10第十章地下水动态与均衡 (1)
水文地质学基础(1)
中国地质大学（北京）2002年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：610一、名词解释（每题4分，共24分）持水度含水层上层滞水水力梯度地下水均衡岩溶水二、判断正误（正确打7，错误打x，每题2分，共10分）1．含水层的渗透系数越大，该含水层越富水。
（）2．并不是多孔介质的孔隙度越大给水度也越大。
（）3．多孔介质中的渗透速度不等于地下水的实际流速。
（）4．地下水位动态变化完全取决于地下水补给量的大小。
（）5．所有隔水层都是不含水和不透水的岩层。
（）三、以下图（a）、（b）、（c）所示为三个含水层剖面示意图，假定地下水为稳定运动，试绘出各自的地下水位（水头）曲线示意图。
（6分）四、简述地下水化学成分的主要形成作用。
（15分）五、简述地下水资源的特征。
（15分）六、试论述地下水开发利用过程中的问题。
（30分）//ZZ//Z/Z/Z/ZZZZ/ZZZZ/Z/////////ZZ/Z/ZZZ/Z试题三图（a）%%么«%;“*Hi用//////////,///////////////////////////////oo°01%。
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•…・・J・・・•**•*试题三图（b）中国地质大学（北京）2004年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、解释概念（每题5分，共30分）1．孔隙度2．承压水3．毛细水4．溶滤水5．溢流泉6．岩溶二、分析解释（每题10分，共50分）1．达西定律2．脱碳酸作用3．裂隙水的基本特点4．地下水系统5．地下水补给资源及其供水意义三、画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线，标出钻孔中的水位。
20分）四、阐述影响降雨入渗补给地下水的因素（25分）五、论述人类影响下地下水动态的基本类型并分析其成因（25分）中国地质大学（北京）2005年硕士研究生入学考试试题 试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、请指出下列相关概念的区别（每题6分，共30分）1．孔隙度、孔隙比2．潜水、承压水3．蒸发、蒸腾4．溶滤作用、浓缩作用5．非均质性、各向异性二、填空（每题6分，共30分）1．含水层从外界获得补给的方式包括2. ___________________________________ 溶解了大量CO 2的地下水在温度或压弓时将发生脱碳酸作用。
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。
地下水动态与均衡
第六章地下水动态与均衡的研究 (1)§1 地下水动态和均衡的概念 (1)§2 研究地下水动态与均衡的意义 (1)§3 地下水动态和均衡研究的基本任务 (2)§4 地下水动态与均衡的监测项目 (3)§5 地下水动态的成因类型及主要特征 (5)§6 地下水均衡要素的测定方法 (6)思考题 (14)第六章地下水动态与均衡的研究§1 地下水动态和均衡的概念地下水资源和其它矿产资源的最主要区别是，其量和质总是随着时间而不停地变化着。
所谓地下水动态即是指表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等）随时间而变化的规律。
其变化规律可以是周期性的变化，也可以是趋势性的变化。
变化的周期可以是昼夜的（如月球引力导致的固体潮），也可以是季节性的或者是多年的。
其变化的速率，在天然状态下一般具较明显的周期性，或具极为缓慢的趋势性。
在人为因素（开采或排除）的影响下，其变化率可大大加强。
这种迅速的变化，可能对地下水本身和环境带来严重的后果。
地下水的质与量之所以变化，主要是由于水量和溶质成分在补充和消耗上的不平衡所造成的。
所谓地下水均衡，就是指这种在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充（流入）与消耗（流出）量之间的数量关系。
当补充与消耗量相等时，地下水（量与质）处于均衡状态；当补充量小于消耗量时，地下水处于负均衡状态；当补充量大于消耗量时，地下水处于正均衡状态。
地下水在天然条件下，一般多处于均衡状态；在人为活动影响下，则可能出现负均衡或正均衡状态。
从上述概念可知，地下水动态与均衡之间存在着互为因果的紧密联系。
地下水均衡是导致动态变化的实质，即导致动态变化的原因；而地下水动态则是地下水均衡的外部表现，即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。
§2 研究地下水动态与均衡的意义研究地下水动态与均衡，对于认识区域水文地质条件、水量和水质评价，以及水资源的合理开发与管理，都具有非常重要的意义。
专门水文地质学__(1)
一、名词解释1. 水文地质物探：利用地球物理方法查明含水介质水文地质特征的勘探2.现场踏勘：通过踏勘应对调查区地质、水文地质条件及交通条件等有一个全面的了解，以便在编制设计书时能做到指导思想明确、重点突出、有的放矢，使工作布置和设计符合实际条件。
3. 抽水试验:通过钻孔或水井抽水，定量评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件4. 单孔抽水试验：仅在一个试验孔中抽水，用以确定涌水量与水位降深的关系，概略取得含水层渗透系数。
5.多孔抽水试验：在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。
6.群孔干扰抽水试验：在影响半径范围内，两个或两个以上钻孔同时进行的抽水试验。
7.试验性开采抽水试验：是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。
8.过滤器：过滤器是指安装在钻孔中含水层（段）的一种带孔井管9.地下水动态：指表征地下水数量与质量的各种要素(如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等)随时间而变化的规律。
10.地下水均衡：指在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充(或流入)量与消耗(或流出)量之间的数量关系。
11.单因素曲线图：仅反映地下水的某一要素，如地下水位动态曲线图、泉水流量动态曲线图、水的矿化度或某种离子含量动态曲线图等，单因素曲线图便于分析变化的规律。
12.综合曲线图：将地下水的所有要素或几种要素以及影响因素绘制在一张图上，综合曲线图便于分析地下水要素与影响因素之间的关系。
13.地下水水质：指水和其中所含的物质组分所共同表现的物理、化学和生物学的综合特征14.地下水水质指标：表示地下水中物质的种类、成分和数量，是衡量地下水水质的具体标准。
15细菌总数指标：指水样在相当于人体温度（37℃)下经24h培养后，每毫升水中所含各种细菌的总个数。
饮用水标准规定，此数不应超过100个。
16.总大肠杆菌数指标：若在水中发现很多大肠杆菌，则说明水已被污染。
16年6月考试《水文地质学基础》考核 答案
东北大学继续教育学院水文地质学基础试卷（作业考核线上） B 卷学习中心：院校学号：姓名（共页）．选择题：请将您选择的答案填入上面的表格（每题1分，共10分）1．下面对孔隙大小描述正确的是：DA) 孔隙大小主要对地下水的储容影响很大。
B) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最宽大的部分—孔腹。
C) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最细小的部分—孔喉。
D) 孔隙大小的影响因素就是由颗粒大小决定的。
2．描述含水层、隔水层与弱透水层错误的是：A) 含水层、隔水层与弱透水层都含水。
B) 含水层、隔水层与弱透水层是根据透水能力来划分的。
C) 弱透水层是渗透性相当差的岩层。
D) 粘土层一定是隔水层。
3. 下面对水力梯度的描述错误的是：A) 水力梯度可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。
B) 水力梯度为沿渗透途径的水头损失值。
C) 水力梯度可以理解为驱动力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流动的力量。
D）水力梯度就是地下水在渗透过程中，不断克服阻力而消耗的机械能。
4. 下面哪类物质不是地下水中C1－的来源：A) 沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解。
B) 大气降水。
C) 来自岩浆岩中含氯矿物。
D) 来自火山喷发物的溶滤。
5. 关于地下水补给入渗方式正确的描述是：A)在粘性土中都是捷径式下渗。
B) 地下水补给入渗方式要么是活塞式下渗，要么是捷径式下渗。
C)活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是“老”水先到达含水层；捷径式下渗时“新”水可以超前于“老”水到达含水层；D)对于捷径式下渗，入渗水必须先补充包气带水分亏缺，然后才可下渗补给含水层。
6. 关于地下水流动系统的正确表述是：A)地下水流动系统中都是平面二维流。
B)地下水流动系统中的径流方向基本一致。
C)地下水流动系统中可以发育多个层次不同的径流系统。
D)地下水流动系统中的水化学特征一般不随地下水流动系统的水力特征变化而变化。
20年东大网考《水文地质学基础》试题库及参考答案
【水文学与水文地质学】10第十章 地下水的渗流运动
8、地下水流向井的运动-井抽水个公式的应用 （1）计算水位和降深 （2）评价地区开采量 （3）估算水文地质参数
参见水文地质手册P546
第十章 地下水的渗流运动
注意：更正公式错误
第十章 地下水的渗流运动
9.地下水流向井不稳定运动 地下水流向井非稳定运动，在抽水过程中地下水的运动状态是随时间而变化, 即动水位不断下降，降落漏斗不断扩大，直至含水层的边缘或补给体，其相应的计
第十章 地下水的渗流运动
2、达西定律 渗流速度与实际流速的关系
实际流速
渗流速度
第十章 地下水的渗流运动
2、达西定律
渗透系数（K） 渗透系数——水力梯度等于1时的渗透流速。
关系： （１）I为定值时，K大，V大；K小，V小（V＝KI）； （２）V为定值时，K大，I小←→等水位线疏；K小，I大←→等水 位线密。
第十章 地下水的渗流运动
5、地下水流向井的运动-潜水完整井稳定流公式
地下水通过任意断面（距离井心为r）的流量：
第十章 地下水的渗流运动
5、地下水流向井的运动-潜水完整井稳定流公式
此为潜水完整井裘布依公式：
写成降深形式：
第十章 地下水的渗流运动
5、地下水流向井的运动-完整井稳定流承压井井群抽水
承压水井群抽水：任意一点A处的降深SA
本节内容结束
第十章 地下水的渗流运动
1、渗流的基本概念 渗透：水在岩石空隙中的运动叫渗透； 渗透性：岩石具有被水透过的性质，叫渗透性。
渗流三个条件： （1）断面流量相等假设 （2）断面水头/压力相等假设 （3）所受阻力相等相等假设
第十章 地下水的渗流运动
2、达西定律Leabharlann 1856年达西通过实验得到达西定律。
第十章地下水的动态与均衡
正均衡 在均衡区均衡期内，地下水物质(水量、盐量)和 能量的收入大于支出，表现为地下水储存量（盐储量)热 能增加的现象。当支出大于收入，地下水物质 (水储存量、 盐储量)和热储量减少称作负均衡。
第2节
影响地下水动态的因素
以大气降水入渗补给抬升潜水位为例说明。一个降雨-地下 水位抬升过程可以看做一个脉冲转换为波形的过程。包气 带的滤波作用，将一次降雨脉冲转换为一个时间滞后和时 间延迟的地下水位波峰。波峰与降雨相对应，波峰出现和 延续的时间，以及波峰形态，取决于包气带岩性及地下水 埋藏深度。 包气带厚度和地下水埋藏深度不同时，地下水位对一次降 雨的响应也是不同的。下图：1为渗透性良好的岩溶，2为 渗透性和厚度适中的砂岩，3为渗透性差且埋深大的粘土。 三者的时间滞后和时间延迟分别见图，很短的尖峰、中等 的波峰和很大的缓峰。若降雨为若干次，则形成叠合波峰。 地下水动态的本源因素是随时间变动的因素：包括气象因 素、水文因素、生物因素，地质营力因素和天文因素等。 地下水动态的转换因素主要是地质结构及水文地质条件。 如地质构造、含水层类型、岩性、地下水埋藏深度等。
第2节
影响地下水动态的因素
二、气象(气候)因素
降水量的时空分布影响潜水的补给，导致潜水含水 层水量增加，水位抬升。气温、湿度、风速等与其它条 件结合，影响着潜水的蒸发排泄，使潜水水量变少，水 位降低。
气象要素具有昼夜、季节与多年变化周期性。其中 季节变化最为显著且最有意义。
我国大部属季风气候。自南而北5至7月先后进入雨 季，降水显著增多，潜水位逐渐抬高并达峰值。雨季结 束，补给逐渐减少。由于径流及蒸发，潜水水位逐渐回 落，到翌年雨季前达谷值。全年潜水位动态呈单峰单谷。
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第十章地下水动态与均衡
地下水动态：groundwater regime
地下水均衡：groundwater balance (budget)
10．1 地下水动态与均衡的概念
地下水动态––––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
地下水均衡––––某一时段、某一范围内地下水水量(盐量、热量等)的收支状况，称为地下水均衡。
地下水动态与均衡的关系是：地下水动态是地下水均衡的外在表现，地下水均衡是地下水动态的内在原因。
地下水动态的研究包括：影响因素、类型及成果分析。
地下水均衡的研究包括：均衡区和均衡期的确定，均衡方程式的确定，各收支项的求取，均衡计算结果的校核与分析。
地下水要素之所以随时间发生变动，是含水层（含水系统）水量、盐量、热量、能量收支不平衡的结果。
例如，当含水层的补给水量大于其排泄水量时，储存水量增加，地下水位上升；反之，当补给量小于排泄量时，储存水量减少，水位下降。
研究目的意义：
地下水动态监测及成果分析，可以解决一系列理论与实际问题：①检验并完善前期水文地质研究结论；②查明地下水资源数量、质量及其变化；③为数学模拟提供依据；④为拟定合理的地下水利用、防治方案及措施提供依据；⑤检验实施中的利用、防治方案及措施的合理性。
地下水均衡研究，可以为拟定合理的地下水利用、防治方案及措施提供定量依据，检验并完善利用、防治方案及措施。
目前：研究较多的是水位动态，水量均衡。
10．2 地下水动态的影响因素
1．影响地下水动态的因素
地下水动态的本源因素是随时间变动的因素，包括：气象(气候)因素、水文因素、生物因素、地质营力因素、天文因素等。
1）气象因素：
①降水→含水层水量增加→水位抬升→水质变淡；
②蒸发→潜水含水层水量减少→水位降低→水质变咸；
③气象因素具有季节性的变化，地下水动态也具有季节性变化；
④气候还存在多年的周期性变动，如周期为11年的太阳黑子影响丰水年与枯水年从而
使地下水位呈现多年周期性变化。
在分析气象因素对潜水位的影响时，必须区分潜水位的真变化与伪变化。
潜水位变动伴随相应的潜水储存量的变化，这种水位变动是真变化。
某些并不反映潜水水量增减的潜水位变化，便是伪变化。
例如，当大气气压开始降低时，暴露于大气中的井孔中的地下水位却因气压降低而水位抬升。
对于重大的长期性地下水供排设施，应当考虑多年的地下水位与水量的动态变化。
供水工程应根据多年资料分析地下水位最低时水量能否满足要求；排水要考虑多年最高地下水位时的排水能力。
2）水文因素：
地表水体补给地下水而引起地下水位抬升时，随着远离河流，水位变幅减小，发生变化的时间滞后。
影响范围一般在数公里~ 数百公里。
此范围以外主要受气候因素的影响。
3）其他因素影响下的地下水动态
地震、固体潮、潮汐、外部荷载等都会引起地下水要素变化。
4）人为活动影响下的地下水动态
通过新增的补给源或排泄去路而影响地下水的动态。
如钻孔采水（开采地下水），矿坑排水，破坏了地下水的天然平衡，使地下水的动态发生变化。
新建水库，利用地表水灌溉，使地下水位上升，影响地下水的天然动态。
5）地质因素：
包气带的厚度与岩性：
①厚度：小，降水到达地下水的时间短→水位上升快；大，降水到达地下水的时间长→水位上升慢；
②岩性：
a. 渗透性：K小，水位滞后降水的时间长；K大，水位滞后降水的时间短；
b. 给水度：μ小，水位变幅大；μ大，水位变幅小。
10．3 地下水动态类型
参照阿利托夫斯基等(1956)的分类，提出如下地下水天然动态类型：入渗—径流型、径流—蒸发型、入渗—蒸发型、入渗—弱径流型。
1．入渗—径流型动态，接受降水及地表水补给，以径流方式排泄；地下水化学作用以溶滤为主。
动态的特点是：年水位变幅大而不均，由补给区到排泄区，年水位变幅由大到小。
水质季节变化不明显，水土向淡化方向演变。
2．径流—蒸发型动态，以侧向径流补给为主，以蒸发方式排泄；地下水化学作用以浓缩为主。
动态的特点是年水位变幅小而均匀，水质缺乏明显季节变化，水土向盐化方向演变。
3．入渗—蒸发型动态，以接受当地降水补给为主，径流微弱，就地蒸发排泄；地下水化学作用为溶滤—浓缩间杂发生。
4．入渗—弱径流型动态，以接受当地降水补给为主，径流和蒸发均微弱，地下水化学作用以溶滤为主。
上述四大类型，难以完全概括我国复杂的地下水动态，需要根据实际情况加以变换应用。
10．4 天然条件下的地下水均衡
1．概念
地下水均衡––––指某个地区，某一时段内，地下水水量（盐量、热量）收入与支出之间的数量关系。
均衡区––––进行均衡计算所选定的地区。
一般为一个完整的水文地质单元或者为一个完整的地下水系统。
均衡期––––进行均衡计算的时间段称作均衡期。
一般为一年，或若干年。
水均衡（水量平衡）研究的实质：用质量守恒定律去分析参与水循环的各要素之间的数量关系。
正均衡––––地下水水量的收入大于支出，表现为地下水储存量的增加，称为正均衡。
负均衡––––支出大于收入，地下水储存量减少，称作负均衡。
均衡状态：收入=支出，地下水储存量保持平衡。
进行均衡研究的目的：分析收入项，支出项→列出水均衡方程式→补给量（资源评价）→正、负均衡？→求某些未知项（或参数：μ、S等）。
关于水均衡的研究：目前主要是水量均衡的研究。
2．水均衡方程式（天然状态下）
1）一般收入项（A）包括：
①大气降水量（X）；
②地表水流入量（Y1）；
③地下水流入量（W1）等。
2）支出项（B）：
①地表水流出量（Y2）；
②地下水流出量（W2）；
③蒸发量（Z2）。
3）均衡期水的储存量的变化量为Δω
4）则水均衡方程式为：
A–B=Δω，其中：
μΔh，对于潜水
Δω
SΔh，对于承压水
式中：Δω为单位时间、单位面积储存量的变化量。
5）根据具体情况列均衡方程：
有些项可以省略，方程可以简化。
10．5 人为活动影响下的地下水均衡
人类活动对地下水均衡的影响
水量均衡方程式：考虑人为影响下补给量（收入）、排泄量（支出）。
10．6 大区域地下水均衡研究中的一些问题
4．大区域地下水均衡研究需要注意的问题
注意避免上、下游之间，潜水、承压水之间，以及地下水与地表水之间水量的重复计算。
思考题
1.地下水动态？
2.地下水均衡？
3.均衡区？
4.均衡期？
5.正均衡?
6.负均衡?
7.
8.均衡方程?
9.试比较：接受降水及河流补给时，地下水位的响应有哪些共同点与不同点?
10.河流补给地下水时，潜水和承压水水位的响应有何不同?为什么?
11.“河流对地下水水质和温度的影响范围，通常小于对地下水位的影响范围。
”原因是什
么?
12.“同一含水层接受补给时，补给区的水位变幅大，排泄区的水位变幅小”，为什么？
13.潜水位的真、伪变化？
14.地下水要素之所以随时间发生变动，是含水层、、、
15.收支不平衡的结果。
16.潜水动态受季节影响明显，雨季补给量排泄量，潜水位；旱季补给
量排泄量，潜水位。
17.供水工程应根据多年资料分析地下水位最时水量能否满足要求；排水要考虑
多年最地下水位时的排水能力。
18.陆地上某一地区天然状态下地下水量收入项一般包括、、。
19.陆地上某—地区天然状态下地下水量支出项一般包括、、。
20.影响地下水动态的因素主要有哪些?
21.影响地下水动态的气象因素主要有哪些？如何影响?
22.影响潜水动态的地质因素有哪些？如何影响?
23.写出潜水均衡方程？并说明各项的意义?
24.说明地下水动态的形成机制?
25.潜水动态分几种类型？各类型有何特征?
26.人类活动是如何影响地下水动态的?
27.研究地下水动态与均衡有哪些意义?
28.水均衡研究的实质？
29.运用水均衡方法进行大区域地下水均衡研究需要注意的问题？
30.某水源地位于一正方形区域内，边长为10公里，区域面积为100平方公里。
多年平均
降水量为800毫米，降水入渗系数为0．2。
地下水位埋深大，无蒸发。
周边均为补给边界，单宽流量为每天每米5立方米，水源地开采量为每年1千万立方米，该水源地是正均衡还是负均衡?
31.某水源地开采区为正方形，边长为15公里，区域面积为225平方公里。
多年平均降水
量为740毫米，降水入渗系数为0．2，开采区西部和北部约180平方公里的地区，地下水位埋深2—3米，蒸发强度为每天每平方米0．00008立方米，其它区无蒸发，南部和西部为补给边界，其单宽流量分别为每天每米5立方米和每天每米10立方米，北部和东部为隔水边界，水源地开采量为每天700000立方米，进行均衡计算，确定该水源地是正均衡还是负均衡。