水文地质学 第二章 岩石中的空隙与水分1.
水文地质学岩石中空隙和水分
岩溶率
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第二章 岩石中的空隙与水分
总结与比较 孔隙、裂隙、溶穴不是独立存在。自然界岩石中空隙
的发育状况远较上面所说的复杂。
✓松散岩石固然以孔隙为主，但某些粘土干缩后 可产生裂隙，而这些裂隙的水文地质意义，甚至 远远超过其原有的孔隙。
第二章 岩石中的空隙与水分
✓固结程度不高的沉积岩，往往既有孔隙，又有裂隙。
2）迅速释水时大、小 孔道释水不同步，大的孔道 优先释水，在小孔道中形成 悬挂毛细水而不能释出。
第二章 岩石中的空隙与水分
2.3.4 持水度
定义：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩 石柱体反抗重力而保持于岩石空隙中的水量，称作持
水度。 S
给水度、持水度与孔隙度的关系 S n
影响因素
包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗 时的含水量称作残留含水量数值上相当于最大的持水 度。
（V）的比值
WvVw100% V
若水的比重为1，岩石的干容重（单位体积干土的重）为
重量含水量与体积含水量的关系 WgWva
第二章 岩石中的空隙与水分
2.3.2 含水量
→比重：也称相对密度，固体和液体的比重是该物质的 密度与在标准大气压，3.98℃时纯H2O的密度（999.972 kg/m3）的比值。气体的比重是指该气体的密度与标准状况 下空气密度的比值。液体或固体的比重说明了它们在另一 种流体中是下沉还是漂浮。
地球上多年冻土面积有3500万平方千米，水量约占地球 总水量的万分之二。在我国，冻土主要分布在东北及青藏 高原。
第二章 岩石中的空隙与水分
2.3 与水的储容及运移有关的岩石性质
岩石空隙的多少、大小、连通程度及其分布的均匀 程度，都对其储容、滞留、释出以及透过水的能力有影 响。 2.3.1 容水度
第二章 岩石中的空隙与水分(上)
空隙特征的对比
空隙特征的比较： 含水介质——由各类空隙所构成的岩石称为含水介质， 也称为介质场。含水介质的空间分布与连通特征（孔隙含 水介质、裂隙含水介质、溶质含水介质）是不同的，三种 主要类型的含水介质比较： 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。
颗粒的排列形式 A—立方体排列；B—四面体排列
3）颗粒形状 自然界中的岩石的颗粒形状多是不规则的。组成岩石的 颗粒形状愈不规则，棱角愈明显，通常排列就愈松散，孔 隙度也愈大。 4）颗粒之间的充填情况 注意：粘土的颗粒虽然小，但n值可以很大。因为粘土颗 粒表面常带有电荷，在沉积过程中粘粒聚合，构成颗粒集 合体，可形成直径比颗粒还大的结构孔隙。此外，粘性土 中往往还发育有虫孔、根孔、干裂缝等次生空隙。
2）孔隙大小影响因素 a.颗粒大小：等大颗粒直径越大，则孔隙越大，对于颗粒大小悬殊的松散岩 石，由于粗大颗粒形成的孔隙被细小颗粒所充填，孔隙大小取决于实际构成 孔隙的细小颗粒的直径。
不同粒度等粒岩石的孔隙度与孔隙大小
b.颗粒排列方式：立方体排列，孔隙大；四面体排列，孔隙小。
排列方式与孔隙大小关系 a—立方体排列；b—四面体排列
第二章岩石中的空隙与水分21岩石中的空隙22空隙中的水23岩石的水理性质21岩石中的空隙一岩石中的空隙性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地壳岩石在原始沉积成岩后期应力及各种风化营力作用下可以形成各种类型空隙而空隙则是地下水储存场所和运移通道
第二章 岩石中的空隙与水分
高度？
c)孔角毛细水（触点毛细水）（corner water,contiguity water?） 孔角毛细水与悬挂毛细水的不同——？ 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
2.3 岩石的水理性质
岩石（包括骨架与空隙在内的总称），岩石空隙的大小， 多少，连通程度及分布的均匀程度都对地下水的储容、滞留、 释出及透水能力有影响。 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 一、容水度和孔隙度（porosity） 二、含水量（water content）__w 三、给水度（specific yield）——μ (water drained from soil under gravity flow) 四、持水度（specific retention）__Sr 五、储水性（释水性） 六、透水性
溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等
岩溶岩体：要描述裂隙特征及岩溶发育特征（裂隙+ 溶洞） 1）岩溶发育方向 2）溶蚀率--钻孔岩溶发育程度 3）溶洞（方向、规模等）
岩溶发育的垂直分带
3 4
石林
天坑
2.1.4空隙特征的对比
含水介质—由各类空隙所构成的岩石称为含水介质，也称为介 质场。含水介质的空间分布与连通特征（孔隙含水介质、裂 隙含水介质、溶质含水介质）是不同的，三种主要类型的含 水介质比较： 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—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
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！
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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
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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。
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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%
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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%？
第二章岩石中的空隙与水分
第二章岩石中的空隙和水分业已知道，自地表到下地幔带都有水分存在，然而与人类关系最为直接的乃是地球浅部的地下水。
这些水赋存在于地壳表层十五公里左右范围的空隙之中。
尤其是2公里以内，这种空隙发育比较普遍，所以有人形象的说：地壳表层犹如饱含水的海绵。
一、岩石中的空隙——岩石中大小不等、形状不一的空间。
岩石中的空隙是存在于岩石中那些大小不等，形状各异的空间，它们是地下水存储的场所和运动的通道。
因此这些空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布情况。
对地下水分布有着严格的控制作用。
* 岩石的空隙性——岩石空隙的形状、大小、多少、连通情况和分布特点。
在水文地质学中岩石的空隙可分为三大类：①岩石的孔隙；②硬岩石的裂隙；③可溶岩石中的溶穴。
1、孔隙——松散岩石中颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
松散堆积物和某些胶结不好的基岩，系由大大小小的颗粒构成，颗粒之间的空隙相互连通且呈孔状，故称为孔隙。
显然，岩石中空隙较多，储存地下水的能力越大。
空隙体积的多少以空隙度（n）表示。
空隙度（n）—包括孔隙在内的某一体积的岩石中，孔隙体积V n所占的比例。
n＝V n／V n＝V n／V·１００％空隙比（L）—岩石中孔隙的体积V n与固体颗粒体积V s的比值。
即：ξ=V n/V s 或ξ=V n/V s·１００％∵V= V n+V s ∴V s =V—V n∵n＝V n／V∴V n＝n·V∵ξ＝V n/V s＝( n·V) / (V—V n) ＝nV／V—V n＝nV／V（１－n）＝n / (n－1)即：ξ= n / (1—n)孔隙度大小是衡量岩石储容地下水能力大小的中要参数，二者为正比关系。
* 松散岩石孔隙度的大小主要取决于：①颗粒的分选程度（均匀程度）；N d1 = 40% 混N d2 = 50%则N（混）= 40%×50% = 20%②颗粒的排列方式；立方体排列疏松N可达47.64%；四面体排列较紧密，N=25.95；与粒径无关。
水文地质学-第2章岩石中的空隙与水份
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第二章 岩石中的空隙与水分
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第二章 岩石中的空隙与水分
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四、岩石中的空隙小结
1、岩石中的空隙是研究地下水的基础 2、分布特点：孔隙主要分布于松散堆积物中，分布广 泛，联通均匀 裂隙分布于坚硬岩石中，分布不均 溶穴分布可溶性岩石中，分布不均 3、孔隙度，运用范围广；裂隙率、岩溶率受到地区限 制，运用不广，代表性不强。三者定义也各不相同。 4、裂隙率和岩溶率可以直接评价赋水性，孔隙度加孔 隙大小才可评价。 5、孔隙度及其影响因素。 按岩层的空隙类型分为三种类型地下水：①孔隙水；② 裂隙水；③岩溶水。
§2.3 与水储容及运移有关的岩石性质
四、透水性 1、透水性：岩石允许水透过的能力叫做透水性。 2、定量指标：渗透系数 3、影响透水性的因素： 1）空隙的大小和联通情况，特别是最小空隙直 径的影响，平均孔隙直径。 2）孔隙度：粘土和砂砾石孔隙度的区别。 颗粒的分选性，决定孔隙的变化和曲折性。
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水文地质学
第二章 岩石中的 空隙与水分
第二章 岩石中的空隙与水分 §2.1 岩石中的空隙
岩石的空隙是地下水储存和运移的先决 条件，空隙的多少、大小、形状、联通状况 和分布规律，决定着地下水的埋藏、分布和 运动。 将岩石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。
第二章 岩石中的空隙与水分
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在花岗岩闪长岩岩体边坡上，分布大量陡于80°倾角的 构造裂隙。
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第二章 岩石中的空隙与水分
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§2.1.3 溶穴
1、溶穴：起因于水的溶蚀，在可溶岩（白云 岩、岩盐、石膏、石灰岩等）中形成的空洞 （溶隙）。 （cavity）-- soluble rock 2、岩溶率：Kk=Vk/V 特点：岩溶率的变化范围很大，且在相邻很近 地点处岩溶率完全不同，同一地点的不同深 度处岩溶率也有很大变化。
2第二章 岩石中的空隙与水分
第二章 岩石中的空隙与水分2．1 岩石中的空隙空隙：void ，interspace ，space地壳岩石中的空隙为地下水的赋存提供了必要的空间条件。
按维尔纳茨基的形象说法“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。
岩石空隙是地下水存储场所和运动通道，空隙的多少、大小、连通情况对地下水的分布和运动具有很重要的影响。
岩石空隙可分为三类：a. 松散岩石中的孔隙；b. 坚硬岩石中的裂隙；c. 可溶岩石中的溶穴（隙）。
1．孔隙（pore ）松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，颗粒或颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。
岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。
孔隙体积的多少可用孔隙度表示：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。
即：VV n n=式中：V n ––––岩石中孔隙的体积；V ––––包括孔隙在内的岩石体积； n ––––孔隙度，用小数或百分数表示。
另外一个概念： 孔隙比（void ratio ）（ε）––––指某一体积岩石内孔隙的体积（V n ）与固体颗粒体积（V s ）之比。
即snV V =ε 因为V=V n +V s ，所以n 与ε关系为：nn-=1ε。
应用时：a. 涉及变形时（工程地质）→ε（采用孔隙比较方便）；b. 涉及水的储容与运动时（水文地质）→n （采用孔隙度方便）。
影响因素：a. 分选程度：分选程度好，n 大；分选程度差，n 小；b. 颗粒的排列情况：立方体排列时n =47.64%，四面体n =25.95% ；c. 颗粒的形状：形状愈不规则，棱角愈明显，n 愈大；d. 胶结充填情况：充填程度高，n 小。
孔隙度的测定方法：a. 饱和含水率：n =θs （θs 饱和含水率）；b. 抽水试验；c. 形态学方法：成象、扫描→借助与计算机处理（研究领域的前沿课题）。
表2–1 松散岩石孔隙度参考数值（据弗里泽等，1987）粘土孔隙度较高的原因： a. 颗粒表面带有电荷，构成颗粒集合体，形成较大的结构孔隙； b. 粘性土中往往发育有虫孔、根孔、干裂缝等次生孔隙。
第二章 岩石中的空隙与水分
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 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 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及次生孔隙。
Vn n 100% V
Vn ——岩石的孔隙体积，V——包括孔隙在内 其中： 的整个岩石总体积。
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%。 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。
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2.3
与水的储容及运移有关的岩石性质
三、给水度（specific yield）—— (e d) 1、定义： 当地下水位下降一个单位深度时，从地下水位延伸到 地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释放出 来的水体积，称为给水度 。 V 1 0 0 % 给水度概念图 V总 当地下水位下降一个单位，土层孔隙中是否所有的水都流 出来？ 在土层中会保留什么形式的水？
第二章 岩石中的孔隙与水
第二章岩石中的孔隙与水第一节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1~2km以内，空隙分布较为普遍。
按维尔纳茨基的形象说法，“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。
岩石——在水文地质学中包括坚硬的岩石（基岩）及松散的土层。
空隙——是指岩石（岩土）中各种类型的空洞的总称。
研究空隙的意义：空隙是地下水的赋存场所（places）和运移通道（conduits）。
空隙依据成因分为三类，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。
学习了解空隙的多少、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。
本节以孔隙为例，讨论描述空隙特征的有关概念、指标和分析方法。
图2—1 岩石中的各种空隙〔据迈因策尔修改补充〕1—分选良好，排序疏松的砂；2—分选良好，排列紧密的砂；3—分选不良的，含泥、砂的砾石；4—经过部分胶结的砂岩；5—具有结构性孔隙的粘土；6—经过压缩的粘土；7—具有裂隙的岩石；8—具有溶隙及溶穴的可溶岩一、孔隙土体孔隙特征主要描述孔隙的大小、多少、形状、连通性与胶结等。
松散土体宏观上可以分为两大类：砂砾石土和粘性土。
（1）砂砾石孔隙大小及其影响因素首先，请大家比较以下三种砂砾石试样的孔隙大小试样为理想的圆球组成的a—砾石（模型）、b—砂样、c—砂砾混合样砾石（模型） b—砂样 c—砂砾混合样请回答：以上三种试样所构成的孔隙哪类大？哪类小？请总结影响砂砾石土孔隙大小的因素。
简单归纳，影响砂砾石土孔隙大小的主要因素有：①颗粒大小：与构成砂砾石土的颗粒粒径成正比（由上述插图2-1理解）②颗粒排列：立方体（疏松）、四面体（紧密）由图2-2可以总结出，颗粒呈立方体排列为最疏松的排列方式，颗粒呈四面体排列为最紧密的排列方式。
因此，颗粒排列的紧密程度，影响孔隙大小。
图2-2 颗粒的排列形式(参照格雷通)A—立方体排列（疏松）； B—四面体排列（紧密）③试样的分选：试样的分选是指样品的颗粒粒径的级配情况。
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。
岩石中的空隙与水分 岩石中水的存在形式
• • （2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力
的大小。 • （3）测定方法： • 砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀 不能； • 容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重
（4）孔隙度的影响因素
颗粒排列方式：等粒状：最疏松排列----立方体--n=47.64%; 最紧密排列---四面体：n=25.95%。(未涉 及粒径大小，粒径大小不同，但等粒状、排列方式相 同时，孔隙度是相同的） 颗粒分选程度：分选性越好，孔隙度越大；分选程度 不好，大颗粒孔隙被小颗粒充填，降低孔隙。（分选 程度是指颗粒粒度的均匀程度，土力学中也称不均匀 系数。） 颗粒形状：越不规则，越疏松，孔隙度就越大。 胶结充填：孔隙被胶结充填，孔隙度减小。 对于粘性土，还与结构孔隙、次生孔隙有关。
• 六、地下水分类
• 按含水介质（空隙特征）划分： 孔隙水、裂隙水、岩 溶水
第二节 岩石中水的存在形式
一、水的存在形式及类型
二、结合水
1、概念：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。 2、成因： 带电荷的固体土颗粒表面，一般带负电，主要存在于细小空 隙、裂隙； 极性分子水，水分子是偶极体，被吸入； 岩石颗粒周围水分子受到库仑力（静电引力）的作用。静电 引力受到距离的影响，结合水的自由不同
三、裂隙
1. 概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作用，使岩 石遭到破坏而形成的空隙。 2. 分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、岩浆岩 等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力作用下产生后 生裂隙。 3. 分类：按成因分
成岩裂隙
岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩） 沉积作用：固结、干缩 （沉积岩）。
• 二、孔隙
《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：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。
水文地质学第二章
第二章岩石中的空隙与水分学习目的和要求：了解岩石中空隙的类型，掌握孔隙度、孔隙比、裂隙率、岩溶率的概念。
了解结合水、重力水、毛细水的概念。
在与水的储容及运移有关的岩石性质一节中，掌握容水度、重量含水量、体积含水量、给水度、持水度的概念，相互间的关系及其影响因素，重点掌握给水度的有关概念。
理解太沙基有效应力原理。
2．1 岩石中的空隙岩石空隙可分为三类：（1）松散岩石中的孔隙；（2）坚硬岩石中的裂隙；（3）可容岩石中的容穴。
1．孔隙孔隙体积的多少可用孔隙度表示：孔隙度（n）——指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。
孔隙比（ε）——指某一体积岩石内孔隙的体积（Vn）与固体颗粒体积（Vs）之比。
两者之间的关系为：ε=n/(1-n)影响因素：（1）分选程度；（2）颗粒的排列情况；（3）颗粒的形状；（4）胶结充填程度。
2．裂隙裂隙按成因可分为：（1）成岩裂隙；（2）构造裂隙；（3）风化裂隙。
裂隙的多少以裂隙率表示：裂隙率（Kr）——裂隙体积（Vr）与包括裂隙在内的岩石体积（V）的比值。
实际应用时，还用到面裂隙率，线裂隙率的概念。
另外，通过测定裂隙的几何参数→计算渗透张量K。
3．溶穴（溶隙）岩溶率(Kk)——指溶穴的体积(Vk)与包括溶穴在内的岩石体积(V)的比值。
自然界中岩石空隙的发育状况是复杂的。
岩石中的空隙以一定方式连接起来→空隙网络，成为地下水有效的储容空间和运移通道。
三种空隙网络具有不同的特点。
2．2 岩石中水的存在形式1．结合水结合水——受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水称为结合水。
2．重力水重力水——重力的影响大于固体表面的吸引力，在自身重力下能运动的那部分水岩土空隙中的重力水能够自由流动。
井泉取用的地下水，都属于重力水。
3．毛细水松散岩石中细小的孔隙通道构成毛细带，在地下水面以上的包气带中广泛存在毛细水。
进一步分为：（1）支持毛细水；（2）悬挂毛细水；（3）触点毛细水。
02-岩石中的空隙与水分
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 岩石的水理性质2.1 岩石中的空隙（The Interstices and water in Rocks）2.1.1 概念岩石——是天然产出的具有一定结构构造的矿物集合体，是地质作用的产物。
在水文地质学中，指自然界中各类岩土体，包括坚硬的岩石及松散的沉积物。
空隙——岩、土中各种类型的空洞的总称。
2.1.2 岩石空隙的普遍存在在地球表层，岩石均是多孔介质，在它们的固体骨架之间存在着形状不一、大小不等、千差万别的空隙（图1-20）。
图1北京西北郊的一个工程场地的地下1.5m处土样（素填土）的SEM图像图2 深圳市宝安新中心区西乡海滨地带淤泥软土的SEM图像图3 The Caves in Texas Parks图4 Pore structure of PUMICE in Osaka, JapanCrabtree Cave Devil's Hole CaveCave developed at joint intersection Keefer Road Cave图5 Caves in Maryland图6 Karst Caves in Minnesota图7 A fissure or rift, created by the separation of the earth caused by the tectonic plates lying under Iceland.Cave in Xiling Gorge Seven GateSwallow Cave Flying Clouds Cave图8 Grotesque Karst Formations in the Three Gorges图10 Example of calcium accumulation in soil around an old root channel图9 3-D tomographic images-slice views of a suite of Fontainebleau Sandstone图11花岗岩钻孔局部裂隙张开（左：展开图，右：柱状图）图12 四川宜宾中侏罗统沙溪庙组砂岩（扫描电镜下拍摄，放大90倍）中的孔隙图13 湖北十堰膨胀土裂隙发育情况图14 Cracks In The Ground图16 Fractured Rocks at Thingvellir, Iceland图15 Fractured rock图17 Fractured sandstone普遍存在的岩石空隙为地下水的赋存提供了必要的空间条件。
《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。
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;。
水文地质试题及答案 三
水文地质试题及答案三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。
水文地质学岩石中的空隙与水分
03
地下水资源保护
水文地质学在地下水资源保护方面也具有重要意义，通过研究地下水污
染源、污染物迁移规律等，提出有效的防治措施，保护地下水资源免受
污染。
地下水污染防治
污染源调查
水文地质学通过调查地下水污染 源，了解污染物的来源和排放量， 为制定有效的防治措施提供依据。
污染物迁移规律研
究
水文地质学研究污染物在地下水 中的迁移规律，包括污染物扩散 速度、范围等，有助于预测污染 发展趋势和制定应对措施。
。
溶洞
指地下水沿可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀 而形成的地下洞室。
空隙形成
天然形成
岩石在形成过程中，由于矿物结晶、沉积物堆积等自然作用形成的空隙。
构造运动
地壳运动过程中，岩石受到挤压、拉伸等作用力，形成裂缝或断裂，形成空隙。
溶蚀作用
地下水在可溶性岩石中流动，溶解岩石，形成溶洞等空隙。
空隙分布
和经济损失。
灾害治理与恢复
水文地质学在地质灾害治理和灾后恢复方面也发挥重要作用， 通过评估灾害影响范围和程度，提出有效的治理方案和恢复措
施，促进灾区的可持续发展。
05
未来研究方向
空隙形成机制研究
总结词
深入研究空隙的形成机制，包括其形成过程、影响因素和演化规律。
详细描述
空隙的形成与岩石的成岩环境、沉积作用、构造运动等密切相关。未来研究可以通过实验室模拟、数 值模拟和实地观测等方法，深入探究空隙的形成机制，为水文地质学提供更深入的理论基础。
水文地质学岩石中的空隙与水分
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目 录
• 岩石中的空隙 • 岩石中的水分 • 空隙与水分的相互关系 • 水文地质学应用 • 未来研究方向
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注意： 图示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 颗粒的分选性（颗粒的均匀程度）
((aa))
（a）等径圆球按立方体排列， 孔隙度为47.64%；
(b()b)
（b）圆球按立方体排列， 空隙为小颗粒所充填， 孔隙度大为下降。
③ 颗粒的形状
颗粒形状愈是不规则，棱角越是明显，突出 部分互相接触，会使颗粒架空，通常排列就越松 散，n也越大。
故有：
V —岩石总体积(包括孔隙在内用）孔隙比；
ε＝n/（1－n）
孔隙比（ε）：
而涉及水的储容与 流动时，则采用孔隙
ε＝ Vn / Vs
或ε＝ Vn
/
V
s
度。
×100％
式中：Vs —固体颗粒的体积
2.影响孔隙度的因素
孔隙度的大小取决于以下因素： ① 颗粒的排列情况（即岩石的密实程度） ② 颗粒的分选性（颗粒的均匀程度） ③ 颗粒的形状 ④ 颗粒的胶结充填情况 ⑤ 结构孔隙及次生空隙（对粘性土）
岩溶率
衡量溶隙多少的定量指标。可用下式表示：
KK
VK V
或
KK
VK V
100%
式中: Kk ——岩石岩溶率；Vk ——岩石中溶隙或溶穴的体积； V ——岩石总体积。（包括溶隙在内）
注意： 自然界岩石中空隙的发育状况要复杂得多. 松散岩石、坚硬基岩和可溶岩石中的空隙网络 具有不同的特点。
综上所述，岩石越松散，分选越好，
圆度和胶结程度越差时，n越大。
3.孔喉，孔腹：
孔喉：孔隙通道最细 小的部分
孔腹：最宽大的部分
孔喉对水流动的 影响更大，讨论孔隙 大小时可以用孔喉直 径进行比较。
4.影响孔隙大小的因素
① 取决于颗粒大小 ② 颗粒排列方式 ③ 结构孔隙及次生孔隙
① 取决于颗粒大小：
1. 结合水
结合水：受固相表面引力 大于水分子自身重力的那部 分水。
强结合水（吸着水）：不能 流动，可转化为气态水而移 动。
弱结合水（薄膜水）：能从 厚度大的地方向厚度小的地 方移动。
结合水区别于普通液态水的 最大特征是具有抗剪强度.
2. 重力水
能够自由流动，具有 液态水的一般特征。 是水文地质研究的主 要对象。
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
（岩石的水理性质） 2.4 有效应力原理与松散岩土压密
岩石中空隙的类型
通常按空隙形状特征 和发育岩类将其分为： 松散岩石中的孔隙 坚硬岩石中的裂隙 可溶岩石中的溶隙（穴）
（一）孔隙：松散岩石颗粒之间的空隙
重点掌握
孔隙度的计算式及其影响因素 裂隙的成因类型，裂隙率的计算式 岩溶率的计算式 松散岩石、坚硬基岩和可溶岩石中的空
隙网络具有不同的特点。
2.2 岩石中水的存在形式
岩石中存在着各种形式的水，通常归为下列 二类： 组成岩石矿物的矿物结合水：主要形式有沸 石水、结晶水和结构水； 存在于岩石空隙中的水：主要形式为结合水、 重力水、毛细水、气态水和固态水。
（二）裂隙：
存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙。
1.裂隙的成因类型
按裂隙的成因可分成： 成岩裂隙：岩石在成岩过程中由于冷凝收缩和
固结干缩而产生的。如：玄武岩的柱状节理。 构造裂隙：岩石在构造变动中受力产生的。具
有方向性，大小悬殊，分布不均一。如：各种 构造节理、断层。 风化裂隙：风化营力作用下岩石破坏而产生的。 主要分布于地表附近。如风化壳。
颗粒粗大，孔隙较大；颗粒细小，孔隙较小。 对于颗粒大小悬殊的松散岩石，孔隙大小取决于实际 构成孔隙的细小颗粒的直径。
② 颗粒排列方式：
d＝0.414D
d＝0.155D
颗粒作立方体排列时孔隙最大，作四面 体排列时孔隙最小。
③ 结构孔隙及次生孔隙：
对于粘性土，决定孔隙大小的不仅 是颗粒大小及排列，结构孔隙及次生孔 隙的影响是不可忽视的。
3. 毛细水
1.毛细现象 2.毛细水类型
支持毛细水
悬挂毛细水
孔角毛细水 （触点毛细水）
4. 气态水、固态水
气态水：存在于未饱和的岩石空隙中。 固态水：冻土。
重点掌握
结合水、重力水、毛细水的定义、性质
2.裂隙率：衡量裂隙多少的定量指标
可表示为： 体积裂隙率
Kr
Vr V
100%
式中：
Kr——岩石裂隙率；Vr 面裂隙率：
Ka
L b 100% F
线裂隙率：
Kl ( bi / l) 100%
（三）溶穴（隙）
可溶岩中的各种裂隙，在水流长期 溶蚀作用下形成的一种特殊的空隙称为 溶穴（隙）。
④颗粒的胶结充填情况
当松散岩石受到不同程度胶结时， 由于胶结物质的充填，孔隙度有所降低。
⑤ 结构孔隙及次生空隙
粘土的孔隙度可达60％，甚至85％或更高。 原因粘土中形成结构孔隙。此外，粘性土中往往 还发育有虫孔、根孔、干裂缝等次生空隙。
使n超过理论上的最大值。
2.影响孔隙度的因素
孔隙度的大小取决于以下因素： ① ① 颗颗粒粒的的排排列列情情况（况即（岩即石岩的石密的实密程度实）程（度主要）） ② ② 颗颗粒粒的的分分选选性性（颗（粒颗的粒均的匀均程匀度程）（度主）要） ③ 颗粒的形状 ④ 颗粒的胶结充填情况 ⑤ 结构孔隙及次生空隙
分选良好，排 列疏松的砂
分选良好，排 列紧密的砂
分选不良的，含泥、 砂的砾石
经过部分胶结的 砂岩
具有结构性孔隙 的粘土
经过压缩的粘土
1.孔隙度（ n ）：衡量孔隙多少的定量指标
n Vn V
或 n Vn 100%
V
因为V＝Vn式＋中Vs ：n —岩石的孔隙度；Vn —岩石中孔隙在涉的及体变积形时；，采
① 颗粒的排列情况（即岩石的密实程度）
( )( 立) 方立体方排体列排（列松（散松状散态状）态）
( )( 四) 面四体面排体列排（列密（实密状实态状）态）
n＝ 47.64％
n＝ 25.95％
由几何学可知， 立方体排列为最松 散排列，四面体排 列为最紧密排列。 其它形式排列的孔 隙度介于上述两者 之间，平均值约37 ％。