水文地质学期末复习第一章 绪论1、水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。

2、地下水：赋存于地面以下岩石空隙中的水。

3、地下水的功能和作用：（1）基本功能:● 宝贵的自然资源● 重要的地质营力● 不可忽视的灾害因子● 活跃灵敏的生态环境因子● 极有价值的信息载体（2）作用：作用根据地下水的功能自己解释即可。

4、水文循环：水文循环是大气水、地表水和地壳浅表地下水之间的水分交流。

5、地质循环：发生于大气圈到地幔之间的水分交换称为地址循环。

6、水圈：从地表到地幔带各个层圈所构成的具有一定水力联系的统一的含水整体。

第二章 地下水的赋存条件小编有语：本章知识是重点。

讲述了地下水的赋存条件，赋存的空间类型（孔隙、裂隙、溶穴），岩土中的水（结合水、重力水、毛细水），同时还介绍了一些相关的参数，如给水度、含水量等，最后引出地下水的赋存（含水层和潜水等概念）。

1、岩石中的空隙总共分为三类：空隙、裂隙和溶穴。

在此之前，我们先来看两个概念：（1）什么叫空隙：岩、土中各种类型的空洞的总称。

（2）什么叫岩石空隙：岩石空隙是地下水赋存场所和运移通道。

2、空隙特征的表征指标：（1）孔隙：孔隙是指颗粒及颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。

孔隙度（n ）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。

%100⨯=V Vnn影响因素：a. 与排列有关——紧密与疏松理想最疏松孔隙为47.64%（立方体排列），最紧密排列孔隙为25.95%（四面体排列）。

b. 与颗粒分选有关（颗粒均匀程度）c. 与颗粒形态（棱角）有关影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度。

（2）裂隙：固结的坚硬岩石中存在的各种应力作用下产生的裂缝。

（3）溶穴：可溶的沉积岩，在低下水溶蚀下形成的空洞。

3、岩石中岩石的水理性质指标及其影响因素（空隙度、持水度、给水度、含水量、储水系数；渗透性；）容水度：岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比。

反映岩石最大含水能力。

注意：除粘土外，岩石容水度一般与空隙度相当。

含水量：是松散岩土孔隙中所包含的水与岩土的比值。

反映岩石样实际保留水分的状况给水度：当地下水位下降一个单位高度时，单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释放出来的水体积。

持水度（Sr）定义：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。

储水系数：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。

渗透性：渗透性是指岩体传输水或者其他流体（如油气）的性能。

4、包气带与饱水带概念及地下水存在形式地下水面（水位）：地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，以海拔高度表示称之地下水位。

地下水面之上称为包气带。

地下水面之下为饱水带。

●水的存在形式：包气带：结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水饱水带：①重力水②结合水5、含水层、隔水层、弱透水层；地下水的分类依据；含水层（Aquifer）：能够透过并给出相当数量水的岩层。

隔水层（Aquifuge)：不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层。

弱透水层（Aquitard）：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层。

⏹地下水分类依据：主要依据——含水介质的类型（赋存空间：孔隙水、裂隙水、和岩溶水）、埋藏条件（赋存部位：潜水承压水和上层滞水）含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类6、潜水、承压水的基本概念与特征：潜水：埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由表面的重力水。

◆特征：（1）补给来源：潜水直接与大气相通，可通过包气带接受降水、地表水等补给◆（2）动态特征：受气象、水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）。

受人为因素影响也显著，易污染。

◆（3）循环交替：水循环周期短，更新恢复速度快。

◆（4）潜水面形态：潜水面形状受地形影响，潜水水位与地形的起伏相一致而较缓和。

◆（5）水化学特征：水的矿化度与地形、水的交替有关。

湿润气候区，地形切割强烈、水交替强烈地区地下水矿化度低。

干旱气候区细颗粒组成的盆地平原易形成咸水。

承压水：充满于2个隔水层（或弱透水层）之间的含水层中的水。

特征：（1）承压性：承压性－承压含水层水头高于隔水顶板（2）补给与排泄条件有隔水顶板，参与水循环不积极（补给、排泄），超采后不易恢复有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差。

（3）水化学特征不易受污染，水质变化大，矿化度一般要高点，可以保留―古老‖水。

（4）动态特征：动态随季节不变化明显，比潜水要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定则调节能力很强。

（5）.储水与释水特征：增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增加而容纳。

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。

第三章地下水运动的基本规律1.渗透: 地下水在岩石空隙中的运动，水质点运动途径多变；流速多变。

2.渗流: 对实际的地下水进行概化，概化后的地下水流称为渗流3.层流: 在岩石空隙中渗流时，水质点作有秩序的、互不混杂的流动。

4.紊流: 水质点无秩序地、互相混杂的流动。

5.稳定流: 地下水的各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变。

6.非稳定流: 地下水的各运动要素随流程、时间等不断发生变化的水流。

7.均质岩层: 渗流场中所有点都具有相同参数（K）的岩层。

8.非均质岩层: 渗流场中所有点不都具有相同参数的岩层。

9.各向同性岩层：渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。

10.各向异性岩层：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。

11.达西实验: H.Darcy—法国水力学家，1856年（以实验为基础研究时期）通过大量的室内实验得出了达西定律。

1）等径圆筒装入均匀砂样，断面为ω;2）上（下各）置一个稳定的溢水装置——保持稳定水流;3）实验时上端进水，下端出水——示意流线;4）砂筒中安装了2个测压管，相距L5）下端测出水量（outflow）—Q达西定律: Q = K ω I = ω V应用:A. 已知某均质含水层，含水层渗透系数为K，沿径流方向有两个水位观测孔，孔间距为L，两观测孔观测水位分别为Ha和Hb，求：沿地下水流方向的单宽流量。

B. 求水平等厚承压含水层流量和承压水头线。

承压含水层由均质等厚的砂组成，隔水底板水平，地下水做水平稳定运动。

砂层中的渗流是缓慢的，属层流，符合达西定律：设x (0,L), 并对应的测压水位为h，根据上式可写成如下两式：结论：均质水平等厚承压含水层的测压曲线是直线。

C. 计算潜水含水层流量和潜水位曲线有一潜水含水层由均质的砂组成，隔水底板水平，在平面上水流呈稳定平行流动。

由达西定律的单宽流量：同样设x (0,L), 并对应的潜水位为h，可通过流量相等推导出潜水位曲线公式：12渗透流速：是假设水流通过整个岩层断面（骨架+空隙）时所具有的虚拟的平均流速。

水力梯度：单位距离上的水头损失，是沿渗流途径上的水头损失与相应的渗流长度之比渗透系数: 水力梯度为I =1 时的渗透流速（V=KI）流线: 渗流场中某一瞬间的一条曲线，曲线上各水质点在此瞬间的流向均与此线相切。

迹线: 渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹。

流网: 在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列等水头线和流线所组成的网络。

13均质各向同性介质中的流网:（一）流网形态:地下水沿水头变化最大的方向运动（垂直于等水头线方向），流线与等水头线构成正交网格。

(二）流网绘制方法（1）确定分流线：流线由源指向汇，流线趋向可初步确定；分流线相当于隔水边界。

（2）根据边界条件绘制容易绘制的流线或等水头线a. 定水头边界：相当于等水头线，等水头面。

b. 隔水边界：相当于流线。

c. 潜水面边界：无入渗补给时为流线有入渗补给时，水面即不是流线也不为等水头线（3）按照“正交”原则，等间距内插其它的流线或等水头线。

14.河间地块地下流网:水文地质信息：1.由分水岭到河谷，流向从由上向下到接近水平再向上；2.在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而降低；河谷地带井水位则随井深加大而抬升；3.由分水岭到河谷，流线愈密集，流量增大，地下径流加强；4.由地表向深部，地下径流减弱；5.由分水岭出发的流线，渗透途径最长，平均水力梯度最小，地下径流交替最弱，近流线末端河谷下方，地下水的矿化度最高。

15.流线与流网的性质:(1)流线跟等水头线正交;(2)注意流场的边界类型和补给排泄特征;(3)等水头线越密说明水力梯度越大；流线越密说明地下水径流越强；(4)潜水面可能是流连，也可能不是流线流线的性质: a. 流线不能相交（同一时刻不可能有两个流向）b. 流线光滑不能有急转折（若有转折，在转折点有两个流向）c. 流线相当于隔水边界（只能在其间运动，不能穿过流线运动）d. 流线的形状受控于边界的性质和形状（平行于隔水边界，垂直于供水边界）流网的用途与性质（一）用途a. 根据流线方向可以看出任一点的流向；b. 根据等水头线可以看出任一点水位的变化；c. 流线的密疏可以反映地下径流的强弱；d. 等水头线的密疏则说明水力梯度的大小。

e. 追踪污染物质的运移f. 判断水文地质条件（含水层条件；边界条件；与地表水关系）（二）性质a. 在各向同性介质中，流网为正交网格。

（水沿水力梯度最大的方向运动）b. 对于稳定流，流线与迹线重合；对于非稳定流可以划分为多个小单元，每个小单元可以看作稳定流。

c. 对于稳定流，流网不随时间变化。

第四章地下水的理化性质及形成作用1、地下水的物理性质指标地下水的物理性质是地下水的比重、温度、透明度、颜色、味、嗅味、导电性、放射性等物理特性的总和。

2、地下水温度的控制因素；地下水的温度受其赋存与循环所处的地温控制。

主要和其深度有关。

根据地热梯度可以计算某一深度地下水的水温，引入两个概念：☐地热梯度r：在增温带，深度每增加100m，所增高的温度值。

单位为o C/100m。

☐地热增温级G：温度每升高1℃所需增加的深度（m）称为地热增温级（单位：m /oC）。

例：已知年平均气温（t）、年常温带深度（h）、地温梯度（r）时，可估算某一深度（H）的地下水水温（T）：T= t+ (H-h).r。

3、地下水中的离子与气体等成分特点、来源；地下水中常见的气体成分有O2、N2、H2S 、CH4和CO2等。

来源：●O2、N2是氧化环境（开放、与大气相通）的标志；●H2S 、CH4是还原环境（封闭、与大气隔绝）的标志；●CO2的来源：生物化学作用；地壳深处灰岩遇热分解地下水中分布最广、含量较多的离子共七种：Cl-, SO42-，HCO3-，Na+, K+, Mg2+, Ca2+。