水文地质学基础练习 (答案).docx

《水 文　地　质 学 基 础》
能力拓展练习
班级: 　 　　
学号: 　 　 　
姓名: 　　ﻬ一、阅读以下材料,分别说明A、B两区得气候类型并比较两种气候类型对地下水得影响。
(1)A区处于黄土高原地带,气候变化显著,属 温带大陆季风气候　 　 气候。年平均气温9.9℃,最高气温35℃，最低气温－19.8℃。年降水量分配极不均匀,多集中在六、七、八三个月,多年平均降水量为５6７.２mm,最大年降水量76７.４mm(2003年),最小年降水量385.4mｍ（20０4年）。最大年蒸发量2346.4mｍ,最大冻土深度61ｃｍ。全年风向夏季多东南风，冬季多西北风。
（2)Ｂ区为 温带季风区海洋~大陆性气候 气候，四季分明。据气象站１9５9年1月到199８年11月得观测资料:
年平均气温１3.5℃，月平均最高气温34.３℃（１957年7月),日最高气温41.6℃(1９60年６月21日）,月平均最低气温－9.8℃(1963年1月）,日最低气温-19．4℃(19６４年2月18日),多年来最低平均气温月为1月,平均气温-2℃,平均最高气温月为7月,平均29℃。
年平均降雨量677.17mm,年最大降雨量为1１86、0ｍm(１964年）,年最小降雨量为3４7.９0mm(１９８８年）,日最大降雨量177.1ｍm(1９65年７月9日),降雨多集中于每年得7、8月份。一般春季雨量少,时有春早。年平均蒸发量1728．27mｍ,年最大蒸发量2２2８.２mｍ(１960年),年最低蒸发量１493、0mm（19８4年)。春夏两季多东及东南风, 冬季多西北风, 最大风力８级,平均风速为２．３m／s。历年最大积雪厚度0.1５m,最大冻土深度0、3lｍ。
说明：本题通过实际材料向学生说明气候因素对地下水得影响。
本题主要从降水量、蒸发量等要素说B区比Ａ区降水量丰富，蒸发量小,更有利于地下水形成。
本题中A区实际就是山西省潞安矿区,B区实际就是山东省济宁矿区。
二、下图为某地综合柱状图,请分析各含水层得介质类型,这些含水层就是否可以划分含水层组。
说明:本题主要通过一个实际水文地质柱状图,让学生了解实际情况中含水层与隔水层就是如何划分得,并了解孔隙、裂隙、溶隙三种不同类型得含水层。
本例中,从上到下共划分了8个含水层，可向学生逐一介绍。本例中,一含到四含为孔隙含水层,也可划分为一个含水层组,为第四系松散含水层组;五、六、七含为裂隙含水层，其中六、七含可划分为一个含水层组，为煤系砂岩含水层组。八含为岩溶含水层，其下奥灰也不岩溶含水层。
三、对以下四个表中数据,说明了水文地质学中得哪些理论？
　 　 松散岩石孔隙度数值表
岩石名称
砾石
砂
粉砂
粘土
泥炭
孔隙度
2５～40
25~５0
35~５0
40~７０
8０
　 　　 　 　 　　 松散岩石持水度数值表
岩石名称
粗砂
中砂
细砂
极细砂
亚粘土
粘土
颗粒大小mｍ
2~0、5
0、5～0、25
0、25～0、1
0、1~0、05
0、05～０、00２
＜0、002
最大分子水容度,％
1、5７
1、6
2、73
4、7５
10、8
44、85
　 　　 　 　 　　 常见松散岩石得给水度
岩石名称
粘土
亚砂
粉砂
细砂
中砂
粗砂
砾砂
细砂
中砾
粗砾
平均给水度%
2
７

8
21
2６
２７
25
２5
２3
２２
松散岩石渗透系数经验值
岩性
渗透系数,m/ｄ
岩性
渗透系数,m/d
亚粘土
0、001~0、１０
中砂
5、0~20、0
亚砂土
0、１~0、50
粗砂
20、０~5０、0
粉砂
０、５0～1、0
砾石
5０、0～1５０、0
细砂
1～5、0
卵石
100、0~500、０
说明:
（1） 松散岩土得孔隙度与岩土颗粒大小有关,粒径越小,孔隙度越大;
（2） 岩土得持水度主要就是结合水持水度，与颗粒得比表面积有关,颗粒粒径越小,比表面积越小，持水性越强。
（3） 给水度主要与岩土得孔隙大小有关,岩土得颗粒粒径越大,孔隙越大，给水度越高。
（4） 渗透系数主要也与岩土得孔隙大小有关,岩土得颗粒粒径越大,孔隙越大,渗透系数越大。
(５）渗透系数主要与给水度关系较大，与持水度负相关。
四　
(1）如图示,有一潜水含水层由均质砂组成,隔水底板水平,在平面上水流呈稳定平面流动,潜水面浸润曲线为一下降曲线。请推导该含水层流量公式。（设渗透系数为K,渗透宽度为Ｂ,其它数据如图示）

解:根据达西定律:
设含水层得厚度为h，则单位宽度水流断面积为１、ｈ=h,单位宽度渗流量q为:

分离变量得:　 　 　
由断面１到断面2对上式积分:

得　 　
令S2-S1＝Ｌ得:
如渗透宽度为B，则:
（2)某水库区经过水文地质工作后,得到如图-1所示得水文地质剖面图(均质、稳定得二维流),已知河１水位=４0ｍ，河2水位=35 m,水平隔水底板得标高Z=20m,河间地段长度L=1000m,如在河1修建水库并蓄水至库水位=50m,Ｋ=1０m/d，如无入渗补给，请问蓄水后水库会不会向河2渗漏,渗漏量就是多大？

解:根据条件，本例可用上题单宽流量公式计算
h１=３０m,h２=１５m,Ｌ=1000m、Ｋ=10m/d代入计算得:
=337５ ｍ2/d。
五(1)根据下面流网图,请分析河流与地下水得补给关系。

（2)参照上图,请画出河流补给地下水情况得流网。
说明:
(1)地下水补给河流
(2)与图相反即可
六、根据下表得水化学资料,请写出该水样得库尔洛夫式,画出柯林柱状图，该水样如用布罗茨与阿廖金分类法属于哪一类。
某地地下水化学分析结果表示形式
离 　　 子
Mg／Ｌ
毫克当量／L
毫克当量%
其她成分
阳离子
Ｎａ+Ｋ
９、3
0、40
１6、8
CO2：１1mg/L
总矿化量:
120mg／L
水温:1１℃
流量：２、6L/s
Ca
36、９
１、84
７７、３
Mg
1、7
0、14
5、９
总计
4７、９
2、38
１00、0
阳离子
Ｃｌ
３、９
0、11
4、6
SO4
１、0
0、０2
0、9
ＨCO3
137、5
2、２5
94、5
总计
１4２、4
2、38
１00、0
说明:库尔洛夫式CO0.112M0.12HCO94.53Ca77.3Na+K16.8t11Q2.6

布罗茨分类为②型，矿化度小于1g／L亚型
阿廖金分类法CIICa
七、下表1为某矿一出水点得水质化验表，表2为该矿各含水层得水质特征。请问表2中水质类型就是按什么方法分类得？请将表1水样也按此方法分类，并分析该出水点可能就是哪一个含水层出水。
表2 该矿各含水层水质特征表
含水层
总矿化度
(g/l)
硬 度　 (德国度HO)
水 　质 类 　型
(>25%mgＮ)
水 质 特 征
时代
序号
总
永
暂
负
Q
河水
0、4６
1５
0
15
2
HＣO3－NaＭgCa
总矿化度低，永硬为0,阴离子以HＣO3-为主
一
二
０、43
1３
0
13
６
HCO3-NaCａ
二
0、3９
１7
0
17
３
ＨＣO3－MｇCaＮa
0、47
16
０
16
7
HCO３- NａＭｇＣa
三
0４8
1８
0
18
２
ＨCO3- MgＮaCa
０、5９
１8
0
18
4
HＣO3- NａMgCa
N
四

16
０
SO4Cl－ NaMgＣa
总矿化度较高,总硬高,负硬为0，阴离子以ＳO４＝Cl－为主,阳离子含均＞25%mgN
ＳＯ４Cl-NａCaMｇ
SO4Ｃl- ＭｇNaCa
J
五

17
０
SO4Cl-NaCa
与四含水水质相相近似,但Mｇ++Mg++<25mｇN
P2
六
1、55
16
0
16
5
ClHCO3－Na
永硬为0,负硬高,阴离子以Cl-ＨCO３-为主,阳离子以Ｎａ+为主
1、５5
９～17
0
9~1７
3～11
CｌHＣO3－Na
P1
七

3~１0
０
３~10
2６~６７
ClHCO3-Na
C3
八
１、0４
28
10
18
０
HCO3ＳO４Ｃl－ＮaCa
三个阴离子含量均>2５%mｇN
O2
九
1、２０
3２
1６
16
０
SO４CｌＨＣO3－NaCａMg
各阴、阳离子含量均>2５%mgN
表1　某矿一出水点得水质化验表
取样地点
Ⅱ水平皮带机巷P2+20m
水样编号

取样
日期
20１0、10、２
取样层位
Cｔ
化验编号
S20１０２９６
分析
日期
2010、1０、3
离　　 子 　　 分 析
项 　目
数　　量
单　 位
离 子
每 立 升 中 　含 量
全硬度
47、3２
毫克/升(以ＣaCO３计)
毫克
毫摩尔
毫摩尔(%)
永久硬度
0、00
毫克/升(以CａＣO3计)
阳
离
子
Ｋ＋+Ｎa＋
５２7、6４
22、941
97、98
暂时硬度
47、３2
毫克/升(以CaCO3计）
Ca２+
7、1１
0、177
0、76
负硬度
492、90
毫克/升(以CaＣO３计)
Ｍg2+
７、18
0、295
1、２6
酸度
//

Fe３+
/／
//
/／
碱度
54０、2２
毫克/升（以CaCO3计)
Ｆe２＋
/／
／/
/／
ＰH值
8、67
[H+］
ＮH４＋
//
／/
//
侵蚀ＣO２
//
毫克/升
总计
541、93
2３、413
1００、00
游离CO２
0、00
毫克/升
阴
离
子
CＬ－
1９2、２1
5、422
２7、9７
固定ＣO2
//
毫克/升
SO4
367、97
3、83３
19、77
可溶SｉO2
//
毫克／升
HCO３－
577、4２
９、46３
４8、８2
总固形物
/／
毫克/升
CＯ3２-
４0、０0
0、6６７
３、44
溶解固形物
１4７2、00
毫克/升
NO3-
//
//
//
耗氧量
//
毫克／升
NO２-
/／
//
//
溶解量
/／
毫克/升
总计
1177、60
19、385
100、00
矿化度
／／
毫克/升
说明:表2为舒上路卡列夫分类法。
表1水质类型为:HＣO3Ｃl-Ｎa
为煤系砂岩水。
八、下图为娘子关泉域分布图，请查阅相关资料,分析娘子泉域得补径排关系。

娘子关泉域分布范围
九、如图所示得冲积平原。平原西部以山脉为界，山脉由不透水得花岗岩与石英岩组成,平原东部以一大河为界,山脉与河流间得平原面积为33.７ｋm２，地下水系统由砂质沉积物组成,可瞧做单一潜水含水层。含水层得降水补给为130mｍ/年,几条小溪在山脚处汇入沙质冲击区,也补给地下水系统３00０m３/d。主河流附近有几处泉水,测得总排量为50０0m3／ｄ。泉水完全用于家庭供水,其对含水层得回归流忽略不计。另外，河流有基流,其部分源自河流以西地区,图中已标明，该基流估计为10０00m３/d。试计算该含水层就是否均衡？

答案：收入项(A）包括降水量(Xｆ)、地表水流入量（Ｙｆ)(2分)
支出项（B)包括泉水排泄量(Q1)、潜水向地表水排泄量(Q2)（2分）
Xｆ＝１3０ mm／y(1分）
Yf＝（3００0×365×１０00)÷３3、7×106=3２.4９　mm/ｙ
A= Ｘf+ Yf＝16２.49　mm/y(2分)
Q1=（5００0×365×1000)÷３３、7×106=54.１5 mｍ/y
Q2=(10０00×365×10０0）÷33、7×106=１08.31　ｍｍ/y
B=　Q1 +Ｑ2=１6２.46 mｍ/ｙ（2分)
A≈B，达到平衡
十、北京永定河冲洪积扇(如图)面积约１000Km2,地势西北高，东南低，本区多年平均降水量6３6ｍｍ。
永定河就是区内主要河｀流,现已在三家店被上游水库调蓄并通过引水渠向北京市供水,目前永定河除三家店以下河段直接渗入冲洪积物外，在山区主要经寒武—奥陶系岩溶裂隙水分布区大量入渗并通过构造间接补给第四系含水层（补给量1×１08ｍ3／ａ)。
冲积扇第四系含水层覆盖在第三纪地层之上,北京城区以西(占总面积50％)就是单一得砂砾卵石潜水含水层，降水入渗系数0、６５；城区及其以东地区,为砂砾石、砂层潜水含水层分布区,入渗系数0、35。
基岩水山前侧向补给量１、１5×108m3/a，农田灌溉水得回灌水量0、7５×1０8m3／a。地下水水质以低矿化水得重碳酸盐型为主,矿化度小于1g/l。
试分析说明冲积扇地下水类型、主要补给来源及控制因素并估算总补给量。

(1）冲积扇地下水类型为孔隙水、潜水；（１分)
(2)由题目与条件可知,该洪积扇地下水得主要补给来源有:
①自然降水补给②地表经流补给③基岩水山前侧向补给④人工回灌(2分）
影响各种补给来源得控制因素有:
①岩石得性质②水位与水力关系③岩石成分、渗透系数（3分)
(3)降水补给量Q1＝636*10-3*1０９*(0、65＋０、3５)/２=3、１8*１08m3/ａ
地表径流补给　Ｑ２＝1＊１08m3/a
　 基岩水山前侧向补给　Q３＝1、１5*1０8ｍ3／a
人工回灌　Ｑ４=０、７5＊１０8m３/a
总补给量Q=Q1+Ｑ２+Ｑ3+Q4＝6、０8＊１０8ｍ3／a(4分)