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水文地质学基础习题库及答案

《水文地质学基础》习题库[第1章](1)一个地区的年降水量,是用什么表示的,包括哪些组成部分?答:以 雨量计降雨量,以某一地区某一时期的降水总量平铺于地面得到的水层高度mm 数表示。

(2)某山区的地表水系如下图所示,由分水岭圈闭的流域面积为24 km 2, 在8月份观测到出山口A 点的平均流量为8.0⨯104 m 3/d ,而8月份这个地区的总降水量是700 mm 。

试求出该流域8月份的径流深度和径流系数,并思考以下问题:为什么径流系数小于1.0;A 点的平均流量中是否包括地下径流。

解:Q= 8.0⨯104m3/d , F=24km2, X=700mm(3)空气湿度和风速如何影响蒸发量?答:水面蒸发的速度和量取决于气温、气压、湿度、风速等因素。

主要决定于气温和饱和差(饱和差=饱和水汽的含量-绝对湿度)饱和差愈大,蒸发速度也愈大。

风速是影响水面蒸发的另一重要因素。

(4)地球上水的循环包括水文循环和地质循环,它们有哪些区别?水循环的大气过程属于其中哪一种?答:水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环。

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。

水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著,与人类的生存环境有直接的密切联系。

水的地质循环常发生于地球深部层圈水与表层圈水之间,常伴有水分子的分解和合成,转换速度缓慢。

(4)地下径流与地表径流的特征有哪些不同点?答:径流可分为地表径流和地下径流,两者具有密切联系,并经常相互转化。

降落到地表的水通过下渗环节,对降水进行地表与地下径流的分配。

(5)沙漠地区降雨量很少,但是也能发现大量的地下水或者泉水,为什么?(P14)答:它们或者是从周围高山冰雪融水获得补充,实际仍是固他体降水的转化补给;或者是在长期地质历史时期积聚起来的,是多年水文循环的积累。

[第2章](1) 对比以下概念:空隙和孔隙;孔隙度和孔隙比;孔隙和裂隙;(2) 在一个孔隙度为30%的砾石堆积体中,充填了孔隙度为60%的粉质粘土,试估算该堆积体的实际孔隙度。

(3) 请对以下陈述作出辨析:A. 地层介质的固体颗粒越粗大,孔隙度就越大; A 分水岭mm 103.3102431108.010F QT Y 3-43-=⋅⨯⨯=⋅=15.07003.103≈==X Y aB.分布有裂隙的岩石中,一般不发育孔隙;C.毛细水不受重力作用,只受表面张力作用;D.松散岩层的给水度虽然经验上被认为是固定的参数,但实际上也随时间变化,并且总是小于孔隙度;(4) 潜水含水层的给水度和承压含水层的给水度存在很大的区别,你知道为什么吗?(5) 某岩石的裂隙中,有的充填了细砂,有的充填了粘土,有的没有充填,试分析各种情况下岩石的透水性;(6) 当潜水的水位下降时,水面下岩石的固体骨架有效应力将如何变化?而水面上的岩石含水量如何变化?(7) 对于上海市的地面沉降,有人认为是抽取地下水引起的,也有人认为是高层建筑不断兴建引起的,试分析这些论断所依据的原理和可能的论证方法。

(8) 请分析一下孔隙度与饱和体积含水量之间的关系?[第3章] 和[第5章](1)对比以下概念:毛细水带与包气带;隔水层与弱透水层;排泄区与补给区;上层滞水与潜水;(2)请对以下陈述作出辨析:A.在排泄区,地下水不接受大气降水的补给;B.只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水;C.地面的污染物可以通过包气带扩散到潜水中,但不会影响承压水;D.包气带中有结合水,而饱水带没有结合水。

(3)在地下水的补给、径流、排泄上,承压含水层具有哪些特点?(4)结合水与重力水的最根本的区别是结合水()。

a.不能转化为气态水;b.具有抗剪强度;c.不能运动;d.结合水层薄。

(5)请根据下图中的潜水等水位线(m)图分析河流与地下水的关系?(A, B, C为水文站)(6)当潜水水位下降时,支持毛细水和悬挂毛细水的运动有什么不同特点?(7)在无入渗补给而有蒸发排泄的条件下,如果潜水含水层地下水水位逐渐下降,其上部包气带的含水量将,而地下水蒸发强度将,这时潜水面(填“是”或者“否”)还可以看作流面。

[第4章](1)请对比以下概念渗透流速与实际流速;渗透系数与渗透率;水头与水位(2)请对以下陈述作出辨析:A.潜水面如果不是流线,则流线可能向下穿越潜水面,也可能向上穿越潜水面;B.地下水总是从高处往低处流;C.含水层孔隙度越大,则渗透系数越大;D.均质包气带中岩石的渗透系数随着岩石含水量的增加而增大,所以渗透系数是含水量的函数;E.当有入渗补给或蒸发排泄时,潜水面可以看作一个流面;(3)请思考一下穿越多个含水层且无衬砌的水井中井水位的含义。

(4)画流网(包括流线和等水头线)(5)画流网(包括流线和等水头线)(6)一般情况下,可以用渗透流速除以孔隙度得到实际流速,这个实际流速与水质点的流动速度有什么联系?(7)达西定律有哪些适用条件,分析一下该定律在裂隙含水层中应用时需注意哪些问题?(8)以下图(a)、(b)、(c)所示为三个含水层剖面示意图,假定地下水为稳定运动,试绘出各自的地下水位(水头)曲线示意图。

(a)(b)(c)(9)某土柱渗流试验如下图所示,土样A和B被透水石隔开,土柱顶部水位保持恒定,当底部排水流量稳定为Q时,所测得的测压管水位H已经在图中标出,用K A和K B 分别表示A和B的渗透系数,则K B是K A的倍。

(10) 画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网(画出流线、等水头线,标出钻孔中的水位)(11) 地表水(河、渠等)的横断面的湿周必定是一条( )。

a.等水头线;b.流线;c.零通量线;d.最大通量线。

[第6章](1) 请对比以下概念溶滤作用、浓缩作用、混合作用;溶滤水、沉积水、内生水;水溶液的酸度、硬度和矿化度。

(2) 请对以下陈述作出辨析:A. 地下水中的氧气和二氧化碳主要来源于补给地下水的降雨; 二氧化碳应该为氮气B. 通常深部地下水处于还原环境,而浅部地下水由于氧气较为丰富,处于氧化环境;C. 当含有NaCl 和MgSO 4的地下水发生浓缩作用时,NaCl 首先析出;×(参考表6-1 ,MgSO 4的溶解度比NaCl 小)D. 农业灌溉管理不善,导致土地盐碱化,这是溶滤作用的结果。

×(溶滤作用应为蒸发作用)E. 盐类在水中的溶解度都是随着温度的增加而增加。

×(3) 溶解了大量CO 2的地下水在温度 升高 或压强 降低 时将发生脱碳酸作用。

(4) 由深循环地下水补给的、温度较高的泉水中,阳离子通常以Na+为主,这是由于 (脱碳酸作用)的结果。

a.溶滤作用; b.脱硫酸作用; c.浓缩作用; d.脱碳2=60 cmH =53 cmH =23 cmQ酸作用。

(4) 在某含水层的局部地区,沿着地下水流动方向,-24SO-浓度显著下降,-3HCO 浓度则显著升高,试回答以下问题:p60(A) 什么样的化学作用可能引起这种变化?答:脱硫酸作用可使-24SO -浓度显著下降,而使-3HCO 浓度显著升高,(B) 与此相对应,地下水中其它水化学组分可能发生哪些变化?答:①脱硫酸作用可使-24SO -浓度显著下降,,出现H 2S ,,而使-3HCO 浓度显著升高,水的pH 值升高。

②-3HCO 浓度增加和pH 值升高,使一部分Ca 2+、Mg 2+与HCO 3-作用生成CaCO 3、MgCO 3沉淀析出,Ca 2+、Mg 2+离子减少。

③水中Ca 2+、Mg 2+离子的减少,水与淤泥间阳离子吸附平衡破坏,淤泥吸附的部分Ca 2+转入水中,水中部分Na +被淤泥吸附。

(5) 试用掌握的地下水化学知识解释以下现象:(A) 油田储层地下水中+42NH S,H 浓度较高,而-3-24NO ,SQ 含量很低; 答:油田储层是封闭的地质构造,是产生脱硫酸作用、反硝化作用的有力还原环境。

由于脱硫酸作用、反硝化作用的发生,使得油田储层地下水-3-24NO ,SQ 含量很低,而+42NH S,H 浓度较高。

(B) 某抽水井抽出的地下水进入水池后,开始为透明无色,不久出现红色絮状悬浮物; 答:氧化作用,水中的Fe 2+氧化形成红色的Fe(OH)3絮状悬浮物。

(C) 灰岩地区的泉口出现钙华。

答:灰岩地区的泉水流出泉口时,由于压力降低,CO 2气体逸出,发生脱碳酸作用,在泉口形成CaCO 3、MgCO 3沉淀,即钙华。

[第7章](1) 请对比以下概念:捷径式下渗与活塞式下渗;蒸发与蒸腾。

(2) 请对以下陈述作出辨析:A. 降雨强度越大,地下水入渗补给强度也越大;×B. 河流中的水分除了降雨直接转化而来外,还有地下水的贡献;×C. 溢流泉属于上升泉;×D. 潜水埋深越小,蒸发越强烈,降水入渗补给系数也越大;×E. 入渗系数只对潜水含水层有意义。

×F. 在地下水的排泄区,发育的泉数量越多,说明含水层的透水性越强,补给条件也越好。

×(3) 承压含水层中地下水的补给和排泄主要有哪些方式?答:承压水则是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。

承压水则转化为潜水,主要以泉水的形式排泄。

(4) 简述影响大气降水补给地下水的因素。

P66(5) 分析:黄河作为地上悬河,与周围潜水的补给和排泄关系如何?如果在黄河两侧开采地下水,将引起这种补排关系如何变化?p80(6) 分析:水库的兴建可能对地下水的补给和排泄条件造成什么样的影响?答:水库的修建使库区周围地下水获得新的补给,抬升潜水地下水水位,潜水埋深变浅,蒸发增加。

总之,水库修建,使库区周围地下水的补给和排泄都增强。

(7) 某承压含水层被开采时,其上部的潜水含水层水头也逐渐下降,请解释这种现象? p71图7-10、11答:如图7-10、11中所示,当承压水补给潜水,或潜水补给承压水时,当承压含水层开采量大于天然补给量时,由于承压水水位的降低,其上部的潜水含水层水头也逐渐下降。

⑻ 在某河流的一次水文试验观测中,记录了两个距离不远的断面的河流流量差变化曲线∆Q(t),以及地下水向该河泄流量的变化曲线Q w (t),观测过程中有一次强降雨从t 0开始,在t 1结束,降水强度为W ,这次强降水引起地表径流和地下径流的升降,直到t 2恢复初始状态,初始径流量为∆Q 0。

已知观测段对应的流域面积为A 。

分析以下问题:(a) 观测时期地下水与河流的关系?(p77)答:当河流切割含水层时,地下水沿河呈带状排泄,称作地下水的泄流。

观测时期,地下水泄流补给河水,或者地下水通过河水泄流排泄。

(b) 地表、地下径流量的峰值出现时间为何不同? (p99)答:大气降水补给河流不具有时间延长和滞后,所以两个断面流量差随着降雨持续而增加,随后随降雨结束,其值逐渐减小。

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