河南城建学院--水文地质学复习题参考答案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,名词解释,：,1,、水文地质学,:,研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下，地下水水量和水质的时空变化规律。,2,、孔隙度,:,是指某一体积岩石,(,包括孔隙在内,),中孔隙体积所占的比例。若以,n,表示岩石的孔隙度，,V,表示包括孔隙在内的岩石体积，,Vn,表示岩石中孔隙的体积，则：,名词解释,：,3,、水文循环,：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。,4,、给水度,:,地下水位下降一个单位深度时，单位水平面积饱水岩石柱体中在重力作用下给出的水的体积。给水度的大小主要取决于岩性、初始地下水位埋深以及地下水位的下降速度。,5,、水力梯度,:,为沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。水力梯度可以理解为水流通过单位长途渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。也可以将水力梯度理解为驱动力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流动的力量。,名词解释,：,6,、弱含,(,透,),水层,:,指那些渗透性相当差的岩层，在一般的供排水中它们所能提供的水量微不足道，似乎可以看作隔水层；但是，在发生越流时，由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大,(,等于弱透水层分布范围,),，就不能当成隔水层，这样的岩层称为弱透水层。,7,、阳离子交替吸附作用,：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。,名词解释,：,8,、渗透系数,:,为水力梯度等于,1,时的渗透流速。渗透系数,K,的因次与渗透流速相同，一般采用,m/d,或,cm/s,为单位。,9,、总矿化度,:,地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿化度,(,总溶解固体,),，以每公升中所含克数,(g/L),表示。,10,、脱硫酸作用,:,在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使,S0,4,2-,还原为,H,2,S,：,S0,4,2-,+2C+2H,2,OH,2,S+2HCO,3,-,结果使地下水中,S0,4,2-,减少以至消失，,HCO,3,-,增加，,pH,值变大，这种作用称为脱硫酸作用。,简答题,1,、简述上层滞水、潜水、承压水的概念及其基本特征,答,:(1),上层滞水指赋存于包气带局部隔水层之上具有自由水面的重力水。其基本特征为,1,）无压性,2,）补、径、排特征，补给：主要接受大气降水、地表水、凝结水的补给。补给区与分布区一致。径流：由水位高处流向水位低处。排泄：存在流向局部隔水层边沿的径流排泄与蒸发排泄两种排泄方式，且蒸发排泄较潜水更强，由于更接近地表。,3,）动态特征，受气象、水文因素影响最大，动态最不稳定（在潜水、承压水与上层滞水三者之中）此外，水循环积极，易于恢复；由于规模小，缺乏多年调节性。正由于上层滞水规模小，动态变化又大，难以保证稳定供水，故只能作为暂时性供水水源。,4,）水质特征：水质最易遭受污染。,(2),潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层（潜水含水层）中的水。其基本特征为,1),无压性：潜水面上无稳定隔水层存在，直接与大气接触，具有自由水面，属无压水，即潜水的自由水面不承受大气,简答题,压强以外的任何附加压强（水文地质学中衡量压强的基准点是大气压强）。,2),补、径、排特征,补给：在其分布范围内接受大气降水、地表水或凝结水的补给，补给区与分布区一致。径流：由潜水位高处流向潜水位低处。,1),排泄：存在两种排泄方式：径流排泄：即以泉或泄流等方式排向地表或排入地表水体。蒸发排泄：即以蒸发或蒸腾的形式排入大气。,3),动态特征,潜水动态不稳定，其水位、水质、水量等明显受控于气象、水文等因素，具有明显的季节变化特点。潜水参与水循环积极，易于恢复。含水层较薄时往往缺乏多年调节性。,(3),承压水：充满于两个稳定隔水层间含水层中的水（注意：“充满”二字，否则叫无压层间水），中间的含水层就叫承压含水层。,简答题,其基本特征为,1,承压性：钻孔揭穿承压含水层隔水顶板时，承压水会沿钻孔上升到高出含水层顶面某一高度才静止下来。其产生的原因就是由于上覆隔水层对下部含水层中地下水施加了重压。,2,补、径、排特征,补给：主要的补给方式有：含水层于地表出露处直接获得补给；通过连通于地表的导水断裂获得补给；上下含水层的越流补给等（补给区与分布区不一致）。径流：由测压水位高处流向测压水位低处。排泄：径流排泄为主（以泉或泄流的方式排出地表，或排入地表水体或以 越 流方式排入其它含水层）。,3.,动态特征,由于承压水存在上覆稳定的隔水层使其受气象、水文等因素影响较小，由此决定了：承压水动态较潜水更为稳定。此外，承压水循环缓慢，难于恢复，常具一定规模，具多年调节性。,4,水质特征,埋深浅、含水层规模越小，水循环积极，有利于形成淡水；相反埋深大，含水层规模越大，易于形成含盐量高的水。与潜水相比，水质更不易遭受污染。,简答题,2,、试述达西定律的形式及其各项的物理意义。,答：达西定律说明：在某一物质介质的孔隙中，渗流的水力坡度与渗流流速的一次方成正比，因此亦称渗流线性定律。渗透系数,k,（,coefficient of percolation,）：是与土或岩石透水性大小有关的指标，为反映土壤透水性的一个综合系数。它可理解为单位水力坡度下的渗流流速，其量纲为,LT,-1,。其数值取决于土壤的特性和水的特性。,水力坡度,I,：即流速,V,愈大，单位渗流途径上损失的能量也愈大,;,反过来，水力梯度,I,愈大时，驱动水流运动与速度也愈大。,简答题,3,、试用所学理论解释下列现象。,(1),油田水中含,H,2,S,，,NH,4,+,浓度高；,SO,4,2-,和,NO,3,-,含量很低。,(2),某供水井抽出的地下水进入水池后，开始为透明无色，不久出现土红色絮状悬浮物。,答：（,1,）油田水当中含有较高的有机质，水中的,SO,4,2,在脱硫菌的作用下产生脱硫酸作用，而,NH,4,+,的产生一方面是由于有机,N,向,NH,4,+,转化的成氨作用，另一方面是由于,NO,3,-,在还原作用与产生的，,NO,3,-,+2C+3H,2,ONH,4,+,+2HCO,3,-,（,2,）是由于该供水井中含有较高的,Fe,2+,，在进入到水池后由于,O,2,的氧化作用而生成了,Fe(OH),3,的土红色絮状悬浮物。,简答题,4,、地下水中氯离子,(C1,-,),的来源有哪些？,地下水中的,C1,-,主要有以下几种来源：,(1),来自沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；,来自岩浆岩中含氯矿物,氯磷灰石,Ca,5,(P04),3,Cl,、方钠石,NaAlSiO,4,.NaCl,3,的风化溶解；,(3),来自海水；,(4),来自火山喷发物的溶滤；,(5),人为污染：工业、生活污水及粪便中含有大量,C1,-,。,5,、什么是溶滤作用？其影响因素是什么？,在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。,溶滤作用的结果，岩土失去一部分可溶物质，地下水则补充了新的组分。,溶滤作用的强度与下列因素有关：,（,1,）组成岩土的矿物盐类的溶解度。,（,2,）岩土的空隙特征。缺乏裂隙的致密基岩，水难以与矿物盐类接触，溶滤作用便也无从发生。,（,3,）水的溶解能力决定着溶滤作用的强度。总的说来，低矿化水溶解能力强而高矿化水弱。,（,4,）水中,CO,2,、,O,2,等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力。如水中,CO,2,含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。,O,2,的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈强。,（,5,）水的流动状况。流动停滞的地下水，最终将失去溶解能力，溶滤作用便告终止。地下水流动迅速，矿化度低的、含有大量,CO,2,、,O,2,的大气降水和地表水，溶滤作用便持续地强烈发育。地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃的因素。,简答题,6,、简述断裂带的水文地质意义。,答：,1),贮水空间作用 断层角砾岩及裂隙增强带构成局部的带状贮水空间，钻孔或坑道揭露此类断层时，初期涌水量及水压可能较大，但迅即衰减，以至干涸。,2),集水廓道作用 发育于透水围岩中的导水断层，不仅是贮水空间，还兼具集水廊道的功能。,3),导水通道作用 导水断层沟通若干个含水层或（及）地表水体时，断层带兼具贮水空间、集水廊道与导水通道的功能。,4),隔水屏障作用 当存在厚层隔水层且断层断距较大的，原来连通的含水层可被切割成为相对独立的块段。由于这种含水块段与外界的水力联系减弱，甚至断绝，故有利于排水疏干而不利于供水。,简答题,7,、简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？,水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。,地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。水汽随风飘移，在适宜条件下形成降水。落到陆地的降水，部分汇聚于江河湖沼形成地表水，部分渗入地下，部分滞留于包气带中，其余部分渗入饱水带岩石空隙之中，成为地下水。地表水与地下水有的重新蒸发返回大气圈，有的通过地表径流和地下径流返回海洋。,简答题,8,、影响大气降水补给地下水的主要因素有哪些,?,如何影响,?,影响因素有：年降水总量、降水特征、包气带的岩性和厚度、地形、植被等。,降水总量大，降水强度适中，包气带岩性粗和厚度小，地形平缓，植被较茂盛时，降水补给地下水的量大；反之，降水总量小，降水强度太小或太大，包气带岩性细或厚度大，地形较陡，植被较稀疏时，降水补给地下水的量少。,简答题,9,、影响地下水动态的因素主要有哪几类？,影响地下水动态的因素分为两类：一类是环境对含水层（含水系统）的信息输入，如降水、地表水对地下水的补给，人工开采或补给地下水，地应力对地下水的影响等；另一类则是变换输入信息的因素，主要涉及赋存地下水的地质地形条件。,论述题,试通过分析碳酸盐岩,水,二氧化碳体系说明岩溶作用的机理，据此讨论岩溶发育的影响因素。,答：碳酸盐岩,水,二氧化碳体系涉及到固、液、气三相复杂的化学体系，其化学过程通常以,CaCO,3,-H,2,O-CO,2,体系进行分析，主要的反应如下：,论述题,水中,CO,2,能够促进,CaCO,3,溶解是因为,CO,2,溶于水的生成物,H,+,能也,CaCO,3,溶于水的生成物,OH,-,结合，降低了,CaCO,3,溶于水的生成物的浓度，带动了反应向正向进行，促进了,CaCO,3,的溶解。由此可见，岩溶发育的影响因素有如下：（,1,）气候条件，其决定了一个地区的植被和土壤特征，而植被和土壤又是地下水中,CO,2,和其它酸类的主要来源。一般湿热气候条件下，由于微生物对土壤中有机质的氧化分解以及植被根系的呼吸作用会产生大量的,CO,2,与其它有机酸等，从而使水的侵蚀性大大增强，使岩溶更为发育。（,2,）岩石成分及结构的影响，碳酸盐岩是由不同比例的方解石与白云石组成，其中含有泥质、硅质等杂质。而通常情况下，方解石的溶解速度是白云石的两倍，泥质、硅质都是难溶物，故而，对于碳酸盐岩而言，其中方解石的含量越高，泥质、硫质含量越小，则越有利于岩溶的发育；孔隙大且多的生物礁岩，岩溶最为发育，泥晶粒屑碳酸盐岩及泥晶碳酸盐次之；亮晶碳酸盐岩，尤其经重结晶作用而形成的亮晶碳酸盐岩，孔隙度小，最不易溶蚀。,计算题,现有某一水样水化学资料，试求以下问题,该水样的矿化度；该水样的总硬度。,原子量：,Na,：,23.0,、,K,：,39.1,、,Ca,：,40.1,、,Mg,：,24.3,、,Fe,：,55.8,、,Cl,：,35.5,、,S,：,32.1,、,N,：,14.0,、,O,：,16.0,；,H,：,1,；,C,：,12.0,。,计算题,解：（,1,）求矿化度,=(58.5+95.2+42.4+3.2+18.7+616.3-616.3*0.5)*10-3,=0.527g/L,（,2,）总硬度为,