水文地球化学课后思考题

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复习题与思考题
1. 名词解释
(1)阳离子交换容量;
(2)弥散通量;
(3)水文地球化学;
(4)水动力弥散;
(5)弥散问题数学模型;(6)大陆效应;地下水污染;(7)碱度;
(8)酸度;
(9)硬度;
(10)永久硬度;
(11)暂时硬度;
(12)碳酸盐硬度;
(13)非碳酸盐硬度;
(14)生化耗氧量(BOD);(15)化学耗氧量(COD)(16)物理吸附;
(17)化学吸附;
(18)离子交替吸附作用;(19)阳离子交换容量;
(20)同位素效应;
(21)同位素分馏;
(22)同位素交换反应;(23)射性同位素的半衰期;(24) TDS;
(25)全等溶解;
(26)非全等溶解;
2.思考并回答下列问题
绪论
(1)试说明水文地球化学的含义。

(2)试说明水文地球化学作为一个独立学科的发展历史。

(3)说明水文地球化学的研究意义。

第一章地下水的化学成分
(1)试说明水的结构特征。

(2)水有那些特异性质,试分别对其予以说明。

(3)地下水的化学成分有那几类,分别予以简要说明。

(4)通常有哪些方法可用来对水质分析结果进行检验?
(5)地下水化学成分的图示方法有哪些?试分别予以简要说明。

第二章地下水化学成分的形成作用
(1)怎样根据化学反应的自由能资料计算反应的平衡常数?
(2)水溶液中组分活度系数的计算方法主要有哪些?试说明其适用条件。

(3)试说明影响矿物在水中溶解度的因素。

(4)试分别说明纯水中石膏、萤石、石英、三水铝石溶解度的计算方法。

(5)试说明矿物稳定场图的绘制方法。

(6)试定性地说明为什么在CO2-H2O系统中水溶液显酸性,而在CaCO3-H2O系统中水溶液显碱性。

(7)已知H2CO3的一、二级电离常数分别为K a1和K a2,试导出CO2──H2O系统中:溶解碳总量为C T、氢离子浓度为[H+]时,H2CO3、HCO3-和CO32-含量的计算公式。

若25℃时,K a1=10-6.35、K a2=10-10.33,试分析说明上述组分中那一种组分在什么样的pH区间内含量最大?
(8)在CO2分压(p)已知的CO2—H2O系统中,已知下述反应的平衡常数分别为CO2分压为10-3.5(atm),水的离子积为10-14,且上述反应均已达到平衡状态。

试计算系统中各组分存在形式的含量及水溶液的pH值。

(9)对于下述的电极反应:
OX+n e = RED
已知其电极电位可由下式计算:
式中:F为法拉第常数;R为气体常数;n为得失电子地数目;E0为标准电极电位,E0的计算
公式为:
试推导电极电位与电子活度之间的关系式,并据此说明电子活度的含义。

(10)试说明影响地下水氧化还原条件的因素主要有那些。

(11)已知某一水溶液体系中Ca2+交换土壤中Na+的选择系数为K Ca-Na,K+交换土壤中Na+的选择系数为K K-Na,试推导Ca2+交换土壤中K+的选择系数为K Ca-K。

(12)说明使用静态吸附试验确定吸附等温线的方法步骤。

(13)影响吸附作用的因素有那些?试分别予以说明。

第三章地下水中化学元素的迁移
(1)试举例说明水动力弥散现象及其形成机理。

(2)深入理解Vα、V与三者的不一致性及其与弥散现象的联系。

(3)在一般的渗流场中,能否安设一个适当的坐标系,使得渗流区内任一点上的都成为对角型,从而使有计算工作大为简化?
(4)有人认为弥散系数D ij与是多孔介质的物理参数,你觉得这种概念妥当吗?为什么?(5)根据一维弥散试验的综合结果可将弥散参数划分为那几个区段?试分别对各区段的弥散参数及渗流状态予以说明。

(6)已知各向同性介质中机械弥散系数的计算公式为:
式中δij为克罗拉格δ函数,定义为:
试根据该式写出笛卡尔坐标系中机械弥散系数6个独立分量的计算公式。

(7)试采用微元六面体的方法推导水动力弥散方程。

(8)水动力弥散方程可写为:
试用爱因斯坦求和约规将其展开,并说明在一维渗流三维弥散(取坐标轴方向与渗流方向一致)和二维渗流三维弥散的情况下,水动力弥散方程分别具有怎样的形式。

(9)有的文献在弥散方程(3-3-21)的右端加上了这样的源汇项(其中S为弹性释水系数,c s 是弹性释水中所含溶质的浓度);在三维渗流、三维弥散中给出如下的弥散方程
(3-3-22)其目的是为了反映含水层弹性释水在溶质质量守恒关系中的作用。

你认为这些做法正确吗?为什么?
(10)有的文献在(3-3-22)式右端还加上了这样的源汇项(其中被解释为单位时间单位体积含水层所获得的越流补给量,是越流水中所含溶质的浓度,这一项被称为越流源汇项),试分析这种作法正确吗?为什么?
(11)求的问题是如何被划分为两种类型的?
(12)深入理解这个关系式在建立第二类边界条件中的作用,了解它的各种变态形式是如何推出的?
(13)弥散问题数学模型由那几部分组成?试分别予以简要说明。

(14)在模型(Ⅰ)中,若把t>0时在x=0处多孔介质一侧溶质不能立刻达到c0这种实际情况考虑进去,该处应采用怎样的边界条件才适合?
(15)若含水层长度为L,在x=L处渗流临空溢出,其余条件与模型(Ⅰ)相同,试建立相应的数学模型。

若在x=L处毗邻未污染水体,试考虑该处的边界条件如何建立?
第四章同位素水文地球化学
(1)同位素组成的表示方法主要有哪几种?试分别予以说明。

(2)同位素平衡分馏有哪些基本规律?
(3)试推导水蒸汽恒温冷凝过程中的同位素Rayleigh分馏基本方程。

(4)试说明影响大气降水氢、氧稳定同位素组成的主要因素有哪些,它们是怎样影响大气降水的同位素成分的?
(5)不同成因地下水的氢、氧稳定同位素成分主要有哪些特征?
(6)试说明同位素方法可用来解决那些水文地质问题。

(7)根据地下水的氚含量怎样确定地下水的年龄。

(8)试说明使用14C方法确定地下水年龄的主要的校正方法。

(9)地下水污染研究中环境同位素方法主要有哪些方面的应用?
第五章地下水污染
(1)什么是地下水污染?与地表水污染相比,地下水污染有什么特征?
(2)地下水的污染源有那些,试分别予以说明。

(3)城市固体垃圾填埋场中淋滤液的形成主要有哪些阶段?各阶段分别具有哪些特征?
(4)试述地下水污染的治理方法。

第六章水文地球化学模拟
(1)水文地球化学的主要模拟方法有哪些?它们分别用来解决什么样的实际问题?
(2)水文地球化学模拟一般需要哪些实测资料?
(3)什么是水文地球化学概念模型?怎样才能建立起合理的概念模型?
(4)水文地球化学模拟有哪些局限性?。

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