某园区地下水溶质运移模拟应用研究

第六章 地下水的地质作用

第六章地下水的地质作用 教学目的要求：了解地下水、泉、地下热水的概念及特征；掌握地下水的赋存、运动及类型；初步掌握地下水潜蚀作用、沉积作用的基本原理和特征。 教学重点及难点：重点是地下水的赋存、运动及类型和地下水的潜蚀作用、溶蚀现象；难点是的地下水的溶蚀和沉淀过程。 第一节地下水概述 ——是指地表以下的岩石孔隙中或土层里的水，称为地下水。 地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水、原生水等。 一、地下水的赋存及运动条件 ——岩石或土层允许水透过的性能称为透水性。 地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。空隙包括孔隙（岩石颗粒之间的空隙）、裂隙（岩石的裂缝）和洞穴（可溶性岩石受溶蚀后形成的孔洞）。 岩石孔隙度越大，含水量越大，透水性越好；孔隙度越小，含水量越少，透水性越差。因此自然界的岩石可分为透水层和不透水层：透水层——能够透过地下水的岩层。主要有：砂岩层、沙砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。其中储满地下水的部分称为含水层。 不透水层——不能透过地下水的岩层。主要有：粘土、页岩、岩浆岩、变质岩等。 不透水层对地下水的运动起着阻隔作用，又称为隔水层。

两者之间过渡类型称为半（弱）透水层。如泥岩、亚粘土、黄土等。 二、地下水的类型 地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水。 1.包气带水（土壤水） ——从地面到地下水面（潜水面）之间的地带（包气带、不饱和带）所含的非重力地下水，以气态水、吸着水、薄膜水和毛细水等状态存在。 2.潜水 ——埋藏在地面以下，在第一个隔水层之上，具有自由表面的重力水，称为潜水。 潜水的表面称为潜水面，随地形起伏而变化，具有潜水流。同时因季节变化而升降，雨季、旱季潜水面的不同而形成一个暂时饱和带。 3.层间水 ——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层中的水。 承压水——当两个隔水层之间的含水层被水充满时，就是有了一定的静压力，称为承压水。 自流井——当打井凿穿上部隔水层时，如果承压水的静水压力所达到的水头高度超过井口地面时，则自行喷溢出地表，形成自流井。自流井最适宜的构造类型为向斜盆地和单斜构造。自流水坟地可以分为三个区：补给区、承压区和排泄区。在承压区形成自流井，在排泄区形成上升泉。

地下水动力学习题与答案(1)

《地下水动力学》 习题集 第一章渗流理论基础 一、解释术语 1. 渗透速度 2. 实际速度 3. 水力坡度 4. 贮水系数 5. 贮水率 6. 渗透系数 7. 渗透率 8. 尺度效应 9. 导水系数 二、填空题 1．地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。通常把具有连通性的孔隙岩石称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为骨架。多孔介质的特点是多相性、孔隙性、连通性和压缩性。 2．地下水在多孔介质中存在的主要形式有吸着水、薄膜水、毛管水和重力水，而地下水动力学主要研究重力水的运动规律。

3．在多孔介质中，不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是无效的，但对贮水来说却是有效的。 4. 地下水过水断面包括_空隙_和_固体颗粒_所占据的面积.渗透流速是_过水断面_上的平均速度，而实际速度是_空隙面积上__的平均速度。 在渗流中，水头一般是指测压管水头，不同数值的等水头面(线)永远不会相交。 5. 在渗流场中，把大小等于_水头梯度值_，方向沿着_等水头面_的法线，并指向水头_降低_方向的矢量，称为水力坡度。水力坡度在空间直角坐标系中的 三个分量分别为_ H x ? - ? _、 H y ? - ? _和_ H z ? - ? _。 6. 渗流运动要素包括_流量Q_、_渗流速度v_、_压强p_和_水头H_等等。 7. 根据地下水渗透速度_矢量方向_与_空间坐标轴__的关系，将地下水运动分为一维、二维和三维运动。 8. 达西定律反映了渗流场中的_能量守恒与转换_定律。 9. 渗透率只取决于多孔介质的性质，而与液体的性质无关，渗透率的单位 为cm2或da。 10. 渗透率是表征岩石渗透性能的参数，而渗透系数是表征岩层透水能力的参数，影响渗透系数大小的主要是岩层颗粒大小以及水的物理性质，随着地下水温度的升高，渗透系数增大。 11. 导水系数是描述含水层出水能力的参数，它是定义在平面一、二维流中的水文地质参数。 12. 均质与非均质岩层是根据_岩石透水性与空间坐标_的关系划分的，各向同性和各向异性岩层是根据__岩石透水性与水流方向__关系划分的。

地下水溶质运移第六章

六、对流—弥散模型的应用 六 水质模研究的般程 1、水质模型研究的一般过程 2、地下水污染问题 3、海水入侵问题与海水入侵中的阳离子交换问题 4、咸水、卤水入侵问题 5、非饱和带水分和养分联合运移模型

水质模型研究的般过程 1、水质模型研究的一般过程 1）确定目的任务： 最常见的问题有： 地下水污染趋势的分析、预测，提出相应对策； 地下水污染趋势的分析预测提出相应对策； 估计废水排放和废物堆对地下水可能造成的污染； 估计农药、化肥及污水灌溉对地下水可能造成的污染； 研究人工回灌对地下水水质的影响； 沿海地区海水入侵淡水含水层问题； 咸水、卤水入侵问题，内陆地区咸水对水源地入侵可能性分析； 核废料处置库的安全评价； 尾矿库渗漏对地下水水质影响分析； 地表水污染对地下水水质的影响等。

不同的问题会提出不同的任务，如： 确定污染区范围，预防地下水或水源地进一步被污染； 根据地下水水质及其发展趋势，指导新井布置； 规定人工回灌水的水质标准； 指导生活垃圾和工业废弃物堆放地、核废料处置库位置的选定； 预计已被污染的含水层天然净化所需时间等。 确定滨海含水层、滨卤水体淡水含水层的开采强度和开采井的合理布局以避免海水入侵或咸水入侵的进一步扩展； 为政府有关部门提供污染防治对策等。 目的、任务、研究区确定后，选定模拟的溶质，提出对结果的精度要求。 2 ）野外调查和资料收集并确定模型确定相应的数值方法 36th 3）选择并确定模型，确定相应的数值方法

4）现场试验 布置长期观测网进行观测；进行必要的抽水试验、弥散试验。 5）编制程序、整理数据 如二维对流——弥散模型需要输入下列数据： 含水层的边界的形状、厚度、顶底板高程等； 初始水头场、溶质初始浓度场（通过插值得到各结点的初始水头 初始水头场溶质初始浓度场（通过插值得到各结点的初始水头 和初始浓度）； 抽（注）水井的位置、流量和水质，河流和地表水体的位置、 补给量和水质，污染源的位置、水质等； 与相邻含水层及地表水之间的水力联系； 各种水文地质参数孔隙度渗透系数贮水系数给水度 各种水文地质参数（孔隙度、渗透系数、贮水系数、给水度、 降水入渗系数、纵向弥散度、横向弥散度、分子扩散系数等）的估计值； 水头和溶质浓度的长期观测资料； 野外试验资料（包括试验期间的水头、水质的观测资料）； 有关水流模型、对流—弥散模型各类边界条件的资料等。

最新地下水动力学其它计算题

地下水动力学其它计 算题

第二章计算题 1. 在厚度不等的承压含水层中，沿地下水流方向打四个钻孔（孔1、孔2、孔3、孔4），如图2—1所示，各孔所见含水层厚度分别为：M 1=14.5，M 2=M 2. 图2—2所示，作侧河水已受污染，其水位用H 1表示，没有受污染的右侧河水位用H 2表示。（1）已知河渠间含水层为均质、各向同性，渗透系数未

图2—2 3. 为降低某均质、各向同性潜水含水层中的底下水位，现采用平行渠道进行稳定排水，如图2—3所示。已知含水层平均厚度H 0=12m ，渗透系数为16m/d ，入渗强度为0.01m/d 。当含水层中水位至少下降2m 时，两侧排水渠水位都为H=6m 。试求：（1）排水渠的间距L ；（2）排水渠一侧单位长度上的流量Q 。 H 2=5m ，两河间距l=500m ，含水层的稳定单宽流量为1.2m 2/d 。在无入渗补给量的条件下，试求含水层的渗透系数。 5. 水文地质条件如图2—4所示。已知h 1=10m ，H 2=10m ，下部含水层的平均1=2m/d ，下层的渗透

图2—4 6. 在砂砾石潜水含水层中，沿流向打两个钻孔（A和B），孔间距 l=577m，已知其水位标高H A =118.16m，H B =115.16m，含水层底版标高为 106.57m。整个含水层分为上下两层，上层为细砂，A、B两处的含水层厚度分别为h A=5.19m、h B=2.19m，渗透系数为3.6m/d。下层为粗砂，平均厚度 M=6.4m，渗透系数为30m/d。试求含水层的单宽流量。 7. 图2—5所示，某河旁水源地为中粗砂潜水含水层，其渗透系数为 100m/d。含水层平均厚度为20m，给水度为0.002。以井距30m的井排进行取水，井排与河水之距离l=400m。已知枯水期河平均水位H1=25m，井中平均水位 H W =15m。雨季河水位瞬时上升2m，试求合水位不变情况下引渗1d后井排的单宽

第二章地下水运动的基本微分方程及定解条件

第二章
一、填空题 1．渗流连续方程是 现。
地下水运动的基本微分方程及定解条件
在地下水运动中的具体表 。
2．试写出在忽略含水层骨架压缩情况下的地下水连续方程 3．地下水运动基本微分方程实际上是 时间内从 层在单位时间 方向和 。 、
方程，方程的左端表示单位
方向进入单元含水层的净水量， 右端表示单元含水
4．地下水平面二维、三维流基本微分方向的数学意义分别表示渗流区内 的渗流规律， 它们的物理意义分别表示任一 5．裘布依假设的要点是 直的，流线 体含水层。 7．贮水率的物理意义是：当水头 中由于水 是 ，后者是 ，以及介质骨架的 ，二是释放出 水量。 、 以及 。 时，从 ，而释放（贮存）的 含水层 水 不同，前者 以及没有 。 ，高等于 柱 的水量均衡方程。 是铅 ，实际上意味着
6．单位面积（或单位柱体）含水层是指
量。贮水系数与贮水率比较，主要差别有两点：一是含水层 水量，后者则完全是 二、判断题 1．对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。（ 2．贮水率 μt=ρg (α+nβ)也适用于潜水含水层。（ 3．贮水率只用于三维流微分方程。（ ） ）
不同，前者有疏干重力水和弹性
8．在渗流场中边界类型主要分为
）
4．贮水系数既适用承压含水层，也适用于潜水含水层。（ （ ） 6．潜水含水层的给水度就是贮水系数。（ ）
）
5．在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是一个常数。
7．在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中。在补给期时，给水 度 μ 大，水位上升大，μ 小，水位上升小，在蒸发期时，μ 大，水位下降大，μ 小，水位下降小。（ ）

地下水动力学(全)

地下水动力学复习资料 名词解释 1. 地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石、和喀斯特岩石中运动规律的科学。它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量和质量上进行定量评价和合理开发利用，以及兴利除害的理论基础。。 2.流量:单位时间通过过水断面的水量称为通过该断面的渗流量。 3.渗流速度:假设水流通过整个岩层断面（骨架+空隙）时所具有的虚拟平均流速，定义为通过单位过水断面面积的流量。 4.渗流场:发生渗流的区域称为渗流场。是由固体骨架和岩石空隙中的水两部分组成。 5. 层流:水质点作有秩序、互不混杂的流动。 6. 紊流:水质点作无秩序、互相混杂的流动。 7. 稳定流与非稳定流:若流场中所有空间点上一切运动要素都不随时间改变时，称为稳定流，否则称为非稳定流。 8.雷诺数:表征运动流体质点所受惯性力和粘性力的比值。 9.雷诺数的物理意义:水流的惯性力与黏滞力之比。 10.渗透系数:在各项同性介质（均质）中，用单位水力梯度下单位面积上的流量表示流体通过孔隙骨架的难易程度，称之为渗透系数。 11. 流网：在渗流场中，由流线和等水头线组成的网络称为流网。 12.折射现象:地下水在非均质岩层中运动，当水流通过渗透系数突变的分界面时，出现流线改变方向的现象。 13.裘布依假设：绝大多数地下水具有缓变流的特点。 14.完整井:贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。 15. 非完整井:未揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。 16.水位降深:抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值。 17.水位降落漏斗:抽水井周围由抽水（排水）而形成的漏斗状水头（水位）下降区，称为降落漏斗。 18.影响半径:是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。 19.有效井半径:由井轴到井管外壁某一点的水平距离。在该点，按稳定流计算的理论降深正好等于过滤器外壁的实际降深。 20.井损水流经过滤器的水头损失和在井内向上运动至水泵吸水口时的水头损失，统称为井损。 21.水跃:在实验室砂槽中进行井流模拟实验时发现，只有当井中水位降低非常小时，抽水井中的水位与井壁外的水位才基本一致，当井中水位降低较大时，抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象。

地下水动力学第二章习题

第二章区域地下水流问题总结及习题 一．基本概念 潜水回水、河渠引渗回水（回灌）、浸润曲线、浸润曲线方程、单宽流量公式、分水岭、分水岭位置表达式 二．基本要求 掌握有、无入渗补给情况下潜水向河渠的稳定运动特点及相应的浸润曲线方程、分水岭运动规律及位置表达式、山间盆地问题及浸润曲线方程；掌握承压水一维稳定流含水层底板倾斜时水头分布曲线方程的推导；了解地下水向河渠的非稳定流浸润曲线及单宽流量方程；了解相关公式在解决水库区地下水回水、农田灌渠的合理间距计算及灌溉条件下地下水位动态预报等问题方面的应用。 三．习题 1.在水平分布的潜水含水层中，沿流向相距1000m打两孔，已知孔1、孔2的水位标高分别为3 2.5m和25.2m，含水层底板标高平均为12m，含水层的渗透系数为7.5m/d，含水层的宽度为150m。求含水层的单宽流量和总流量，并绘制水位降落曲线（每隔100m计算一个数值）。 2.在等厚、多层、水平分布的承压含水层中，沿地下水流向打两个钻孔（孔1、孔2）。已知：孔1，孔2的水位标高分别为119.42m、117.42m，两孔间距为250m，含水层的宽度为80m，各层的含水层厚度和渗透系数自上而下分为M1=4.18m、M2=1.10m、M3=0.70m、M4=5.50m、M5=0.60m、K1=0.002m/d、K2=31.00 m/d、K3=0.04 m/d、K4= 0.98m/d、K5= 2.50m/d，试求含水层的天然流量。 3.宽度为1的带状潜水含水层，位于两条河流之间，含水层底板水平，入渗补给量W=820mm/a，渗透系数K=6m/d，两河间距l=2855m，两河的稳定水位在隔水顶板以上分别为：H1=18.8m，H2=27.4m。试求：（1）画出潜水面；（2）流入每条河中的流量及潜水位的最大高度；（3）分析该潜水含水层中有无Dupuit假定不成立的区域，为什么？ 4.在砂砾石潜水含水层中，沿流向打两个钻孔（A和B），孔间距l=577m，已知其水位标高HA=118.16m，HB=11 5.16m，含水层底板标高为10 6.57m。整个含水层分为上下两层，上层为细砂。A、B两处的含水层厚度分别为hA=5.19m、hB=2.19m，渗透系数为3.6m/d。下层为粗砂，平均厚度M=6.4m，渗透系数为30m/d。试求含水层的单宽流量。 5.某农田拟用灌渠进行引渗，已知引灌前渠水位与潜水位相同，其平均水位为h0=8m（以含水层底板算起），渗透系数为10m/d，给水度为0.04。设计灌渠水位瞬时抬高1.5m后，使地下水位在一天内最小抬高0.3m。试求灌渠的合理间距。 6.某河间地块问题如下图所示，左河与右河的间距为L，左河水位h1，右河水位h2，地下水均匀补给强度为w。含水层为均质各向同性介质，渗透系数为K。考虑左河与右河之间地下水发生稳定流的情况，根据Dupuit假定可以得到以下计算潜水面水位h(x)的公式：(1) 距离左河边界x处的单宽流量为(2) 进行以下分析计算： (1) Dupuit假定的含义和适用条件。 (2) 如果h1=h2=20 m，L=1500 m，w=2 mm/d，K=12 m/d，推算地下分水岭的位置和水位。 (3) 如果h1降低至h1=15 m而其它条件不变，地下分水岭如何移动？ (4) 左河水位降低至h1=15 m之后地下水再次达到稳定状态，请推算出右侧河流从河间地块接受的地下水补给，即单宽流量。

02第二章 地下水资源调查

第二章地下水资源调查 第一节地下水资源调查的目的、任务及工作步骤 一、地下水资源调查的目的与任务 地下水资源调查又称水文地质调查，其目的是查明天然及人为条件下地下水的形成、赋存和运移特征，地下水水量、水质的变化规律，为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供所需的资料。 虽然地下水资源调查的任务，视不同的用途和不同的精度要求而定，但都应查明地下水系统的结构、边界、水动力系统及水化学系统的特征，具体需查明下面3个基本问题： 1）地下水的赋存条件。查明含水介质的特征及埋藏分布情况。 2）地下水的补给、径流、排泄条件。查明地下水的运动特征及水质、水量变化规律。 3）地下水的水文地球化学特征。不仅要查明地下水的化学成分，还要查明地下水化学成分的形成条件。 地下水资源调查是一项复杂而重要的工作，其复杂性是由地下水自身特征所确定的。地下水赋存、运动在地下岩石的空隙中，既受地质环境制约又受水循环系统控制，影响因素复杂多变，因此地下水资源调查需要采用种类繁多的调查方法，除采用地质调查方法之外，还

要应用各种调查水资源的方法，调查工作十分复杂。地下水资源调查又是一项基础性工作，其成果为国民经济发展规划及工程项目设计提供科学依据，为社会经济可持续发展及生态和环境保护服务，是一项极为重要的工作。这就要求地下水资源调查人员既要掌握地下水的基本理论并具有较高水平的专业知识，又要熟练掌握地下水资源调查的基本方法，还要熟悉一些非专业的技术在地下水资源调查中的应用方法。 二、地下水资源调查工作的步骤 地下水资源调查工作一般分三步进行，即准备工作、野外工作和室内资料整理工作。 （一）准备工作 准备工作包括组织准备、技术准备及物资后勤管理工作准备，而其核心是技术准备工作中调查设计书的编写。 1．地下水资源调查设计书的定义 设计书是调查工作的依据和总体调度方案，是完成地下水资源调查工作的关键环节，在编写设计书之前应充分收集、整理、研究前人资料，如水文、气象、地理、地貌、地质及水文地质等资料，根据现有资料，确定调查区的研究程度，对调查区水文地质条件和存在问题有初步认识。 当缺乏资料或资料不足时，应组织有关人员进行现场踏勘，获得编制设计书所需的资料。

地下水动力学试题库完整

《地下水动力学》试题库 地下水动力学课程组 石家庄经济学院 2006年3月8日 前言 地下水动力学是我校水文与水资源工程专业、环境工程专业专业的一门重要的专业基础理论课。学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论，能初步运用这些基本理论分析水文地质问题，并能建立相应的数学模型和提出适当的计算和模拟方法，对地下水进行定量评价。 《地下水动力学试题库》不仅用于考核学生的学习情况，而且对学生的学习内容、学习方法有一定的引导作用。因此，地下水动力学试题库内容紧紧围绕教学大纲要求，并考虑了以下几点：第一，以基本概念和基本理论为主；第二，正确地理解水文地质概念，避免死板地套用；第三，地下水与环境有着密切联系，必须结合具体的自然地理地质条件，用系统观点考察众多因素对地下水的综合影响；第四，不能满足于字面上的理解，而应勤于思索，弄清实质。 本次地下水动力学试题库的建立，涉及书内全部内容，因此，覆盖面宽。同

时，考虑到教学的重点和难点，在重点章节和重点内容上题量偏重。全库共有试题251题。为综合考察学生对基本概念和基本理论的掌握情况，以及对课本内容的理解和综合能力，共包含五种题型，分别为：名词解释、填空题、判断题、问答题和计算题。 由于编者水平有限，错误之处在所难免，敬请读者批评指正。 编者 2005年12月 目录 第一章渗流理论基础 (1) 第二章地下水向河渠的运动 (9) 第三章地下水向完整井的稳定运动 (12) 第四章地下水向完整井的非稳定运动 (16) 第五章地下水向边界附近井的运动 (18) 第六章地下水向不完整井的运动 (21) 第七章地下水运动中的若干专门问题 (22) 参考文献 (23) 第一章渗流理论基础 一、解释术语 1. 渗透速度 2. 实际速度 3. 贮水系数

地下水溶质运移理论及模型读书报告

《地下水溶质运移理论及模型》读书报告 0、前言 本书作者陈崇希教授，浙江温州人士，生于1933年10月，1956年毕业于北京地质学院水文地质及工程地质专业。教授、博士生导师。现任中国地质大学环境地质研究所所长。《水文地质、工程地质》、《勘察科学技术》与《地球科学》杂志编委。湖北省地质学会名誉理事。长期从事地下水渗流理论，地下水数值模拟技术，地下水资源评价与管理，地质环境保护及地质灾害防治等方面的教学与科研工作；主持过“五五”、“八五”、“九五”国家科技攻关，国家自然科学基金等各类的科研项目31项；以第一作者身份获奖的有：省部级科技进步三等奖2项，二等奖3项，部优秀教材2等奖1项，国家科技进步三等奖1项。独著或以第一作者合作的著作有《地下水动力学》、《地下水流动问题数值方法》、《地下水溶质运移理论及模型》、《地下水混合井流的理论及应用》和《地下水不稳定井流计算方法》等七部，发表的论文有《用数值一解析法预测毛里塔尼亚伊迪尼水源地地下水开采动态》、《滨海多含水层系统地下水开采――水环境系统若干问题》等40余篇。1997年获地质矿产部“八五”科技工作有突出贡献先进个人。1992年获政府特殊津贴。培养硕士生18名，博士生13名。是中国地质大学211工程建设《地质环境保护及地质灾害防治》学科群的首席科学家。 该书是陈教授在“多孔介质水动力弥散理论及水质模型”的讲稿基础上修正补充而成，分7章进行叙述。《地下水溶质运移理论及模型》书中主要分三个方向：水动力弥散（微分）方程、水动力弥散（微分）方程的解及水动力弥散系数的计算。通过对本书的阅读，现就关于水动力弥散方程的解的做一下简单介绍。 水动力弥散方程的解法主要分为水动力弥散方程的解析解法和数值解法。本书第四章，重点介绍以基本解为基础，给出一、二、三维的解析解；第六章介绍了数值解，主要是利用有限差分和有限元法来求一、二维的解，并给出一些修

6第6章 地下水

第6章地下水环境影响分析 6 .1 地下水环境质量现状监测与评价 6.1.1地下水环境现状监测点的布设 根据该项目周围地表水的情况、项目特点及环境影响评价的要求对地下水现状监测进行布点，目的是通过监测评价，了解该项目周围地下水的水质现状，为项目建设的环境现状提供背景依据。本次地下水评价在国家庄、齐家庄、郑家庄、西磁窑和华阳集团废水综合生化处置出水排入海子河的排放口下游1000米处共设5个地下水现状监测评价点。具体监测井点位置见表6-1和图5-1环境质量现状监测布点图。 表6-1 地下水现状监测布点情况 序号监测点位置距本项 目方位 距本项目 距离，m 埋深， m 井深， m 设置意义 1 国家庄N 260 45 120 了解项目区附近地下水现状 2 齐家庄NW 3200 50 120 了解项目区周围地下水现状 及地下水流向 3 郑家庄NW 1800 48 120 了解项目区周围地下水现状 及地下水流向 4 西磁窑SE 1200 4 5 105 了解项目区周围地下水现状 及地下水流向 5 华阳集团废水 入海子河排污 口下游1000m NW 1000 -- -- 了解项目区周围地下水现状 及地下水流向 6.1.2 监测评价因子 根据工程产生的废水水质特点和周围环境状况，地下水监测评价项目确定为：pH、总硬度、氨氮、高锰酸盐指数、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、细菌总数、总大肠菌群、苯酚、甲醛、硫酸盐等12项。 6.1.3 监测分析方法 监测方法按《环境监测技术规范》和《水和废水监测分析方法》第四版国家标准监测方法进行。监测项目及具体监测方法见表6-2。

表6-2 地下水监测项目及分析方法 监测项目分析方法分析方法标准最低检出限pH 玻璃电极法GB/T6920-86 0.02pH单位总硬度EDTA滴定法GB7477-87 0.05 mg/L 氨氮纳氏试剂比色法GB/T7479-87 0.05 mg/L 高锰酸盐指数酸性法GB11892-89 0.5 mg/L 硝酸盐离子色谱法《水和废水监测分析方法》 （第四版） 0.08 mg/L 亚硝酸盐盐酸萘乙二胺分光光度法GB/T7493-87 0.003 mg/L 氯化物硝酸银滴定法GB/T11896-1989 0.003 mg/L 甲醛水质甲醛的测定乙酞丙酮 分光光度法 GB/T 13197-1991 0.05 mg/L 细菌总数生活饮用水标准检验方法 微生物指标 GB/T5750.12-2006 1cfu/ml 总大肠菌群生活饮用水标准检验方法 微生物指标 GB/T5750.12-2006 2MPN/100mL 苯酚液相色谱法水和废水监测分析方法0.5μg/L 硫酸盐离子色谱法HJ/T84-2001 0.08 mg/L 6.1.4 监测结果 地下水现状监测分别由宁阳县环境监测站和山东省分析测试中心进行，其中宁阳县环境监测站监测指标为：pH、总硬度、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物，监测时间为2009年9月9日，一次性采样，单独分析；山东省分析测试中心监测指标为：细菌总数、大肠菌群、甲醛、苯酚和硫酸盐，监测时间为2009年9月13日，一次性采样，单独分析。监测结果见表6-3。 6.1.5 评价标准与评价方法 评价标准执行《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中的Ⅲ类标准。见表6-4。

(整理)地下水动力学习题及答案

习题二 裘布依微分方程的应用 1．在均质、各向同性的岩层中，地下水为稳定的二维流动，且无入渗、无蒸发(W=0)。试判断下列两图(习题6—1图a 、b)的水头线形状是否正确?并用裘布依微分方程 ()dH dH q Kh Q KA dS dS =-=-或证明。 2．以下各图(习题6—2图)所示的含水层均为无入渗、无蒸发(W=0)的二维稳定流动。岩层为均质各向同性。试根据裘布依微分方程和水流连续性原理证明两钻孔间的水头线 形状．并诈确地绘在图卜(标明是凹形、凸形或直线)。 3．如习题6—3图a 、b 所示为均质、各向同性的承压含水层，厚度沿流向变化(见习题6—3图a 中的l 、3、5段分别为等厚含水层，且1、5段的厚度相等)，地下水为稳定的二维流动。试应用习题6—2相同的原理，正确地画出承压含水层的水头线，并标明形状(凹形、凸形或直线)。

习题三 均匀稳定入渗的潜水二维流动 1．某水库区经过水文地质工作后，得到如习题7—1图所示的水文地质剖面图(均质、稳 定的二维流)，已知河l 水位H 1=40m,河2水位H 2=35 m ，水平隔水底板的标高Z=20m ，孔3的水位H 3=41.28m 。河间地段长度l=1 000m ，孔3至河l 距离l 1=l00m 。 (1)如在河1修建水库并蓄水至库水位H ， 1=5000 m ，该水库是否会向邻谷渗漏?(渗透系数K 值和入渗强度W 未知，假定大气降水入渗强度是均匀和稳定的) (2)若K=10 m ／d ，问水库与地下水问的补给量为多少? (3)若入渗停止，水库是否会渗漏?若渗漏，求其渗漏量。

2．习题7一l图所示的河间地块，河l蓄水后H， 1远大于河2水位H 2 .有人说：该河问地 块若无人渗补给，水库一定向河2渗漏；但若有入渗补给，则水库就不会向河2渗漏，你认为这句话正确吗? 3．习题7—1图条件下，若存在分水岭，试说明分水岭处断面的水力特征(水力梯度，通 过该断面的流量等)。用水均衡法推导出计算分水岭位置的公式。 4．确定河l库水位的极限高度(不造成水库渗漏的最高水位)。为确定该值，野外工作需 要收集什么资料? 5．习题7—1图所示的条件，若改变河间地块含水层的K值，当有入渗补给和无入渗补给这两种不同条件下的水头线是否都发生变化? 习题四非均质含水层中地下水的稳定流动1．在习题8—1图a、b所示的承压含水层中，试画出两钻孔之间的水头线，并说明理由。

区域地下水溶质运移随机理论的研究与进展_杨金忠

区域地下水溶质运移随机理论的研究与进展 杨金忠　蔡树英　叶自桐 (武汉水利电力大学　武汉430072)摘　要　在总结近年来国内外区域地下水溶质运动研究的基本理论、方法和部分成果的基础上, 论述了溶质在大区域运动的主要影响因素为区域介质的空间变异性。首先总结了野外条件下饱和 介质和非饱和介质土壤渗透性能的空间变异性结果,由于野外渗透介质严重的空间变异性,研究 溶质在野外条件下的运动采用了随机理论方法。基于La gr ange 方法和Euler 方法,研究结果表明, 在渗透系数为对数正态二阶平稳及一阶扰动近似条件下,平均浓度满足对流-弥散方程,方程中宏 观弥散度决定于介质渗透性能的统计特征,总结了一系列宏观弥散系数的表达形式,在此基础上, 指出了需要进一步研究的问题。 关键词　区域　地下水　随机理论　溶质运移　空间变异性 分类号　P 641.2 多年来,人们对溶质在多孔介质中的运动进行了大量理论和实验研究[5～7,42],研究结果表明,溶质在均匀多孔介质中运动满足以下形式的对流-弥散方程: c t = x i [ d ij c x j ]- x i [V i c ]+ (1) 式中　d ij 为水动力弥散系数;V i 为地下水孔隙流速;c 为地下水中污染物的浓度; 为由于溶质的吸附、沉淀、化合、分解等作用而引起的单位时间内单位体积含水层溶质质量的变化。水动力弥散系数可以表示为 d ij = T V ij +( L - T )V i V j V (2) 式中 L 、 T 分别为纵向和横向孔隙尺度弥散度,是仅与介质特性有关的参数。大量室内弥散试验测量结果表明[23,29],纵向弥散度一般为毫米的量级,称为孔隙尺度的水动力弥散作用。但将以上弥散理论应用于大区域或野外溶质运动的预测和分析时发现,野外所得到的弥散度远大于实验室内测量结果,两者相差几个数量级,野外得到的弥散度值随所研究问题尺度的增大而增大,并随溶质运移时间而增大,弥散度不是常数 [29]。这就进一步促使人们研究以上 所述弥散理论在野外条件下的可应用性问题。 本文分析和讨论了近年来大区域多孔介质中溶质运移的基本理论、方法和研究成果,并对今后在此领域的研究提出一些看法。 　第9卷第1期 　1998年3月　水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vo l.9,N o.1 M ar.,1998 收稿日期:1996-6-16;修改稿日期:1996-10-15。*自然科学基金和霍英东教育基金的资助(N o.59379404)。

第六章 地下水向不完整井的运动

第六章地下水向不完整井的运动 一、填空题 1．根据过滤器在含水层中进水部位的不同，将不完整井分为：_________，_________和_________三类。 2．实验证明，在r<1.5M(M为含水层)范围内，地下水流是______，而在此范围以外，水流为______，因此，在二维流区可按______的方法确定水文地质参数。 3．不完整井的流量与过滤器在含水层中的位置有关。当过滤器位于_________时，流量最大，而当过滤器______________时，流量最小。 4．研究不完整井的主要方法是_________和_________。 5．就地下水动力学来说，空间汇(源)点可以理解为_________________。 6．不完整井附加阻力的变化与_________、_________和_________有关。 7．不完整井的水位降深值是由______________和______________两部分组成的。 8．处于同一位置而不完整程度不同的两观测孔，其水位降深_____；甚至远处观测孔的水位降深比近处的____。 9．对不完整抽水井来说，过滤器越长则三维流的范围就_____。 10．不完整井的降深要____________同样条件下完整的降深。 11．在相同条件下，不完整程度(L/M)大的井流量要____________不完整程度小的井流量。当L/M=1时，流量达到_________。 12．对于井壁进水的承压不完整井，可用无数个_________来近似代替过滤器的作用。 13．不完整抽水井附加阻力系数的变化与计算断面到抽水井的距离r有关，其值随r的增大而_________。 二、判断题 1．不完整井流的降深比同样条件下完整井的降深要小。（）

第六章 地下水向不完整井的运动

第六章 地下水向不完整井的运动 §1地下水向不完整井运动的特点 一、不完整井的分类 井底进水，井壁进水，井壁和井底进水 二、地下水向完整井运动的特点 1. 完整井为二维流，不完整井为三维流。 2. 在其它条件相同时，不完整井的流量小于完整井的流量。由于流线弯曲，阻力大的缘故。 3. 过滤器的位置不同，影响着含水层中水流的状态，所以计算时，必须考虑过滤器的位置。 §2地下水向不完整井的稳定运动 一、半无限含水层中的不完整井 1. 井底进水的承压水不完整井 井底进水的不完整井如图，井刚刚揭穿含水层顶板，这时的地下水如图，流线为径向直 线，等水头面是半个同心球面。在球坐标中则为一维流。为汇流。 如果我们能够算得，沿整个球形边缘流入球心的水量，那么沿半个球形边缘流入球心的量为： Q ′的计算： 设离汇点距离为ρ处的降深为S ，过水断面面积A=4πρ2，流向汇点的渗流量Q ′，则 有： 分离变量，得： 对上式积分 2 Q Q '= 2 4πρρ?'d ds K Q ρ ρπd K Q ds 24' -=?? '- = R s d K Q ds ρ ρ ρ π2 4

得： 当ρ=r w 时，s=s w ，代入上式得： 式中：s w =H 0-h w 为井中水位降深； 2. 井壁进水的承压水不完整井 井壁进水的过滤器不在是一个点而是无数个汇点组成的一条汇线。如图。设过滤器的长 度为l （l=z 2－z 1），抽水井流量为Q ，则单位过滤器长度上流量为：Q/(z 2-z 1) 在过滤器上取一微小汇线段Δηi 视为空间的汇点，流向该点的流量： 在此汇点作用下，相距ρ1的点A 所产生的降深为，则： 此是无限含水层汇点Δηi 在P 点产生的降深。 对于半无限含水层，含水层底是无限的，过滤器距顶界较近，如图（上），我们应考虑隔水顶板对汇点的影响，用镜像法处理。所以A 点的降深 由图知 代入上式，得： 汇线对点产生的总降深，对上式从z 1到z 2积分，得： 当过滤器与隔水顶板相接时，z 1=0，z 2=l ，上式为： 由于是非完整井，过水断面非圆柱面，而是椭圆球面，这与圆柱形的过滤器的过水面不同，所以计算流量时用下式： ??? ? ??-'= R K Q s 114ρπρ πρπρK Q s K Q s R 24= ∴'= ∴ >> w w s Kr Q π2=i i z z Q Q η?-= ?1 2() i i i z z K Q K Q s ηρπρπ?-= ?= ?1211 44() ()()i i i i z z K Q z z K Q z z K Q s ηρρπηρπηρπ???? ? ??+ -= ?-+ ?-= ?2 1 1212212111444()()2 222 2 1r Z r Z ++= +-= ηρη ρ()()()i i r z r z z z K Q s ηηηπ????? ??++++--= ?22221 2114()() ()?? ?? ? ? ?++++--=2 1222 2 121 1 4z z d r z r z z z K Q s ηηηπ? ? ? ?? -++= r z l Arsh r z l Arsh Kl Q s π4

地下水溶质运移数值模拟中减少误差的新方法

地下水溶质运移数值模拟中减少误差的新方法 梅　一,吴吉春 (南京大学水科学系,江苏南京　210093) 摘要:地下水中污染物运移的数值模拟方法一直是学界的研究热点问题。而如何减少与消除对流2弥散方程数值解中 浓度陡锋面附近的数值振荡与数值弥散,更是研究的前沿与难点。提出了一种地下水溶质运移数值模拟中减少数值弥 散的新方法。该方法的核心思想是在水动力弥散系数上加上一个数值弥散估算值,得到一个修正弥散系数,用其替代 方程中有明确物理意义的水动力弥散系数进行计算。并提出了一个参数———数值弥散因子(μNDF ),可以根据研究需要 进行参数分区并适当调节该因子的大小,从而达到控制数值振荡,减小数值弥散的目的。从一维到二维的多个数值算 例的模拟计算结果表明,该方法能在消除数值振荡的基础上,较好地减少数值弥散,达到满意的精度。 关　键　词:数值振荡;数值弥散;对流2弥散方程;有限差分;地下水溶质运移 中图分类号:P64112 文献标识码:A 文章编号:100126791(2009)0520639207 收稿日期:2008208224 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40725010;40672160) 作者简介:梅一(1983-),男,四川成都人,硕士研究生,主要研究方向为地下水数值模拟。E 2mail :njumeiyi @gmail 1com 对流2弥散方程是地下水溶质运移的控制方程,被广泛用于对溶质输运问题的刻画。近年来,国内外学者对对流2弥散方程的数值解法进行了广泛而深入的研究,提出了许多方法。这些方法各有利弊,当对流2弥散方程中的弥散项占主导地位时,使用各种数值方法均能得到较为满意的结果,反之,若对流项占主导地位,各种常见的数值解法都会遇到困难[1]。因此,对流2弥散方程的数值解通常被认为是“令人困窘”的难题[2]。 对流2弥散方程的数值法大体分三类:Euler 法、Lagrange 法和Euler 2Lagrange 法[3]。各种数值方法都包含程度不同的数值弥散和振荡两类误差。这两类误差有共同的形成原因。Pinder 指出,当一种差分格式使数值弥散最小时,就会出现解的振荡;而当控制了解的振荡,就要以增大数值弥散作为代价[4]。常用的Euler 法主要包括有限差分法、有限单元法[5]等。这类方法应用比较方便,但易受数值振荡和数值弥散的影响。本文所提新方法主要在Euler 法中的上游加权法基础上进行改进。 为减少数值振荡与弥散,提高计算精度,通常采用两类方法:一类方法是在空间离散时加密网格,并减小时间步长,但这种方法有时在实践上会有困难,特别是对于一些区域性的污染问题,过小的空间步长和时间步长有时难以做到[6];另外一类方法是使用更高精度的差分格式,如20世纪80年代发展起来的一类流体力学计算的差分格式T VD (T otal Variation Diminishing )[7],这类高阶方法常常减少了数值弥散,但是却引入了振荡。又有学者提出了通量限制器来消除振荡,保存陡的浓度锋面。如由Leonard 等人开发的U LTI MATE (对流运移方程瞬时插值模拟的通用限制器)[8],这种格式不会引入过多的数值弥散,且基本没有振荡,但在实际计算时耗时过多。 数值弥散一般认为是由时间和空间导数差分后的二阶截断误差引起的,其大小可以通过分析二阶截断误差近似得到。数值弥散使一个以弥散系数为D 的对流2弥散问题变成为一个有新的弥散系数D 3的对流2弥散问题[9],本文将D 3称作修正弥散系数。基于这点,本文在实际存在的物理弥散系数D phy 上加一个数值上与数值弥散D num 相等但符号相反的数值弥散系数值作为修正,得到D 3=D phy -D num 。并将D 3作为模拟计算时的弥散系数用于各种差分格式进行计算。 第20卷第5期 2009年9月 水科学进展ADVANCES I N W ATER SCIE NCE V ol 120,N o 15　Sep.,2009

水文地质学第六章

第六章地下水的化学成分 及其形成作用 学习目的和要求：掌握地下水的主要化学成分、化学成分的来源及特点，理解和 掌握地下水化学成分的形成作用，熟悉和掌握地下水化学成分的分析内容与分类图示 。了解地下水的温度、地下水化学成分的基本成因类型。 6．1 概述 地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。地下水的化学成分是地下水与 环境、以及人类活动长期相互作用的产物。 6．2 地下水的化学特征 1．地下水中主要气体成分 （1）O2、N2，地下水中的O2含量多说明地下水处于氧化环境；（2）H2S 、甲烷 （CH4），地下水中出现H2S、CH4，说明处于还原的地球化学环境；（3）CO2，主要

来源于土壤，地下水中含CO2愈多，其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。 2．地下水中主要离子成分 7大离子：Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。 3．主要离子成分的来源及其特点 （1）Cl-，主要出现在高矿化水中。来源：① 来自沉积岩氯化物的溶解；② 来 自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；③ 来自海水；④ 来自火山喷发物的溶滤；⑤人为 污染。 特点：① Cl-不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面所吸附，氯盐溶解度大，不易沉 淀析出，是地下水中最稳定的离子；② Cl-含量随着矿化度增长而不断增加，Cl-的含 量常可用来说明地下水的矿化程度。 （2）SO42-，中等矿化的地下水中，SO42-为主要阴离子。来源：① 含石膏（

CaSO4·2H2O）或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；② 硫化物的氧化。注意：① 由于煤系 地层（C－P）常含有很多黄铁矿（硫铁矿），因此流经这类地层的地下水往往以SO42- 为主；② 金属硫化物矿床附近的地下水中常含有大量的SO42-；③ 煤的燃烧产生大量 SO2，与大气中的水汽结合形成含硫酸的降雨→酸雨，从而使地下水中SO42-增加；④ 在我国能源消耗中，煤占70%以上，我国每年向大气排放的SO2已达1800×104t之多， 因此，地下水中SO42-的这一来源不容忽视。 （3）HCO3-，低矿化水的主要阴离子。来源：① 含碳酸盐的沉积盐与变质岩（大 理盐）；② 岩浆岩与变质岩地区，HCO3-主要来源于铝硅酸盐矿物的风化溶解。 （4）Na+，高矿化水中的主要阳离子。来源：① 沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶