水文地质学 简答论述

'1．水文地质学的发展大体可划分为哪三个时期？1856年以前的萌芽时期，1856年至20世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期。3．水文循环与地质循环的区别？水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O分子态水的转换，通常更替较快；地质循环发生于地球浅层圈和深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成，转换速度缓慢。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。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。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。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。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。1．为什么说含水层与隔水层的划分是相对的？含水层：能透过并给出相当水量的岩层。（饱水带中的透水层）隔水层：不能透过并给出水或透过与给出水的数量微不足道的岩层。含水层与隔水层的划分依据决不是含水与不含水，而是岩石的透水与给水性能。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？①承压性。②高补低排③水循环交替程度较弱。④水质变化较。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？(1)根据补给区、排泄区判断流线的趋向（由补给区指向排泄区）。(2)流线密，径流强，v大；流线疏，径流弱，v小。(3)等水位线：密，水力梯度大，k小；疏，水力梯度小，k大。5．毛细饱水带与饱水带有哪些区别？毛细饱水带是在表面张力的支持下饱水的，不存在重力水，打井时打到毛细饱水带时，没有水流入井内；饱水带的水主要是重力水，井打到饱水带时，在重力作用下，水能流入井内。6．包气带水与饱水带水运动的区别是什么？(1)饱水带只存在重力势，包气带同时存在重力势与毛细势(2)饱水带任一点的压力水头是个定值，包气带的压力水头则是含水量的函数；(3)饱水带的渗透系数是个定值，包气带的渗透系数随着含水量的降低而变小。1．根据受热源影响的范围，地球表层可分为哪几个带？各带的特点？地球表层可分为：变温带、常温带和增温带。(1)变温带，下限深度一般15-30m，此带地温受气温影响而发生昼夜和季节变化;(2)常温带，变温带下厚度极小的带，此带地温比当地平均气温高1-2度;(3)增温带，常温带以下，随深度增大地温有规律地升高。7．地下水中硫酸根离子和重碳酸根离子的来源有哪些？地下水中硫酸根离子来自：(1)含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解;(2)硫化物的氧化；(3)人为污染。重碳酸根离子来自：(1)含碳酸盐的沉积岩的溶解；(2)岩浆岩与变质岩的风化溶解。2．松散沉积物中存在哪两种降水入渗形式?二者有什么不同？两种形式为：捷径式和活塞式。两者不同点：(1)活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是老水先到达含水层；捷径式下渗时新水可以超前于老水到达含水层；(2)对于捷径式下渗，入渗水不必全部补充包气带水分亏缺，即可下渗补给含水层。3．河水补给地下水时，补给量的大小取决于哪些因素？(1)透水河床的长度与浸水周界的乘积；(2)河床透水性；(3)河水位与地下水位的高差；(4)河床过水时间。8．地下水的补给与排泄对地下水的水质是如何影响的？ 地下水补给对水质的影响主要取决于补给源的水质。径流排泄是盐随水走；蒸发排泄是水走盐留。2．影响河水补给地下水的主要因素有哪些?如何影响?影响因素有：透水河床的长度与浸水周界的乘积、河床透水性、河水位与地下水位的高差、河床过水时间。透水河床的长度与浸水周界的乘积越大，河床透水性愈强，河水位与地下水位的高差愈大，河床过水时间愈长，补给量愈大；反之，愈小。2.地下水含水系统与地下水流动系统共同点：(1)两者都摆脱了长期统治水文地质界的含水层思维，不再以含水层作为基本的功能单元；(2)力求用系统的观点去考查、分析与处理地下水问题。3.地下水含水系统与地下水流动系统不同点：(1)地下水含水系统的圈定，通常以隔水或相对隔水的岩层作为系统边界流动系统以流面为边界。(2)流动系统受人为因素影响比较大；含水系统受人为影响小。(3)控制含水系统发育的，主要是地质结构；控制地下水流动系统发育的，是自然地理因素。4.地下水流动系统的水动力特征和水化学特征：A、水动力特征:(1)高势区（势源）：地下水由上至下运动；(2)低势区（势汇）：地下水由低向上运动；(3)垂向运动中：由上至下：势能除克服摩擦消耗部分能量外，势能→压能转化；由下至上：部分储存的压能释放转化为势能；（4）流动方向的多样性：存在水流由上至下、由下至上和水平运动；(5)流动系统的多级性。B、水化学特征：①　显示出很好的水化学分带。地形复杂同时出现局部、中间、区域流动系统时，以垂直分带为主。地形变化简单区域则呈水平分带。②　在水流相汇流处（水动力圈闭带）与相背分流处（准滞留带）：水流发生变化，常成为水化学积聚区或圈闭带。③　地下水流动系统的不同部位，发生的主要化学作用不同。3．影响潜水动态的地质因素有哪些?如何影响？影响因素有：包气带厚度与岩性、给水度。包气带岩性细，厚度大时，相对于降水，地下水位抬升的时间滞后与延迟愈长；反之，地下水位抬升的时间滞后与延迟小。给水度愈小，水位变幅愈大，反之，给水度愈大，水位变幅愈小。4．影响承压水动态的地质因素有哪些?如何影响？影响因素有：含水层的渗透性和厚度、给水度、补给区范围、隔水顶底板的垂向渗透性。离补给区近时，水位变化明显；远离补给区，水位变化微弱，以至于消失。补给范围越大，含水层的渗透性越好，厚度越大，给水度越大，则波及的范围愈大；反之，波及范围小。隔水顶底板的垂向渗透性越好，地下水位变幅越大；反之，越小。5．写出潜水均衡方程?并说明各项的意义？潜水均衡方程式：Xf（降水入渗补给量）+Yf（地表入渗补给量）+Zc（凝结水补给量）+Wu1（上游断面潜水流入量）+Qt（下伏半承压含水层越流补给潜水水量）-(Zu（潜水腾发量）+Qd（潜水以泉或泄流形式排泄量）+Wu2（下游断面潜水流入量）)=μΔh（均衡期始末潜水储存量变化）4．研究地下水动态与均衡有哪些意义?(1)在天然条件下，地下水的动态是地下水埋藏条件和形成条件的综合反映。(2)地下水动态是均衡的外部表现，可利用地下水动态资料计算地下水的某些均衡要素。地下水动态资料是地下水资源评价和预测时必不可少的依据。(3)计算的地下水允许开采量，必须能经受地下水均衡计算的检验。(4)研究均衡状态，预测地下水水量、水质及与地下水有关的环境地质作用的变化及发展趋势。1．孔隙水的特点：(1)水量在空间分布相对均匀，连续性好；(2)孔隙水一般呈层状分布； (3)同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系和统一的地下水面；(4)孔隙水的流动大多数呈层流，符合达西定律。3．洪积平原中地下水的特点：由河道向河间洼地有如下特征：(1)岩性由粗变细；(2)渗透性由好变差，水位埋深由大变小；(3)补给条件由好变差，排泄由径流为主转化为蒸发为主；(4)矿化度由大变小。1．裂隙水有哪些特点：(1)水量在空间分布不均匀，连续性差；(2)裂隙水的分布形式可呈层状，也有的呈脉状；(3)裂隙水的水力联系差，往往无统一的地下水面；(4)裂隙流动具明显的各向异性。3．断层带的水文地质意义何在？对于供水：（1）隔水断层：断裂带本身不含水，但上盘或下盘岩层如果裂隙发育（脆性岩石），具有较好的汇水条件，可成为富水地段→打断层两侧的岩层。（2）透水断层：断裂带本身富水，若断层勾通上、下含水层，则使富水性增强→打断层。对于矿山排水：（1）隔水断层：若断层一侧岩层富水，则开采矿床时，不能打穿断层，以防地下水涌入矿坑→保护断层。（2）透水断层：为防止地下水涌入矿坑→留设防水矿柱。4．我国南北方岩溶有哪些差异？造成这些差异的因素有哪些？南方岩溶及岩溶水：（1）岩溶发育程度：南方岩溶发育比较充分，岩溶现象较典型，地表可有峰丛、峰林、溶蚀洼地、溶斗、落水洞、竖井等，地下多发育较为完成的地下河系；（2）介质均匀性：岩溶含水介质常是高度管道化与强烈不均匀的，岩溶岩对降水的响应十分灵敏，流量季节变化很大；（3）岩石成分：岩溶区多分布巨厚到块状的纯净碳酸盐岩，多发育有裸露型岩溶，介质可溶性强，受构造应力时易形成稀疏而宽大的裂隙。（4）地质构造：地质构造上属于较紧密的褶皱，向斜核部多易发地下河系。降水充沛，补给强。北方岩溶及岩溶水：（1）岩溶发育程度：北方岩溶发育多不完整，地表少有溶斗、落水洞等，地表多呈常态的山形；（2）介质均匀性：含水介质相对均匀，成井率较高，岩溶大泉汇水面积大，流量相对稳定；（3）岩石成分：含水介质----碳酸盐岩一般成层较薄，夹泥质与硅质夹层，多与非可溶岩互层，多发育覆盖型岩溶；介质可溶性差，形成密集、均匀而短小的构造裂隙；（4）地质构造：因多为宽缓的向斜或单斜，不利于水流的集中分布、降水少，水的侵蚀力弱，岩溶发育弱。1．过量开采地下水引起的环境问题？(1)开采条件恶化，资源枯竭；(2)破坏了原有的水文循环，如泉水干枯等；(3)沼泽、湿地被疏干；(4)造成土地砂化、植被衰退；(5)地面沉降；(6)岩溶地面塌陷；(7)海水入侵；(8)水质恶化。2．过量补充地下水引起的环境问题？(1)引起土壤的次生沼泽化；(2)引起土壤盐渍化及地下水咸化；(3)孔隙水压力增大，有效应力减小，导致斜坡土石体失稳；(4)水库诱发地震。3．一个完整的水文地质研究包括哪几个步骤？(1)收集与提取信息；(2)将信息加工组织成一个反应所研究系统本质的概念模型；(3)建立物理模型或数学模型；(4)利用数学模型进行仿真模拟；(5)经过检验后的数学模型可用来模拟系统未来的行为（预测），或者求解采取不同人为措施时系统的响应（决策模拟）。'