水文地质学期末复习(整理).doc

水文地质学期末复习
1、 水文地质学：以地下水为研究对象，研究地下水在与岩石圈、地幔、水圈、大气圈、生物圈和人类活动相互作用下，其水量与水质在时间和空间上的变化规律，以及对各个圈层产生的影响，并且利用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2、 试概括地下水的功能及其意义
地下水的功能有多种，大体上可以概括为资源因子、地质营力、质灾因子、生物环境因子和信息载体等方面。（然后分点写）
重要的资源：地下水资源是水资源的重要组成部分，是生命之源，用于灌溉、饮用，特别是在我国北方，地下水资源是其最主要的饮水来源；地下水资源是重要的矿产资源，如含有某些特殊元素（溴、碘、钡）的地下水，是良好的工业原料；含水介质储存废物（温室气体、核废料）如水封油；地下水景观是良好的旅游资源（泉水、温泉、湿地）；地下水资源是宝贵的热能资源；地下水还具有储能的功能。（根据题目的分值适当作答）重要的地质营力：地下水是物质与能量传输载体，是良好的溶剂，使得成矿元素迁移、聚集。不可忽视的致灾因子：如矿床开采过程的透水事故，地下水过度开采导致的地面沉降、地裂缝，岩体失稳位移等。活跃灵敏的生态环境因子：生态系统是一个十分复杂的巨系统，而地下水是其中一个非常活跃灵敏的因子，一般而言气候、土壤、水、生物处于一个相互作用的和谐动态平衡状态，一旦地下水遭到破坏，一系列的不良生态环境将层出不穷。如土地沙漠化、盐碱化等
极有价值的信息载体：地下水作为应力的传递者，同时又是在流动，所以地下水水位、水量、水温、水化学成分变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息。如地震预报、地质作用与演变等。
3、 水文循环：发生于大气水、地表水与地表浅层的岩石空隙中地下水之间的水分交换。太阳辐射与重力为驱动，以降水、蒸发、径流而周而复始。
4、 水的地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程
5、 水文循环与地质循环的比较

6、 孔隙度大小、给水能力、透水能力的影响因素
孔隙度的影响因素：松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。
给水能力影响因素：单位体积饱水岩石体在重力作用下自由释出的水的体积称为给水度 。
给水度的大小与岩性、初始地下水位埋藏深度以及地下水位下降速率等因素有关。岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少。颗粒粗大的松散岩石，裂隙比较宽大的坚硬岩石，以及具有溶穴的可溶岩，空隙宽大，重力释水时，滞留于岩石空隙中的结合水与孔角毛细水较少， 理想条件下给水度的值接近孔隙度、 裂隙率与岩溶率。相反，若空隙细小（如粘性土），重力释水时大部分水以结合水与悬挂毛细水形式滞留于空隙中，给水度往往很小。地下水位下降速率重力释水并非瞬时完成，而往往滞后于水位下降；迅速释水时大、小孔道释水不同步，大的孔道优先释水，在小孔道中形成悬挂毛细水而不能释出。
透水能力的影响因素：岩石允许水透过的能力，称为渗透性。决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。（即是影响孔隙度的因素+有效孔隙度）
7、 研究空隙的意义
岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。从而知道空隙中地下水的赋存形式、分布及运动规律，为地下水的研究提供重要的理论依据。
8、 弱透水层：本身不能给出水量，但在垂直层面方向能够传输水量的岩层。如粘土层
9、含水层、隔水层概念的相对性（岩层渗透性能的相对性）
①利用地下水的工作——供水水源（需要水量）A）在利用地下水供水时，某一岩层能够给出的水量较小，对于水源丰沛、需水量很大的地区，由于远不能满足供水需求，而被视为隔水层；B）在水资源匮乏、需水量较小的地区，就可以被视为含水层。②排除地下水的工作——工程防渗（杜绝水量）如某种岩层的渗透性较低，从供水的角度来说，它被视作隔水层；但是从水库渗漏的角度出发，这种渗漏量就不容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。③时间尺度：W == Q*×t == = K ×* I ×w* t④岩石的各向异性：以沉积岩为例，由于不同岩性层的互层，有的层次发育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在顺层的方向上都是透水的。例如，薄层页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。
10、 应用达西定律推断含水层岩性或厚度的变化
达西定律：Q=KIA，Q=VA故V=KI,从图中可以看出，水利梯度在变小，由Q=KIA可知，I在变小，而Q不变，则K或A发生变化。即K变大或A变大，当K变大时，即岩性发生变化，其渗透性变大；当A变大时而岩性不变时，即过水面积变大，即岩性厚度变厚。

11、p41页练习题

同一介质场中存在两个或更多的地下水流动系统时，它们所占据的空间大小取决于以下两个因素：a）势能梯度（I），等于源汇的势差除以源汇的水平距离。势能梯度愈大的流动系统占据的空间也愈大，反之亦然；b）介质渗透性（K），透水性愈好，发育于其中的流动系统所占据的空间也愈大。
12、毛细水的工程危害及防治、
危害：毛细现象对工程有影响1）毛细水的上升可能引起土的沼泽化和盐渍化，对路基与农业经济都有很大影响；2）对于房屋建筑，毛细水的上升会引起地下室过分潮湿；3）当地下水有浸蚀性时，毛细水上升对建筑物和构筑物的基础中的混凝土、钢筋等形成浸蚀作用；4）毛细水的上升是引起路基冻害的因素之一。
防治：①设置砂砾垫层：A）能起隔离层的作用，当地下水通过路基土毛细管上升到砂砾垫层时，因砂砾垫层孔隙较大，形成的毛细管少，控制了地下水的上升数量；B）路基设置在寒冷地区冰冻线以上，基底还有不同深度的路基土受冻，如果在基底设置砂砾垫层，可减少冻胀路基土的厚度从而减轻冻土的膨胀程度，削弱冻胀土的抬拱力。②提高路基填筑高度：选择高路基，提高路基填筑高度，使路基高度超过冰冻线的深度，避免路基上中的毛细水受冻结冰，保证基底不冻。
③基底铺设土工织物：在基地铺设土工织物，使地下水与路基土隔离，并阻断毛细水④设置排水沟、截水沟路基：两侧边内底部低于地下水水位处，设置排水沟和截水沟，降低地下水位，排出地表水，减少路基土含水率，做到防治冻土危害的目的。
13、地下水中的氧气、氮气及二氧化碳的含量及变化（p53页）
能够简单的知道其含量变化及指示意义即可。

14、地温梯度：地下每下降100m所增高的温度
15、溶滤作用及强度的影响因素
水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中。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：如NaCl与SiO2比较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CO2、O2等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力如水中CO2含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。O2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CO2、O2的大气降水和地表水，不断更新含水层中原有的溶解能力已经趋于饱和的水，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最关键的因素。
16、阳离子交替吸附作用及其影响因素
岩土颗粒表面带有负电荷，能够吸附阳离子。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。一、不同的阳离子，其吸附于岩土表面的能力不同，按吸附能力，自大而小顺序为：H+ > Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+离子价愈高，离子半径愈大，水化离子半径愈小，则吸附能力愈大。H+则是例外。二、阳离子交替吸附作用的规模取决于岩土的吸附能力。岩土的吸附能力决定于岩土的比表面积。颗粒愈细，比表面积愈大，交替吸附作用的规模也就愈大。因此，粘土及粘土岩类最容易发生交替吸附作用，而在致密的结晶岩中，实际上不发生这种作用。三、地下水中某种离子的相对浓度增大，则该种离子的交替吸附能力（置换沿途所吸附的离子的能力）也随之越大。

溶滤作用
浓缩作用
定义
水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中。
地下水在蒸发排泄的条件下，水分不断失去，盐分相对浓集，而引起的一系列地下水成分变化的过程
影响因素
岩土本身的性质、岩土中矿物的溶解度、水的溶解能力、水中所含气体的成分与含量、水的流动状况等因素
气候、地下水位、岩土性质
结果
由于溶滤作用时间上的阶段性、空间上的差异性，故而要用历史发展的眼光去分析，往往长期的、强烈的溶滤作用会形成TDS低的富含Ca、Mg等难溶性物质的地下水
由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度（TDS）不断增大。
相同点
其化学成分的变化都与时间尺度、空间尺度密切相关
17、蒸发浓缩作用与溶滤作用的异同

18、河流与地下水的补给关系沿河流纵断面的变化

画出a、b、c、d虚线部分（其中c表示地下水与河流的补排关系随季节而不同，干旱季节地下水补给河流；雨季河水补给地下水）
19、系统：由相互作用和相互依赖（联系）的若干组成部分结合而成的具有特定功能的（有机）整体。
20、系统结构：系统内部各要素相互联系和作用的方式便是系统的结构。
21、试论述地下水含水系统、地下水流动系统及其异同
地下水含水系统：指由隔水或相对隔水岩层（弱透水层）圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。地下水流动系统：指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。

22、地下水动态与均衡的概念
地下水各种要素（水位、水量、化学组分、气体成分、温度、微生物等）随时间的变化，称为地下水动态；某一时段、某一范围内地下水水量（盐量、热量等）的收支状况，称为地下水的均衡。（地下水动态是地下水均衡的外在表现，后者是前者的内在原因。）
23、试比较入渗---径流型动态与入渗---蒸发型动态的异同点
地下水动态类型
入渗-径流型动态
入渗-蒸发型动态
补给-排泄方式
接受降水及地表水补给，以径流方式排泄，蒸发排泄可以忽略
以接受当地降水补给为主，以蒸发方式排泄，径流排泄方式不发育（受气候影响，有时可发生短距离径流）
地下水化学作用
溶滤作用为主
溶滤—浓缩间杂发生
分布气候、地貌特点
不同气候条件的山区及山前
主要分布于半干旱内陆平原及盆地内部
动态特点

地下水埋藏深，年水位变幅大而不均，由大到小
地下水位变幅较小
24、岩溶发育的基本条件（四条）
①、可溶岩存在（碳酸盐岩）②、可溶岩是透水性的③、具有侵蚀性水（Caca3-H2O-CO2体系）④、水的流动（水的流动性越好，岩溶越发育，其是决定性因素）
25、工程地质学：是地质学的分支学科，它研究与工程建设有关的地质问题，并为工程地质服务，属于应用地质学的范畴。
26、工程地质条件：指与工程建筑有关的地质因素的综合。工程地质问题，指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。
27、工程地质学的研究对象及内容（六点）
28、岩石的工程性质
物理性质：密度、相对密度
水理性质：给水度、膨胀性
力学性质：变形
29、岩体组成 结构面
物质成分（岩块）+结构
结构体
结构面的工程意义：ppt蓝色字体为关键字四点

结构面分类 地质成因分类：沉积、岩浆、变质、构造、表生结构面
力学成因分类：张性、剪性结构面