水文学与水文地质学

'水文学与水文地质学第一章1、水文学概念：水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环和与环境相互作用的一门科学。2、水文循环（1）水的这种既无明确的“开端”，有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。（2）水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。为区分这两种小循环，将前者叫做陆地小循环，后者叫做海洋小循环。（3）内因——水的三态在常温条件下的相互转化外因——太阳辐射和地心引力（4）四个环节：水分蒸发—水汽输送—凝结降水—径流3、水文循环的时空分布变化特点（简答—扩展）（1）水循环永无止境（2）水文现象在时间上既有具周期性又具有随机性（3）水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性4、水量平衡原理概念：水量平衡是指在自然水循环过程中，任意区域在一定时间内，输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。第二章1、河流基本特征（看透书P15—P17、小题）（1）河流长度(L)自河源沿主河道至河口的长度。深泓线（中泓线）：河槽中沿流向各最大水深点的连线。（2）河流的弯曲系数(Φ)河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。（3）河槽特征1）河流的断面河流横断面河谷河槽：基本河槽洪水河槽过水断面河流的纵断面2）河流平面形态（4）河流纵比降(J)河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比河段纵断面近于直线：J=(Z1-Z2)/L河段纵断面呈折线：J=[(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+…+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L]/L2（5）河流分段一条河流按照河段不同的特征，沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游和河口5段。2、流域的概念：流域是指汇集地表径流和地下径流的区域，是相对河流的某一端面而言。 闭合流域的概念：当流域的地面分水线与地下分水线相重合，则地面和地下集水区域也相重合，相邻的流域不发生水量交换，此种流域称为闭合流域。非闭合流域的概念：由于地质构造等原因，当地面分水线与地下分水线并不完全重合，此时邻近两个流域会发生水量交换，此种流域称为非闭合流域。（了解上面三个流域间的相互关系P18）3、流域的几何要素（看书P19—P20、小题）（1）流域面积（F）单位：km2分水线所包围的面积流域面积效应：流域面积大小对河流水质的影响（2）流域长度(l)与平均宽度(B)单位kmB=F/l（3）流域形状系数(K)K=B/l（4）河网密度(D)单位km/km2D=∑L/F（5）流域的自然地理特征：地理位置、地形、植被覆盖、土壤、地质构造、沼泽与湖泊等。4、降水三要素包括降水量、降水历时和降水强度。降水量(h)：指一定时段内降落在某一面积上的总水量。单位：mm降水历时(t)：即降水所经历的时间。单位:年、月、日、时（某一降水量必须同时指明历时和区域）降水强度(i)：单位时间的降水量，简称雨强。单位：mm/min或mm/h(根据雨强可对降水分级）5、观测降雨量的仪器：雨量器、自记雨量计6、降水特征的表示方法依据降水观测资料，可以整理出常用的降水过程线、降水累积曲线和等雨量线来反映降水的空间分布与时间变化规律。7、流域平均降水量常用的方法有：算术平均法、等雨量线法和泰森多边形法等3种。（P23各自的概念及公式）8、下渗（看P23—P24、小题）（一次降雨的主要损失量）下渗是指水从地表渗入土壤和地下水的运动过程。下渗强度（下渗率）：单位时间内下渗的水量，单位mm/h供水充分时：下渗率称为下渗力（下渗容量）供水不充分时：下渗率﹤下渗能力9、河川径流量的表示方法（简答）（1）流量（Q）流量指单位时间内通过河流某一过水断面的水量，常用单位为m3/s。流量可分为瞬时流量、日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量。流量随时间变化过程，可用流量过程线表示。（2）径流总量（W）径流总量指在一定时段内通过河流某一过水断面的总水量，常用单位m3,108m3径流总量等于计算时段总秒数T乘以该时段的平均流量即W=QT（3）径流深度（Y） 径流深度指将计算时段内的径流总量均匀地铺在控制断面以上整个流域面积F（km2）上，所得平均水层深度，常用单位mm。（4）径流模数(M)径流模数指单位流域面积F（km2）上平均产生的流量，常用单位为L/(s.km2)。公式:（5）径流系数（α）径流系数指流域上，同一时段的径流深度与降雨量之比值。无量纲即:a<1，它的多年平均值是一个稳定的数值，是具有一定的区域性。10、产流过程和初期损失（Io）（书P26—P27）初损：产流前的损失净雨量：一次降雨所形成的地表径流量等于降雨量扣除损失量。产流过程：降雨扣除损失形成净雨的过程。注意：净雨与它形成的径流在数量上是相等的，然而二者的过程完全不同，径流的来源是净雨，净雨的汇流结果是径流；当降雨停止时，净雨随之停止，而径流要延续很长时间(书P27图2-13)11、河川径流的影响因素（简答）（1）气象条件（2）地理位置和地形（3）地表植被覆盖（4）面积和形状（5）土壤地质（6）湖泊与沼泽（7）人类活动因素12、水文测验：系统地收集和整理水文资料的全部技术过程。13、水位（H）：河流某时刻在某断面的自由水面相对于某一基面的高程，称为该时刻此断面的水位，单位为m。观读水位的设备：水尺和自记水位计。14、流量测验（论述）流量测验的依据：Q=ωv，流量测验包括过水断面测量、流速测量与流量计算三部分。（1）断面测量大断面—河道断面扩展至历年最高水位以上0.5-1.0m的断面。（水上、水下）水道断面测量步骤：1）河底高程测量2）起点距测量3）绘制过水断面（2）流速测量与流量计算步骤：1）在断面上选定测速垂线n条，各垂线上选定的3个测点分别位于水面以下0.2H、0.6H、0.8H；2）用流速仪测各点流速，取算术平均值计算各垂线平均流速3）以测速垂线为界，计算部分面积 4）计算各面积上的平均流速5）计算断面流量11、水位—流量关系曲线的延长一般情况，要求高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%。地水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的10%高水延长的三个方法：水位—面积、水位—流速关系曲线法和断面特征法。断流水位就是流量等于零时所对应的水位。第三章1、水文统计分析的任务就是以实测水文系列资料为样本，应用数理统计方法，对未来可能发生的水文情势作出概率预估（且考虑抽样误差），确定合理的工程设计值，以满足工程设计和运行决策的需要。2、水文统计对水文资料的要求：可靠性、一致性、代表性3、样本的特征在一定程度上可代表总体特征---水文统计的基本依据★用样本来推求总体必然存在抽样误差。4、累积频率：指等量值和超量值累积出现的次数（m)与总观测次数（n）的比值。以百分数或小数表示。％5、重现期（简答）重现期指在长时期内随机事件重复出现的平均间隔时间，称为多少年出现一次，又称为多少年一遇。根据所研究问题的性质不同，频率与重现期的关系有两种表示方法。（1）研究洪峰流量、洪水位、暴雨等最大值问题时，一般设计频率P<50%，有（2）研究枯水流量、枯水位等最小值问题是，为了保证灌溉、发电、给水等用水需要，一般设计频率P>50%，有6、统计参数（简答）常用的统计参数包括均值、均方差、变差系数、偏态系数。（1）均值：表示系列中变量的平均情况，表示系列数值的水平，是系列数值的分布中心。设某水文变量的观测系列（样本）为x1，x2，……,xn，其总项数为n，则其均值为:（2）均方差：反映系列的绝对离散程度。均方差越大，说明系列数值在均值两旁的分布越分散，系列数值的变化幅度越大。总体均方差： （3）变差系数（Cv）：表示的是系列数值的相对离散程度变差系数：一个系列的均方差与其均值之比。（无量纲）总体上Cv值是南方小，北方大；沿海小，内陆大；平原小，山区大。（4）偏态系数（Cs）：用来说明以均值为中心的随机变量分布是否对称的特征。变差系数反映系列的离散程度，但它不能反映系列在均值两边的对称特征。Cs=0对称系列Cs>0正偏Cs<0负偏6、通常实际工作中，并不计算Cs，而是按照Cs与Cv的经验关系，首先给定Cs的初始值，然后再做调整。适线：Cs=（2~4）Cv7、经验频率计算公式（1）海森公式%（2）中值公式%（3）维泊尔公式（数学期望公式）%P——≥Xi的经验频率m——水文变量从大至小排列的序号n——样本的容量，即观测的总项数我国水文计算规范规定，水文频率计算中都采用数学期望公式求解经验频率，用以近似估计总体的频率。9、经验频率曲线的延长（为什么、简答P56）10、皮尔逊Ⅲ型曲线比较符合水文随机变量的分布，我国基本上都是采用此理论线型11、P-Ⅲ型频率密度分配曲线的复杂数学方程式经过积分后的累积频率曲线方程式：对应于P的水文特征值：从而由一系列P值及其对应的Xp值，便可绘制出一条与确定了的统计参数，Cv，Cs相对应的理论频率曲线。12、统计参数对理论频率曲线的影响（看书P60—P61、小题，主要是b图）（1）均值对理论频率曲线的影响（2）Cv对频率理论曲线的影响（3）Cs对频率理论曲线的影响13、目估适线法（简答）目估适线法的基本步骤如下：（1）绘制经验点子。利用已有的实测资料，在机率格纸上点绘出经验点子。 （1）初估参数。根据实测资料计算统计参数、Cv，并决定Cs对Cv的倍数。（2）选定某种理论线型。我国常用皮尔逊Ⅲ型曲线。（3）计算理论频率曲线。计算后在机率格纸上点绘出一条理论频率曲线。（4）目估适线。确定吻合程度，进一步改变、Cs、Cv值，直至吻合。第四章1、河川径流水文情势特征：主要指河川径流的年际变化与年内分配、洪水和枯水等特征。表达这些河流水文情势变化特征的主要尺度是水情要素，它包括年径流量、年正常径流量、洪水流量与水位、枯水流量与水位等。2、年径流特性（简答）（1）径流过程不重复（2）年际间变化大平水年丰水年枯水年（3）多年变化中有丰水年组和枯水年组交替出现的现象3、具有长期实测资料的设计年径流量分析计算（论述、小题）（1）资料审查1）可靠性审查2）一致性审查还原计算：3）代表性审查通常以代表性良好的N年参证长系列为依据，来审查和检验相对短系列的代表性。设计站：1955-1984年共30年的径流系列资料（设计变量）参证站：1925-1995年共71年的径流系列资料（参证变量）CvCvA、当同步短系列代表性好时（参证站中与设计站同步的短系列参数与参证站长系列相近）：参证站：1925-1995:参证站:1955-1984:B、当同步短系列代表性不好时：1950-19791960-1989（2）设计年径流量的计算1）依据维泊尔公式计算经验频率2）估算实测年径流量系列的统计参数：CvCs，绘制经验频率点据与理论频率曲线适线3）从年径流量频率曲线上求出符合设计频率的各种设计年径流量（3）成果合理性验证 依据：水量平衡原理和地区分布原理4、具有短期实测资料的设计年径流量计算（简答）首先插补延长缺测的数据，然后推算设计年径流量(与长资料系列方法相同)插补延长资料系列的分析方法：（1）利用本站水位---流量关系展延（2）利用参证站水位或径流关系展延对参证站选择要求有一定要求实际工作，多用年径流深度Y或年径流模数M进行相关分析（3）利用降雨量资料展延注意：1）湿润和干旱地区2）流域面积大、小3）利用季、月降雨量与季、月径流量关系5、缺乏实测资料的设计年径流量计算（简答——第一段P88）通过间接方法估算设计年径流量的三个参数，应用公式：6、设计代表年法不同的工程选择代表年是不同的。对于水力发电工程，通常要选丰水年、平水年、枯水年三个代表年；对于城镇给水工程和农业灌溉工程，只选枯水年。其中给水工程选择代表年应遵循的原则：1）代表年的年径流量与设计年径流量相接近；2）对工程不利原则，即枯水期长、枯水流量小且需水量大、年内分配不均匀。7、水库特征水位和相应库容（简答P97）特征水位：反映水库工作状态的水位死水位和死库容正常蓄水位和兴利库容防洪限制水位和共用库容设计洪水位和设计调洪库容校核洪水位和校核调洪库容8、洪水三要素：洪峰流量、洪水总量、洪水过程线9、设计洪水概念：在选定各种工程或非工程防洪措施的布设方案以及设计每项防洪工程的规模尺寸时，以某一标准的洪水作为防御对象，使工程遇到不超过这种标准的洪水时不会被破坏。工程规划设计中所依据的一定标准的洪水，即为设计洪水。10、设计洪水标准与可能最大降水（P100）正常运用标准——设计标准----设计洪水，不超过这种标准的洪水来临时，水库枢纽一切工作维持正常状态。非常运用标准——校核标准----校核洪水，这种标准的洪水来临时，水库枢纽的某些正常工作可以暂时破坏，次要建筑物允许损毁，但主要建筑物必须确保安全。可能最大洪水（PMF）可能最大降水（PMP）11、设计洪水计算的基本方法（书P101、小题）（1）由流量资料推求设计洪水（2）由暴雨资料推求设计洪水 （1）地区综合经验公式推求设计洪水（2）由可能最大降水(PMP)推求设计洪水12、在保证样本的可靠性和一致性前提下，样本容量越大越能代表总体。13、对于洪峰流量，我国规定采用年最大值法选样，即从所掌握的n年资料中，每年只选取一个最大的瞬时洪峰流量组成洪峰流量系列，这是水文频率分析中最常用的样本系列。14、特大历史洪水在频率分析中的意义（P104、简答）将历史洪水考虑进去，把样本资料系列年数增加至调查期的长度，也就相当于展延了系列，所得到的成果就比较稳定，提高了设计洪水的计算质量。15、样本组成不用年最小瞬时流量（或水位）系列作为分析对象，根据工程实际需要取日、旬、月等最小平均枯水流量系列作样本。第五章1、点雨量资料整理的具体步骤（简答）（1）根据雨量站自记雨量计记录，选出每场暴雨。（2）整理出每场暴雨的暴雨强度i与降雨历时t关系计算表。一般按降雨历时5、10、15、20、30、45、60、90、120min进行摘录与统计，集水面积较小时，一般可不计算历时90、120min的暴雨强度；在一次降雨中，若中途降雨强度低于0.1mm/min（包括降雨停歇）的持续时间超过120min时，分为两场降雨统计。（3）在历年整理出的各场暴雨i-t计算表基础上，整理出i-t-T关系表。据自记雨量计记录推求短历时的暴雨强度公式时，通常要求记录年数；若仅有10年或略长于10年时，自记雨量计的记录要保持持续。整理i-t-T关系表的具体步骤：首先（选样,年多个样本法）按不同降雨历时t，将历年的i值不论年序从大到小排列，各历时值的个数s=（3-5）n，且要求s>40个其次（频率计算）对各历时的i系列作频率计算，统计等量超量值的累积频数m,计算出的频率为次频率p’=m/s(%)再次（绘图）以历时t为参数，根据整理出的i-t-p’数据，在同一张概率纸上，以i为纵坐标、p’为横坐标，绘制各历时的i-p’曲线最后（整理关系表）在横坐标上选定若干次频率p’,将其转换为年重现期T,要求取T=0.25a，0.33a，0.5a，1a，2a，3a，5a，10a等年对应的不同历时i值，制成i-t-T关系表2、暴雨强度公式在双对数坐标系中，以T为参数，取t为横坐标，i为纵坐标1)若i-t呈直线，则式中i——任一时段t内的最大平均降雨强度（mm/min）；t——暴雨历时(min)；n——暴雨衰减指数；A——一次暴雨过程中最大1h暴雨的平均强度，也称为雨力（mm/min或mm/h）2)若i-t呈曲线，则 其中：b、n、A为地方性暴雨参数，b为时间参数，n为暴雨衰减指数，A为雨力3）A为一次暴雨过程中最大1h暴雨的平均强度，亦称为雨力，此值随地区和重现期而变。雨力A与重现期T的关系式中，、C为地方性参数3、等流时线概念：指将流域上汇流时间相等点连成的线，即每条线上的各水质点在一定时间τ同时到达出流断面。4、流域汇流时间（τ）：指净雨从流域最远点至其出口断面所经历的时间，又称为流域最大汇流时间。5、不同净雨历时对流量过程和洪峰的影响（P135、小题）为讨论问题方便，设流域此次降雨为均匀降雨，且h1=h2=h3,这样：（1）净雨历时小于流域汇流时间（tc<τ）时,流域出口端面的洪峰流量是由部分面积上的全部净雨形成的，有即洪峰流量出现在第四时段末，由流域最大共时径流面积（）上的全部净雨汇集而成的，这种情况称为部分汇流造峰。（2）净雨历时等于流域汇流时间（tc=τ）时,洪峰流量是由全部流域面积（F）上的全部净雨构成的，即称为全面汇流造峰，表示为（3）净雨历时大于流域汇流时间（tc>τ）时,洪峰流量是由全部流域面积（F）上的部分净雨构成的，Qm值与tc=τ时求得的洪峰流量相同，但是多延续了tc-τ的时段。（4）对上面任何一种情况的发生，地面径流总历时都等于与τ之和。总：就暴雨洪水而言，从工程最不利角度考虑，依据等流时线原理以全面汇流造峰的情形考虑，即有流域出口端面最大洪峰流量的公式形式为净雨强度（i）与流域面积（F）之乘积，即（全面汇流造峰时洪峰流量最大）第六章1、水文地质学研究对象：地下水研究内容：地下水在周围环境影响下，数量和质量在时间和空间上的变化规律，以及如何应用这一规律有效地利用和调控地下水。第七章1、内动力地质作用：促使岩石圈的岩层发生褶皱和断裂，形成海洋与大陆、高山与盆地以及地区性地面起伏。外动力地质作用：对地面的起伏加以改造，总趋势是削高填低，使地面准平面化，同时造就表生的矿物和沉积岩。 1、地质年代和地层年代地质时代：代、纪、世地层单位：界、系、统2、岩层的产状要素是指确定岩层产状的三个数值即走向、倾向、倾角。3、断裂构造：地壳中的岩石（岩层或岩体），特别是脆性较大和靠近地表的岩石，在受力情况下容易产生断裂和错动，总称为断裂构造。根据断裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。4、地层接触关系（P190、简答）地层的接触关系分为：整合接触、不整合接触(平行不整合、角度不整合)第八章1、空隙可分为三种类型：孔隙、裂隙和溶隙。（1）孔隙：指松散岩石中颗粒与颗粒集合体之间的空隙。孔隙体积的多少用孔隙度来表示。孔隙度（n）：孔隙体积（Vn）与包括孔隙体积在内的岩石体积V之比，可用小数或百分数表示。n=Vn/V（孔隙度代表性好）影响孔隙度的主要因素：颗粒的排列方式、分选程度、颗粒形状、胶结程度。孔隙中最细小的部分---孔喉对水流的运动影响最大。（2）裂隙：坚硬岩石包括沉积岩、岩浆岩和变质岩中。裂隙的发育程度用裂隙率来表示。裂隙率（Kr）：裂隙体积（Vr）与包括裂隙体积在内的岩石体积V之比。Kr=Vr/V（裂隙发育不均匀，裂隙率代表性比孔隙度差）（3）溶隙：可溶性沉积岩（如岩盐、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水的溶蚀作用下产生的空洞。溶隙体积的大小用岩溶率来表示。岩溶率（Kk）：溶隙（穴）体积（Vk）与包括溶隙体积在内的岩石体积V之比。Kk=Vk/V（溶隙规模相差悬殊，发育不均匀。岩溶率代表性更差）（4）岩石中的空隙，必须连通起来才能成为地下水有效的储容空间和运移通道。孔隙：分布均匀，连通性好，各个方向上孔隙通道比较接近，地下水分布与流动较为均匀。裂隙：方向性强，分布范围有限，裂隙宽窄不一、长度不等，只有不同方向的裂隙相互连通，才能构成一定范围内的裂隙通道，具备储容地下水的功能。溶隙（穴）：大小悬殊、分布极不均匀。地下水分布极不均匀。2、岩石的水理性质指水进入岩石空隙后，岩石空隙所表现出的与地下水存储、运移有关的一些物理性质。岩石的水理性质有容水性、持水性、给水性、透水性。（1）岩石容水度可能会小于或大于空隙度，理论上两者应相等。（2）岩石的持水度与颗粒大小有密切关系。大空隙岩石持水度很小。细颗粒岩土中的细颗粒具有较大的比表面积，结合水和毛细水较多，水不容易在重力作用下完全释出，具有较大的持水度。（3）岩石中空隙的多少、空隙大小及地层结构对给水度影响很大。大孔隙的砂砾石层给水能力强。 细颗粒土层虽然含水量较大，但其中靠重力作用释放的水量较少，持水性强，给水能力较弱。容水度、持水度和给水度的关系：给水度的最大值（μ）=容水度（Wn）-持水度(Wm)（1）渗透系数透水好坏的主控因素：空隙大小；其次：空隙多少；另外：孔隙连通性。空隙的直径愈大，重力水占有比例愈大，透水性愈好；空隙直径愈小，有效空隙度相应也小，结合水与毛细水等占有比例愈大，透水性愈差。在孔隙大小相等的条件下，孔隙度愈大，孔隙连通性愈好，透水性就愈好。岩石的透水能力不仅取决于平均孔隙直径，而在很大程度上取决于最小孔隙直径。3、含水层、透水层、隔水层与弱透水层（论述）（1）饱水带中岩石根据其透水性和给水性分为：1）含水层：能透过并给出相当水量的岩层。自然界中，砾卵石层、砂层、粉砂层、裂隙和岩溶发育的地层都可以构成含水层。2）透水层：只是透水而不储存水的岩层。3）隔水层：不能透过也不能给出水量的岩层。粘土层、亚粘土层以及完整的致密岩石层属于隔水层。4）弱透水层：含水层与隔水层之间，允许水以很低的流速通过，是一个半承压地层。（2）含水层的形成应具备三个条件：1）岩层应具有储存重力水的空间2）岩层具备储存地下水的地质结构3）具有充足的补给水源（3）含水层与隔水层之间没有严格的界限（举例）1）粗砂层2）泥质粉砂3）粘土层4、按照地下水埋藏条件可将地下水分为包气带水、潜水和承压水。按照含水介质类型可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。5、上层滞水：是存在于包气带中局部隔水层之上的重力水。6、潜水（简答P206）潜水是埋藏于地表以下、第一个稳定隔水层以上且具有自由水面的含水层中的重力水。潜水要素：潜水面、含水层厚度、潜水埋藏深度、潜水位。潜水基本特征：1）补给区与分布区一致2）潜水动态变化受气候影响显著3）潜水受污染风险大4）潜水面起伏与地形大体一致7、承压水（简答P207）承压水是充满在两个稳定隔水层之间的含水层中的水。承压水要素：隔水顶板、隔水底板、承压水含水层厚度。地下水承受静水压力而具有承压性是承压水的一个重要特征。承压水基本特征：1）补给区、承压区和排泄区分布不一致2）与大气、地表水的联系较弱，测压水位动态较稳定，变化的峰值与大气降水的高峰期相比要滞后 3）一般不易污染。水质好坏取决于承压水的水循环积极程度。一旦受污染很难净化8、地下水的补给来源可分为：降水入渗补给、.地表水补给、凝结水补给、来自其他含水层的补给以及人工补给等。9、地下水径流包括径流方向、径流强度和径流量。10、地下水径流类型：畅流型、汇流型、散流型、缓流型、滞流型第九章1、地下水中主要气体成分：、、、、等（1）氧：主要来自大气地下水中溶解氧的含量通常在0-14mg/L之间。若其含量大于3.5mg/L，表明已处于氧化环境，可是许多有机物和无机物氧化。（2）氮：主要来源于大气，还来自生物体分解或变质作用产生。单独存在，通常表明地下水源于大气，并处于还原环境的条件下。大气中惰性气体与的比值是恒定的为0.0118。（3）二氧化碳地下水中CO2含量通常在15-40mg/L，含量大小与地下水的温度、压力、pH值有关。（4）硫化氢、甲烷地下水中出现硫化氢、甲烷，其意义与氧的出现相反，说明地下水处于有机质存在的还原环境中，并有微生物参加。2、地下水中主要离子成分：主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-主要阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+低矿化度水中的常见离子：HCO3-，Ca2+，Mg2+高矿化度水中的常见离子：Cl-，Na+，K+中等矿化度的常见离子：SO42-3、总矿化度指地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量，以mg/L表示。也称总溶解固体。4、水的硬度是水中钙镁离子含量多少的指标。硬度可分为总硬度、暂时硬度、永久硬度。5、地下水化学成分的形成作用（论述—名词与结果）地下水化学成分的形成作用主要有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用等。（1）溶滤作用1）水的溶滤作用指在水与岩土的相互作用下，岩土中的一部分可溶物质转入地下水中。2）长期、强烈溶滤作用的结果：早期：Cl-盐最易溶于水，地下水以Cl-为主中期：水体中贫Cl-，继续作用，较易溶SO42-盐类被溶入水中，地下水中以SO42-为主晚期：形成的SO42-随水流带走，持续作用，地下水以低矿化度的HCO3-型为特征。★结果：一个地区经受的溶滤作用强度越大，时间越长，地下水的矿化度就会越低。（2）浓缩作用1）浓缩作用指地下水因蒸发失去水分，造成盐类积累浓缩的作用。 2）★结果：往往形成高矿化度、以易溶离子为主的地下水（Cl-、Na+）（3）脱碳酸作用(石钟乳、石笋、泉华)1）脱碳酸作用指由于CO2的溶解度随温度升高或压力下降而减小，水中部分CO2从水中逸出，使水中的Ca2+、Mg2+和HCO3-形成碳酸盐沉淀的作用。2）★结果：地下水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO2减少；矿化度下降（4）脱硫酸作用1）脱硫酸作用指在还原环境中，当地下水中含有有机物时，微生物中脱硫细菌能将水中SO42-还原为H2S，使水中SO42-减少或消失的作用。2）★结果：地下水中SO42-减少甚至消失；对井管有很强的腐蚀作用（5）阳离子交替吸附作用1）阳离子交替吸附作用指由于岩石表面带有负电荷，能够吸附阳离子，当地下水从岩石空隙中流过时，在一定条件下，岩石颗粒吸附地下水中某些阳离子，而将原先吸附的阳离子转移至地下水中，使地下水化学成分发生改变的作用。2）应用阳离子交替吸附原理改善水质和土质（6）混合作用1）混合作用指在两种或两种以上不同化学成分、不同矿化度的地下水混合后，形成一种与原有两种化学成分或矿化度全然不同的地下水的作用。2）（7）人类活动在地下水化学成分形成中作用1）改善水质：通过开采地下水使水位下降，减少地下水的蒸发，灌水洗盐，消除盐渍化2）使水质恶化：地下水污染；地下水位上升，盐渍化；地下水水位下降，海水入侵6、库尔洛夫表示式法库尔洛夫表示式法是用分式形式表示水的化学成分的一种方法。即将毫克当量百分数>10%离子均列入分式，按从小到大的顺序在分子位置上排列阴离子，分母位子上排列阳离子，百分含量值放在离子的右下角，而将原子数移往右上角，如毫克量占50%，写作。定名：毫克当量百分数＞25%的阴阳离子参与水的定名，通常阴离子在前，阳离子在后，含量大者在前，小者在后。7、三线图示法（P238）三线图示法又称皮伯三线图解法。8、常用的水化学分类：舒卡列夫分类（简单看P239）定名方法：阴离子在前，阳离子在后，含量多者在前，含量少者在后。优点：简单易用缺点：人为因素过大第十章1、水力坡度是沿渗透途径的水头降低值与相应渗透途径长度之比值。即：i=ΔH/L2、地下水运动的基本定律（三个公式）（1）达西定律（线性渗透定律） 其中：ΔH--在渗流途径L长度上的水头损失（m）L—渗流途径长（m）K—渗透系数（m/d）达西定律是在稳定条件下得到的，但是在非稳定流中，达西定律仍适用，只是这时表示为某一时刻的渗流速度与水力坡度之间的关系。只有当雷诺数小于1~10时的地下水层流运动才符合达西定律。自然界地下水的实际运动速度是迟缓的，其雷诺数一般不超过1，因此绝大多数天然地下水的运动仍然服从达西定律。（2）非线性渗透定律在湍流运动条件下，地下水的渗透服从哲才公式：其中：Ke——湍流运动时的渗透系数（3）有时地下水的运动状态介于层流与湍流两种运动形式之间，称为混合流。混合流用斯姆莱盖尔公式表示:其中：m—介于1-2之间。当m=1时，即为达西公式；当m=2时，即为哲才公式。第十一章1、根据含水层的空隙性，把地下水分为三大类：孔隙水、裂隙水和岩溶水2、孔隙水是赋存和运动于第四纪松散沉积物中和部分前第四纪未胶结松散岩层或半胶结岩层中的重力水，它是主要的供水水源。河谷冲积层中、洪积扇中、黄土层中、滨海沉积层中3、河谷冲积层中的地下水（简答或小题P294）阶地：河流下切侵蚀，使原生河床底部超出一般洪水水位之上，呈阶梯状分布在河谷谷地的地形。河漫滩：河槽一侧或两侧，洪水期被淹没，中水时露出的滩地。侵蚀阶地、河漫滩、基座阶地、堆积阶地（1）河流上游山区河谷冲积层中的地下水特征：含水层透水性好，厚度小，分布范围不大大气降水与山区基岩裂隙水补给埋藏深，水质好，低矿化度水水量不大，季节性变化，小型供水水源（2）河流中游河谷冲积层中的地下水河漫滩和多级阶地低阶地：沉积厚度大，冲积物具有类似河漫滩双层结构，补给、径流条件好，水质好高阶地：透水性，水质较差，储水条件不好（3）河流下游平原冲积层中的地下水冲积物厚，常出现粗粒与细粒构成的互层，多层含水层沿河流向入海口方向，含水层中的细粒冲积物逐渐增多，地下水位埋深逐渐变小，水的矿化度逐渐增高。小结： 河谷冲积层中都能蓄积地下水，含水层透水性和水质良好，一般水位埋深较浅，地下水类型主要是孔隙水，补给来源主要是大气降水、山区基岩裂隙水和河水，地下水动态特征变化较大。寻找地下水的主要地段：古河床的砂砾石带；傍河的富水地段1、洪积扇中的地下水（论述）洪积物：由季节性集中暴发的洪流所携带的物质在山前堆积而成。洪积扇：洪积物以山口为中心向平原呈放射状展开，近似半锥体，称为洪积扇。典型的洪积扇，由山区→平原：河道洪流速度由大→小，水流由集中流→分散流水的搬运能力由大→小（急剧下降），所携带物质大量堆积→洪积扇。地形上：山区→平原：陡→缓颗粒大小：由扇顶→平原：粗→细：砾石、卵石→砂→粘土；分选性：由扇顶→平原：差→好。（1）洪积扇上部砂砾带（组成/透水性/补给/埋深/水量水质）岩层透水性强，给水度大，埋藏较深的潜水溶滤作用为主，矿化度低，HCO3-Ca型水直接接受降水和地表水补给，水量丰富，良好的供水水源补给—径流带（2）洪积扇中、下部粗细沉积交替过渡带地形变缓，颗粒变细，粗细交替带，透水性变差，富水性降低埋藏深度逐渐变浅，浅部潜水溢出和深部储存承压水潜水矿化度增大，多为SO4.HCO3-Ca或HCO3.SO4-Ca型水。承压水矿化度不高（3）洪积扇边部粘性细土带沉积层加厚，表层以下粉砂和粘性土的互层，地势变平透水性和给水性都较弱，蒸发为主要排泄方式潜水蒸发强烈，矿化度高，一般为Cl.SO4-Ca或SO4.Cl-Ca型径流滞缓带小结：洪积层地下水从山前到平原，地形坡度由陡变缓，颗粒由粗变细，岩性由砾石到粘性土，透水性、给水性由强到弱，潜水埋深由大变小，矿化度由低变高。水化学类型由HCO3-Ca型水向SO4.HCO3-Ca型水和Cl.SO4-Ca型水逐渐过渡。在洪积扇中寻找地下水：在一系列冲、洪积扇中找出最富水的冲洪积扇，然后在选定的冲洪积扇范围内确定其具体富水部位2、黄土层中的地下水主要赋存于宽缓的沟谷、塬面的洼地及丘间盆地。我国黄土地区，干旱少雨，地下水水量不丰富，地下水水位埋深大，水质较差。3、裂隙水的基本特点：裂隙水的埋藏和分布非常不均匀。4、裂隙水按介质中空隙的成因可分为成岩裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水5、岩脉蓄水构造：指侵入体产状为岩脉时，它与围岩接触带中的裂隙系统所构成蓄水构造。6、构造裂隙水：所有裂隙成因中最常见、分布范围最广，广泛分布于褶皱和断层构造中。是裂隙水的主要研究对象。7、断层构造地区的地下水特点（简答P303）（1）含水带呈脉状或带状（2）断层破碎带透水性和富水性极不均匀（3）断层含水带的分布比较局限8、岩溶发育的基本条件（简答P305） 岩溶发育两个缺一不可的条件：动力条件：具有溶蚀岩石能力并能在岩石空隙中不断循环的水物质基础：具有裂隙发育且能够透水的可溶岩（1）岩溶形成的物质基础可溶性岩石的存在（2）地质构造控制岩溶的发育和分布控制岩溶的发育强度和深度控制岩溶的发育方向和部位（3）水交替循环是岩溶形成的基本动力条件带入CO2，带走溶蚀物质（4）地貌及新构造对岩溶发育分布的影响12、岩溶水的特征（论述）（1）富水性在水平和垂直方向的分带性水平方向：具有明显的方向性。强含水带常沿褶皱轴部、断裂破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带呈脉状带分布。垂直方向：从上→下，岩溶发育由强→弱；从补给区→排泄区，岩溶发育由弱→强。垂直方向：垂直循环带(包气带)季节变化带饱水带深循环带可溶岩山区：地表缺水地下有岩溶水分布（2）岩溶水赋存的极不均一性（3）水动力特征表现为水力联系的各向异性（4）岩溶水径流和排泄的复杂性运动形式：渗流与管流集中径流：动态变化与降水变化过程基本一致，动态不稳定集中排泄：暗河—明河泉（5）在开发利用中岩溶水作为给水水源时必须注意岩溶发育的特征水位、水量有明显季节变化，变化幅度较大矿化度较低，多在0.5g/L以下，属HCO3-Ca型水易受污染，应注意水源地保护 '