隙的大小，其次才是空隙的多少。

5.包气带的结构

划分：从出现重力水开始，以下称为饱水带，土层中的所有空隙都充满了水分，以上称为包气带。

1）.特点：①岩石空隙未被水充满②是固、液、气三相介质并存介质

2）.水的存在形式（多样）

结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水

3）.包气带水的垂直分带

土壤水带，中间带（过渡带），毛细水带

6.含隔水层的相对性及实际判别标准

饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分

1）. 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

2）.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）

3）.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

二、概念的相对性

定义中的模糊概念—“相当水量，微不足道，较大水力梯度”等不是严格的“是与非”的逻辑思维，在很多情况下是相对的和模糊的概念相对性的意义：

1.从实际应用角度来看划分的相对的性——相当水量满足需要就可以了。如在某处一口井出水量80m3/d，作为1万人的供水，非含水层；作为饮料厂、装瓶生产则为含水层。又如一个小泉水流量0.11/s≈8.6m3/d，大厂——非，村用——是。

2.从理论意义来看——微不足道。微不足道，有时空尺度的制约

第三章地下水运动的分类

1.潜水与潜水含水层概念

（1）潜水：

地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。

◆自由表面——即设有隔水层限制，与大气直接相通，除大气压强外不受其它力。

◆稳定——具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水

（2）潜水含水层---赋存潜水的岩层

（3）主要特征

[1]补给(来源)：降水入渗，河湖入渗

[2]排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发

[3]动态：受气象，水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）,受

人为因素影响也显著，易污染

[4]水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快

[5]潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图—获取信息-资料的手段——调

查、勘探，分析

2. 承压水定义

（1）定义：充满于2个隔水层（或弱透水层）之间的含水层中的水

（2）特征：补给与排泄：有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差，水化学变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的水；动态：要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力很强

3.上层滞水：指埋藏在离地表不深，包气带中局部隔水层之上的重力水。

特征：补给：降水、地表水下渗被局部隔水层阻隔；排泄：蒸发、沿隔水层边界下渗；动态：水量小，季节性存在，变化显著，易污染；意义：包气带中唯一具有实际利用价值的水源，一般作为小型或暂时性供水水源，对矿山建设几乎没有影响

4.地下水分类

5.潜水等水位线图和等水压线图各有何作用？

等水位线图：①确定潜水的流向及水力坡度②确定潜水的埋藏深度③提供合理的取水位置④确定潜水与地表水的相互补给关系⑤推断含水层岩性或厚度的变化

等水压线图：

（1）确定水流方向及水力坡度（2）确定承压含水层的埋藏深度（3）确定承压水位的埋藏深度（4）确定水头高度

第四章地下水的运动

一、基本概念：

渗透：地下水在岩石空隙中的运动称为渗透。

渗流：一种充满含水层中的假想水流，用来代替仅仅在岩石空隙中运动的真正水流。

层流：在岩层空隙中渗流时，水的质点有秩序的、互不混杂的流动。在具有狭小空隙的岩石中流动时，重力水受介质的吸引力较大，水的质点排列较有秩序。作层流运动。

紊流：在岩层空隙中渗流时，水的质点无秩序地、相互混杂的流动。在宽大空隙中，水的流速较大，容易呈紊流运动。

稳定流：水在渗流场中运动，各个运动要素不随时间改变时，称为稳定流。

渗流速度：渗透流速等于渗透系数与水力坡度的乘积

水力坡度：水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所损失的机械能。

流网：是由一系列等水头线与流线组成的网格，称流网

流线：某时刻在渗流场中画出的一条空间曲线，该曲线上各个水质点的流速方向都与这条曲线相切（某时刻各点流向的连线）

迹线：流体水质点在渗流场中某一时间段内的运动轨迹

等水头线：在某时刻，渗流场中水头相等各点的连线（水势场的分布）

二．流网的用途与性质

1) 用途

a. 根据流线方向可以看出任一点的流向；

b. 根据等水头线可以看出任一点水位的变化；

c. 流线的密疏可以反映地下径流的强弱；

d. 等水头线的密疏则说明水力梯度的大小。

e. 追踪污染物质的运移

f. 判断水文地质条件（含水层条件；边界条件；与地表水关系）

2) 性质

a. 在各向同性介质中，流网为正交网格。（水沿水力梯度最大的方向运动）

b. 对于稳定流，流线与迹线重合；对于非稳定流可以划分为多个小单元，每个小单元可以看作稳定流。

c. 对于稳定流，流网不随时间变化。

第五章地下水的物理化学特征

1.地下水中常见离子成分：氯离子硫酸根离子重碳酸根离子钠离子钾离子钙离子镁离