水文地质学 水文循环
水文地质学水文地质学课后思考题及其参考的答案33页PPT
(4)请对以下陈述作出辨析： >>含水介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大？ 不正确，粘土由于发育结构孔隙和次生孔隙使得粘性土
的孔隙率往往比砾石的空隙度要大！
>>分布有裂隙的岩石中，一般不发育孔隙？ 不正确，发育有孔隙。
(5)不同含水介质中空隙的连通、分布特征？ 参见P17中。
(6)结合水区别于普通液态水的最大特征是具有 抗剪强度 。
性质有关。渗透率仅与岩石的物理性质有关，不受流体的物理性 质的影响。
水头与水位。 水头表示含水层中某一点的能量的大小，具有长度单位。 水位表示某一点地下水水面所处的高程。
(2)请对以下陈述作出辨析
>>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；
正确。
>>地下水总是从高处往低处流； 错误，地下水总是从能量高的地方流向能量低的地方。
(3)地球上水的循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及 涉及层圈的范围，可分为 水文循环 和 地质循环 。水循环的 大气过程属于 水文循环 。
详见P7。
(4)名词解释：水文循环、地质循环。 详见P7、P9。
(5)水文循环是在 太阳辐射 和 重力 作用下，以 蒸发 、 降水 、和 重力 等方式周而复始。水文循环分为 大循环 和 小循环 。
不饱水情况下，停留在细粒土中，下粗上细组成的土层 容易形成悬挂毛细水？
(10)在土层中挖个洞，在洞内放个接渗皿，能否接到水？—北方地 窖，陕北的窑洞。
滴水
下雨
砂土
黄土
砾石
器皿
题(7)图
题(10)图
一般接不到水！
(11)请分析一下孔隙度与饱和体积含水量之间的关系？ 参见P21中。
水文地质学基础.doc
水文地质学基础一、名词解释1、水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究地下水与岩石圈、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在时空上的变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利避害，为人类服务。
2、地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
1、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。
水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。
2、地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
3、径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
1、孔隙度：松散岩土中，某一体积岩土中孔隙体积所占的比例。
2、裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
3、溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
4、结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。
5、重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。
6、毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。
7、容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。
8、给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。
9、持水度：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。
1、包气带：地表以下一定深度的地下水面以上的部分称为包气带，其中存在气态水、结合水和毛细水。
2、饱水带：地表以下一定深度的地下水面以下的部分称为饱水带，其中的岩石空隙中充满了重力水。
3、含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。
4、隔水层：不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
5、潜水：埋藏于饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。
6、承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
7、承压高度：揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。
8、测压水位：揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。
水文地质学基础复习
第一章地球上的水及其循环1、水文循环的定义：大气水、地表水、地壳岩石空隙中地下水循环2 、水文循环的分类: 1、按循环路径不同：大循环（海－陆）与小循环（海-海、陆-陆)2、按时空尺度不同：全球水文循环，流域水文循环、水-土-生系统水文循环3 、水文循环的运动规律海洋的蒸发量大于降水量陆地的降水量大于蒸发量大陆输入水汽量与输出水汽量基本平衡4、影响水文循环的气象因素主要包括：气温、气压、湿度、蒸发、降水绝对湿度(m或e) 某一时刻空气中的水汽含量 g/m3相对湿度(r)：空气中水汽含量的饱和程度；r=(e/E)×100% 或 r=(m/M)×100%降水量(x)：单位时间内降落到地面的水量（mm)；降水强度：每分钟内的降水量，暴雨＞0.5mm/分；径流：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
第二章岩石中的空隙和水空隙:岩、土中各种类型孔隙的总称。
孔隙:颗粒及颗粒集合体之间的空隙称为孔隙。
裂隙：是纵向延伸长、横向延伸短的“饼状空隙”，单个裂隙是独立的。
溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等三种空隙的特征含水介质－－由各类空隙所构成的岩石称为含水介质，也称为介质场。
含水介质的空间分布与连通特征（孔隙含水介质、裂隙含水介质、溶质含水介质）不同，三种主要类型的含水介质比较：1 、连通性—孔隙介质最好，其它较差2、空间分布—孔隙介质分布均匀，裂隙不均匀，溶穴极不均匀孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊3 、孔隙比率—孔隙介质最大，裂隙最小4 、空隙渗透性—孔隙介质－各向同性；裂隙与溶穴－各向异性造成空隙介质上述差异的主要原因是沉积物形成和空隙形成的环境与水有关的岩土性质：容水度：岩石完全饱水时所容纳的水的体积与岩石体积的比值。
给水度：当地下水下降一个单位高度时，单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释放出水的体积，称为给水度。
持水度：重力释水后单位体积岩石中所能保持的最大水体积岩石中水的存在形式如下：第三章 地下水的赋存广义地下水：地表以下岩石空隙中的水（包气带、饱水带中的水）。
水文地质学基础--2.地球上的水循环
% 0 69.0 30.92 0.05 0.04 0.003 100
2.5%
97.5%
淡水 咸水
29.9% 0.9%
0.3%
冰和永久积雪
地表淡水
68.9%
地下淡水
土壤水、沼泽 水和永冻土
• 不同层圈其水分含量、分布及物理化学状态不同，可以区 分为浅部层圈水和深部层圈水。
• 浅部层圈水 分布于大气圈到地壳的上半部的水； 分布类型：大气水、地表水、地下水以及生物体中的水； 物理状态：气态水、液态水和固态水，以液态水为主。 化学状态：以自由水分子形式存在； 深部层圈水 分布于地壳的下部到下地幔之间的水； 物理状态：高温高压，压密的气水溶液； 化学状态：多以离子态或矿物结合水的形式存在。
2.2 地球中水的循环
从大气圈到地幔的各层圈的水分是一个完整的统一体，它们之 间相互联系、相互转化。 根据循环的途径、速度和深度等，分为地质循环和水文循环。
地质循环(Geological Cycle)
➢发生于大气圈到地幔之间的水分交换。 ➢一般属于间接循环，它与岩浆活动、岩 石重结晶、沉积成岩等地质活动有关，它 主要表现为伴随地球物质的运动、转移、 变化过程而产生的水分循环。 ➢具有循环途径长，速度缓慢（循环周期 长）的特点。 ➢研究水的地质循环，有助于分析地壳浅 表和深部各种地质作用，对于寻找矿产资 源、预测环境变化和深部地质灾害具有重 要意义。
水文循环(Hydrological Cycle)
定义：是大气水、地表水及地壳浅部岩石空隙中的地下水 之间的水分交换。 特点： 是一种直接循环，即浅部层圈中水分子的直接转换； 具有循环速度快，循环途径短，交替迅速的特点。 分类： 大循环：海洋—陆地之间，受控于全球气候条件的变化； 小循环：陆地—陆地，或海洋—海洋，受局部气候影响， 可调控。 水文循环的动力——太阳辐射和重力共同作用。 水文循环的意义 水质净化、水量更新再生；
水文基础知识点总结
水文地质学复习资料§1 绪论1、水文地质学是一门研究地下水的科学2、水文地质学的研究内容：研究地下水与周围环境（岩石圈、水圈、生物圈、大气圈）及人类活动的相互作用下，其水质、水量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。
§2 地球中水的分布与循环1、水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。
大循环是指海洋或大陆之间的水分交换。
小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。
2、地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化过程。
3、湿度：表示空气中水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。
有绝对温度、相对湿度、饱和差和露点等多种表示方法。
4、绝对湿度：表示某一地区某一时刻中的水汽含量，即单位体积空气中所含水汽的质量。
用重量表示时，符号记为m，单位为g/m3；用压力表示时，符号记为e，为空气中所含水汽分压，相当于水银柱高度的mm数或mba（1mba=102Pa），表示空气中水分的不饱和程度。
5、相对湿度：大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦即绝对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比值，即r（%）=e/E×100%=m/M×100%式中，f为相对湿度，以百分数表示，表示实际水汽压，单位为毫米隶柱；E为饱和水汽压、（同一温度下，水汽压的最大值）。
6、蒸发：是指常温下水由液态变为气态进入大气的过程，亦即温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的自由面逸出而变成气态的过程或现象。
7、径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的现象。
为水流的重要环节和水均衡的基本因素。
分为地表径流和地下径流。
8、水系是指汇流于某一干流的全部河流所构成的地表径流系统。
9、流域是指一个水系的全部集水面积，亦即地表水、地下水的分水岭所包围的集水区域。
10、分水线（分水岭）是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。
水文循环
第一章水文循环第一节地球上的水（简单概念）地球是一个富水的行星。
地球上的水从大气到地球表面至地核各个层圈都赋存有水。
即：地球浅部层圈水，如大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中；地球深部的地幔和地核中。
（1）地球浅部层圈水分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水均以自由态H2O 分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。
我们从表1-1中，可以建立地球浅部层圈水的分布状况与数量概念。
（2）地球浅部层圈水的淡水从表1-1中可知，浅部层圈中水的总体积约为13.86×108。
若将这些水均匀平铺在地球体表面，水深约为2718m。
但是，其中海水等咸水约占97.47%，淡水只占2.53%。
各淡水体的比例：约68.8%为冰川与积雪，0.3%为河湖，30%为地下水，其他淡水占0.9%。
（3）地球深层圈水（一般性了解）地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。
在地壳下部深约15~35km处，地温达400℃以上，压力也很大，这里的水不可能以普通液态水或气态水形式存在，而成为被压密的气水溶液。
表1-1 地球浅部层圈水的分布关于地幔的含水量，有关学者通过不同方式得到的结论基本一致。
认为未经去气作用的地幔物质约含5％—7％的水。
假定地幔总重量为4×1027g，其中熔融物质占25％，则地幔软流层中所含的水分总量约相当于现代海洋水总量的35~50倍。
据推测，在极高的温压下，这里的水电离为及，甚至近一步电离为及。
当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时，氢、氧离子将结合为自由态的水（）而析出〔区永和等，1988〕。
第二节水循环水循环概念：上述讨论的地球上各部位（层圈的）的水是相互联系、相互转化的，这一过程称为水循环。
地球上各层圈的水也是称水系统。
自然界的水循环分为图1-1 自然界的水循环〔据阿勃拉莫夫〕Ⅰ—海洋水；Ⅱ—沉积盖层；Ⅲ—地壳的晶质岩；Ⅳ—岩浆源；Ⅴ—地幔岩；Ⅵ—大陆冰盖；1—来自地幔源的初生水；2—返回地幔的水；3—岩石重结晶脱出水（再生水）；4—沉积成岩时排出的水；5—和沉积物一起形成的埋藏水；6—与热重力和化学对流有关的地内循环；7—蒸发和降水（小循环）；8—蒸发和降水（大循环）；9—地下径流；10—地表径流地质循环的概念：地球深部层圈水与表层圈水之间的转化过程称为地质循环。
水文地质学中的地下水循环过程
水文地质学中的地下水循环过程地下水循环是指水文地质学中地下水在地下环境中的循环过程。
地下水循环是地表水和大气水循环过程的延伸和补充，对维持地下水资源的供应与调控起着重要作用。
下面将对地下水循环的主要过程进行详细介绍。
地下水的形成：地下水的形成主要是通过大气降水和地表径流的入渗作用，将水分输送到地下，形成地下水。
地表径流主要是指雨水在地表流动，未被植物吸收和蒸发的水。
径流水通过渗透过程形成地下水。
地下水的补给：地下水的补给主要有两种方式：自然补给和人工补给。
自然补给主要通过大气降水和地表水的入渗作用补给地下水。
大气降水是地下水的重要补给源，是地下水循环的驱动力之一、而地表水的入渗作用是指地表水渗透到地下形成地下水而补给地下水。
人工补给是指人类活动产生的废水经过净化后引入地下层，增加地下水的含水量。
地下水的储存：地下水主要储存在地球表面以下一定深度的岩层中，这些岩层被称为含水层。
地下水的储存主要依赖于地下岩层的孔隙和裂隙中的水贮存。
地下岩层通常具有不同的透水性，透水性好的岩层被称为含水层。
地下岩层一般分为三种状态：饱和带、过渡带和不透水带。
饱和带是指岩石孔隙或裂隙中被水填充的区域，水饱和度为100%；过渡带是指饱和带上方逐渐由水饱和向气相逐渐过渡的区域；不透水带是指介于饱和带和地下水层以下，岩层中含水饱和度较低或完全无水的区域。
地下水的运动：地下水的运动是指地下水随着地表水和大气水进行水循环的运动。
地下水通过孔隙和裂隙的连通性进行流动，主要包括渗流和流通两种方式。
渗流是地下水通过水文岩层中的孔隙和裂隙，在重力的作用下，向下渗透并汇集到深层，形成水块或水冠。
流通是指地下水沿着相对连通的岩层间空隙或裂隙，由高压区流向低压区的过程。
地下水的排泄：地下水排泄通常通过泉水和井泉来实现。
泉水是地下水自然排出地表的方式，泉水包括冒泉、流泉和涌泉等形式。
井泉是人工开凿或钻探的地下水源，通过井泉可以将地下水抽取到地表供人们使用。
名词解释
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：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。
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。
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S042-还原为H2S ： S042-+2C+2H2O —H2S+2HCO3-结果使地下水中S042-减少以至消失，HCO3- 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。
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>>水循环不仅影响着全球的气候和生态，而且使水成为自然 界最富动力作用的因子，通过物理、化学作用，不断塑造着各 种地表形态。如：大气运动输送水汽，一般使沿海气候湿润， 而内地干旱少雨，在全球形成两大多雨带(热带多雨带、温带 多雨带)和两大少雨带(副热带少雨带，极地少雨带)。
1.2.1.4 小结
>>水文循环的特点──速度快、途径短、转化迅速。 >>水文循环的内因──固、液、气三相可相互转化。 >>水文循环动力条件──太阳辐射和重力的共同作用。 >>水文循环的形式──蒸发、径流、降水。
降降降水水水
地表径流
下渗 地下径流
江河汇聚 陆海地洋水海洋
1.2.1.2 水文循环中水体更新周期
水体类型
更新周期
极地冰川 约10000年
世界大洋 约2500年
高山冰川 约1600年
湖 泊 约17年
沼 泽 约5年
河 水 约5天
大 气 水 约8天
地 下 水 几天-若千万年不等
1.2.1.3 水文循环的作用及意义
1.2.1 水文循环
水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的 地下水之间的循环。
1.2.1.1 水文循环的过程及其分类
水文循环的过程见图1-1和图1-2。
大循环──海陆间循环Байду номын сангаас
水文循环分为
海上内循环
小循环 内陆循环
海内上陆内间循循环环的的特特点点是是
凝凝结结
水水汽汽水输输汽送送输送
蒸蒸发发 蒸发
>>地球各种水体通过蒸发(或蒸腾)、水汽输送、降水、下 渗、径流等一系列过程和环节，把大气圈、水圈、岩石圈和 生物圈联系起来，构成一个庞大的永不停息的大系统。
>>各种水体不断运动、转化，使地球上各种水体不断更新 ，维护全球水的动态平衡，也使陆地水得以更新、补充，可 以保证在其再生速度水平上的永续利用──也是可持续发展 保证。