水文学与水文供水地质

'1.1地球的分圈：1.2矿物：矿物是地壳中各种地质作用的自然产物，具有一定的化学成分和内部构造，因而也就有一定得物理和化学性质。造岩矿物:组成岩石最主要的矿物。特征：晶形：自然界中的矿物可以分为结晶的和非结晶的，其中结晶的占大多数。颜色：指矿物新鲜面上的颜色。光泽：指矿物的新鲜面上反射光线的能力。硬度：指矿物抵抗摩擦及刻划的能力。岩石：是在各种地质条件下由一种或几种矿物组成的集合体。岩石分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩的形成：岩浆沿着地壳岩石的裂隙上升到地壳范围内或喷出地表，热量逐渐散失，最后冷却凝固而成的岩石就叫岩浆岩。岩浆岩的分类：酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩。（根据岩浆岩中含量的多少）喷出岩，侵入岩（浅成、深成）沉积岩：沉积岩是在地表环境中已经形成的岩石经过风化、剥蚀、熔解等外力地质作用的破坏而产生的岩石碎屑、溶质等物质，在原地或经过搬运在适宜的环境沉积起来，再经过成岩作用而形成的岩石。沉积岩的特征：层理构造，含化石。松散岩石的级配：试样中小于0.5mm的土粒占60%，即。1.3相对地质年代的划分依据：地壳运动、生物演变。1.4地壳运动的形成：水平运动（为主）、垂直运动。岩层产状：岩层在空间位置上的状况。岩层产状三要素：走向、倾向、倾角。岩层产状表示方法：方位表示法。岩层的接触关系：整合接触平行不整合与角度不整合接触火成接触断层接触褶曲：岩层的一个弯曲，它是岩层塑性变形的结果。褶曲形成：挤压。褶曲基本类型：背斜、向斜。褶曲的分类：在横剖面上在平面上穹窿构造构造盆地10 断裂构造：岩石受力作用超过强度极限时岩石所发生的破裂。断裂构造的分类：裂隙、断层。裂隙：是岩层没有发生显著位移的破裂。裂隙的分类：按成因分为按形成时应力特点分为：张裂隙，剪裂隙断层：岩层断裂后沿断裂面两侧发生了显著的位移，这种构造叫做断层。断层的分类：据断层两盘相对位移情况据断层形成的力学性质2.1空隙分类：孔隙、裂隙、溶隙。孔隙率大小的影响因素：岩石的密实程度、颗粒的均匀性、颗粒的形状、颗粒的胶结程度。岩石的水理性质：溶水性：岩石能容纳一定水量的性能。持水性：在重力的作用下，岩石依靠分子引力和毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。给水性：各种岩石饱水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。透水性：岩石允许水流通过的能力。2.2含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层：不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微不足道的岩层。透水层：允许水流通过单不含水的岩层构成含水层的条件：岩石要具有能容纳重力水的空隙。有储存和聚集地下水的地质条件。具有充足的补给来源。2.3地下水的分类：上层滞水、潜水、承压水。孔隙水，裂隙水，岩溶水。潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水。潜水的埋藏特点：具有自由表面、在重力作用下由潜水位较高处向潜水位较低处流动、动态变化大、易受污染。潜水等水位线图：决定潜水流向、求潜水的水力坡度、确定潜水的埋藏深度、提供合理的取水位置、推断含水层岩性或厚度的变化、确定地下水与地表水的相互补给关系、确定泉水出露点和沼泽化的范围。承压水：充满上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承压水的特点：有稳定的隔水顶板存在，没有自由水面，水体承受静水压力，与有压管道中的水流相似。10 等水压线图的特点：确定流向，确定承压水水压面的坡度，确定承压水位埋深，缺德事承压水含水层的埋深，确定承压水头的大小2.4地下水的补给方式：大气降水补给、地表水补给、凝结水补给、含水层之间补给、人工补给。排泄方式：泉水排泄、向地表水排泄、蒸发排泄、不同类型含水层之间排泄。3.2地下水化学成分的性质：总含盐量与总溶解固体，氢离子浓度，硬度，侵蚀性总溶解固体（TDS）：通常在105~110温度下将水样蒸干后所得干涸残余物的总量。TDS=总盐量－1/2HCO3-硬度侵蚀性：这部分游离的、将消耗于溶解碳酸盐的。库尔洛夫式：将毫克当量百分数大于10%的阴离子按由大到小的次序排列在分子的位置，以同样办法将阳离子排在分母位置上，水中的总溶解固体（M）和特殊元素则以g/L为单位依次排列与公式之前。3.3地下水化学成分在运动过程中的各种作用：溶滤作用、浓缩作用、离子的交替和吸收作用、脱硫酸作用、脱碳酸作用。3.4垂直地下水取水构筑物类型：潜水完整井：凿井至潜水含水层底板（隔水层），水流从井的四周流入井内。潜水非完整井：凿井未至潜水含水层底板，地下水可以从井底及井的四周流入井内承压完整井：凿穿承压含水层顶板，并穿透整个含水层到隔水底板，水流从四周流入井内。承压非完整井：凿穿承压含水层的顶板后仅穿透一部分含水层，地下水可以从井的四周流入井内。裘布衣公式：计算Q、s、K10 4.3泰斯公式：4.4水位地质参数：渗透系数（K）：是表示含水层渗透性能的参数。导水系数（T）：是表示含水层导水能力大小的系数。释水系数（）：单位面积的承压含水层柱体，在水头降低1m时，释放的水体水位传导系数表示含水层中水位传导速度的参数。影响半径（R）：是表示含水层补给条件的参数。利用非稳定流抽水试验资料配线法、直线图解法、恢复水位法、拐点法求参数的步骤：配线法：①在双对数坐标纸上绘制的标准曲线。②在另一张模数相同的透明双对数坐标纸上绘制实测的曲线。③将实测曲线置于标准曲线上，在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移，直至两曲线重合为止。④任取一匹配点（在曲线上或曲线外均可），记录匹配点对应坐标值：，代入Theis公式分别计算出有关参数。直线图解法：①根据观测井资料在半对数纸上做s-t图线（t取对数尺度）。②将s-t图线的直线部分延长，交纵坐标得，交横坐标得。③求直线的斜率m，由于所以一个对数周期相应的降深Δs就是斜率m。④用式计算T值，用计算a值和恢复水位法：①根据水位恢复列s-计算表②在半对数纸上作s-的直线。③求直线斜率m=△s④根据计算T值。拐点法：1.在半对数格纸上绘制实测的s-t曲线。2.用外推法确定最大降深smax10 3．拐点降深si=1/2smax,并确定ti4.做拐点i处的切线，确定切线斜率mi5.f(r/B)=2.3si/mi,查表算出r/B的值6.B=r/(r/B),T=0.183Qe(-r/B)/mi,a=Br/2ti5.1冲积物：河流沉积作用形成的堆积物冲积物特点：分选好、磨圆好、孔隙大、透水性强。河谷阶地：由于河床的下切作用而形成的阶地河谷阶地的形成：地壳的间歇性上升和河流的作用共同形成。河谷阶地类型：上游的侵蚀阶地、中游的基座阶地、下游的沉积阶地。洪积物：由洪流形成的沉积物叫洪积物洪积物特点：①物质成分单一，不同冲沟洪积物岩性差别大；②分选性差；③磨圆度低，一般为次圆状及次棱角状；④层理不发育；⑤不具二元结构而呈多元结构。冲洪积扇中的地下水的特点：补给-径流带，潜水深埋带潜水溢出带，盐分过渡带垂直交替带，盐分堆积带，下泄带。风化裂隙水的特点：一般为潜水，水量不大，动态变化大，层状分布。5.7岩溶形成的条件：岩石的可溶性；岩石的透水性；水的侵蚀性；水的流动条件。岩溶水的特点：①富水性一般较强②富水性、透水性不均匀③接受补给能力强④径流可以是渗流也可以是管道流⑤排泄较集中⑥动态变化大⑦水质受污染。7.1勘察阶段的划分：初勘，详勘勘察内容：水文地质测绘，物探，钻探，抽水试验，地下水动态观测单孔稳定流抽水的主要任务：1.测定含水层的钻孔涌水量，及其与水位下降的关系，确定单位降深涌水量与最大涌水量。2.确定含水层的水文地质参数3.确定影响半径的大小4.确定降落漏斗的形状及其扩展情况。技术要求（详见课本p187-188）1.抽水试验层次及试验段的确定2．抽水试验井水位下降值和下降次数的确定3.抽水稳定标准和稳定连续时间的确定4.抽水试验的测量要求2.1水系：河流的干流及其全部支流构成脉络相通的河流系统。中泓线：河道个横断面表面最大流速点的连线。流域：汇集地面水和地下水的区域。分水线：当地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条不同的河流中去，这一地形上的脊线起着分水的作用，是相邻两流域的界线。出口断面：闭合流域：地面分水线与地下分水线重合，河床切割较深。10 流量Q：单位时间内通过河流过水断面的水量。径流总量W：在一定时段内通过河流过水断面的总水量。W=QT径流模数M：单位流域面积F（）上平均产生的流量Q。径流深度R：将计算时段内的径流总量，均匀分布于测站以上的整个流域面积上，此时得到的平均水层深度。径流系数α：同一时段内流域上的径流深度与降水量之比值。2.3地面径流的形成过程：①降水过程②蓄渗过程③坡比漫流过程④河槽集流过程地面径流影响因素：①气象因素②流域下垫面因素③人为因素2.4闭合流域水量平衡方程式：2.5水位：河流断面某时刻的水位为该时刻断面上的水面高程。3.2频率：在具体重复的试验中，某随机事件A出现的次数（频数）m与试验总次数n的比值，即概率：随机事件在客观上出现的可能性，即该事件的发生率，亦称机率。累积频率：等于及大于或等于及小于某水文要素出现的可能性年频率：每年取一个最大代表值组成随机样本系列，样本的容量n为年数，由该样本所得的频率称为年频率。次频率：每年取多个代表值组成随机样本系列，样本的容量s为次数，由该样本所得的频率称为次频率。设计频率（p）：研究洪峰流量、洪水位、暴雨时，P<50%,；研究枯水位流量，枯水位时,P>50%,。重现期：某事件出现一次所需长期平均间隔年限（T）或多少年一遇。3.3经验频率曲线：绘制经验频率曲线的步骤：①将实测资料按其数值大小递减排序②计算经验频率③以流量为纵坐标，累积频率为横坐标点图。④过点群中间绘制一条光滑曲线。10 3.4均值：加权平均法：算术平均法：意义：反映随机变量的平均水平，能代表整个随机变量系列的水平高低，故也称数学期望。均方差s：总体：样本：意义：反映实测系列中各个随机变量离均差的平均情况。变差系数：意义：系列中每一项对均值的平均离差。偏态系数：样本：意义：①表示s每变化一个单位时，系列偏斜了多少②表示系列的方向：=0，对称分布、>0正偏分布、<0负偏分布。③表示系列的偏斜程度，||越大，偏的越狠。设计值：3.5理论频率曲线：用数学形式确定的，符合经验点据分布规律的曲线。绘制理论频率曲线步骤：①由实测资料统计计算；②确定；③求不同P的离均系数④由⑤由在海森概率格纸上以P为横坐标，为纵坐标，目估并绘制一条光滑的曲线。3.7经验适线法步骤：①将审核过的水文资料按递减顺序排列，利用公式10 计算各随机变量的经验频率，并点绘与概率格纸上。②计算统计参数、；③假定；④确定线形⑤根据、查离均系数Φ值表计算理论频率曲线纵坐标，绘制理论频率曲线。⑥观测理论频率曲线是否符合经验点的分布趋势，若基本符合点群分布趋势，则统计参数即为对总体的估计值，可以在图上查出设计频率的水位特征值。否则，根据统计参数对频率曲线的影响，标准误差范围内调整统计参数重新适线。⑦理论频率曲线与经验频率曲线吻合。⑧按规范定出设计频率，求出设计值。3.8相关分析的内容：相关分析应注意的问题：①首先应分析论证变量间存在关系或具有相关条件②须有10年以上的同期观测资料③相关系数|r|>0.8,且回归线误差不大于均值的10%~15%，相关分析成果才认为可以使用。④插补资料时，如遇无实测点控制的外延部分应慎重，应避免辗转相关。⑤相关方程不可逆。相关分析计算：详见教材Page77—【例3.11】4.2年径流量：一年内通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。设计年径流量的推求方法：①具有长期实测资料，设计年径流量的推算：频率分析。②资料不足情况下设计年径流量的推算：相关分析延长至20年以上，频率分析③缺乏实测资料时设计年径流量的推算：以求:4.3代表年法推求年径流量的年内分配，是从实测资料中选取某一年的径流年内分配作为模型，设计年径流量年内分配，即按此模型计算，称为代表年法。，（同倍比放大）4.4洪水：流域内的暴雨或大面积的降雨产生的大量地面水流，在短期内汇入河槽，使河中流量骤增，水位猛涨，河槽水流成波状下泄，这种径流称为洪水。设计洪水：根据洪水特征值拟定的一次洪水过程线和洪水组成。设计洪水三要素：洪峰流量、洪水过程线、洪水总量。特大值：10 重现期：4.5枯水径流的影响因素：流域的水文地质条件和流域面积大小、人类经济活动。5.1降水：大气水到达地面的过程。降水三要素：降水量（用降落在不透水平面上的雨水的深度来表示）降水历时（降水所经历的时间）降水强度（单位时间内的降水量）5.2流域平均降水量的计算方法：①算术平均法：②加权平均法：③等雨量线法：5.3点雨量资料的整理步骤：①降雨分析：每一场暴雨列一张H-t图②选样本③频率分析，每个样本做一条频率曲线④综合调整⑤整理T-i-t的关系表5.4图解法求暴雨强度公式：①点图②作参考线③对每一个T作i-t关系曲线和参考线平行④求A：T=1时，lgi=lgA⑤求n：⑥求A、B、C10 C=B/A1⑦建立暴雨强度公式利用图解法求暴雨强度：1.先由图查出P24,CV242.由CV以及CS/CV的比值查出KP3.P24,P=KPP244.A=P24,P/241-n6.1小流域暴雨洪水的特点：①一般无实测资料②面积小，自然地理条件单一③只计算洪峰流量6.2暴雨损失：降雨过程中由于植物截留、蒸发、填洼、下渗而损失，不能形成径流的水量6.3不同净雨历时情况下的径流过程：①净雨历时小于流域汇流时间：②净雨历时等于流域汇流时间：③净雨历时大于流域汇流时间：净雨深为R，净雨强度i,最大公时径流面积f3,全部流域面积F6.4水科院水位所推理公式：10'