地下水文学复习知识点
第07讲地下水文学
其解为
(2-87)
(2-88)
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水文地质与地下水
2.5 地下水向井运动
潜水完整井非稳定流运动
在潜水含水层中，疏干往往落后于水位的下降，且随着抽水 时间的延长，疏干速度会逐渐赶上水位下降速度，这种水位 下降所引起的水的释放，不是象承压水那样达到瞬时完成， 而是逐渐被释放出来的，这种 由于潜水位下降后，它上部新 形成的包气带水缓慢而逐渐排 出的现象称迟后疏干(也称滞后 重力排水)。 图2-33表示潜水含水层中的两口 完整井，含水层为均质、各向 同性、等厚、无限延伸，假设 抽水降深要比含水层的厚度小 得多。
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S w2
水位
ri 2 e ) max 106 0.01，也可用对数形式的井函数公式计算。 因( 4Tti
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地下水向有界含水层的运动
实际上，任何地区的含水层分布范围都是有限的，只是当抽水井离边界
较远，尤其是抽水时间延续不长时，含水层才能近似视为无界的。
图2-30
2.5 地下水向井运动
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(2) 越流因素B:
越流含水层导水系数和弱透水层越流系数倒数的乘积的 平方根，表达式为 或
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2.5 地下水向井运动
越流含水层抽水的水流基本微分方程
如图2-31所示，我们考察离抽水井为 r处割离出一个渗透微分环状圆柱体， 对其进行水量平衡分析。 单位时间内流出该微分环状圆柱 体的水量Q1，流入环状圆柱体的水量 由含水层本身的侧向流入量Q2和上部 弱透水层的越流补给量Q3两部分组成。
地下水文学复习知识点
地下水文学复习知识点地下水文学是指关于地下水资源开发与利用、地下水环境保护与管理以及地下水科学研究的文学作品。
作为一门交叉学科，地下水文学涉及地质学、水文学、环境科学、工程学等多个领域。
下面是地下水文学复习的一些知识点。
一、地下水资源开发与利用2.地下水的勘探与开采：地下水勘探主要通过地质勘探、地下水位观测和水文地球化学分析等方法进行。
地下水开采需要考虑水源位点的选取、井管和水泵的设计、水文地质条件等因素。
3.地下水资源的管理与规划：地下水资源管理包括地下水环境监测、地下水资源评价和地下水管理规划等工作。
规划的目标是保障地下水资源的持续利用和环境保护。
二、地下水环境保护与管理1.地下水污染与防治：地下水污染主要来自于农业、工业和生活排放等活动。
地下水防治主要包括污染源控制、地下水污染修复和地下水保护区划等措施。
2.地下水位与地下水动态：地下水位是指地下水与地面的接触面高度。
地下水位动态变化受降水和地表水的影响，其变化规律对地下水资源管理具有重要意义。
3.地下水流和地下水汇：地下水流是指地下水在岩石裂隙或孔隙中的流动过程。
地下水汇是指地下水大规模聚集形成的地下水体系。
三、地下水科学研究1.地下水数值模拟：地下水数值模拟是通过建立地下水流动模型，模拟和预测地下水流动和污染传输等过程。
它是地下水科学研究和资源管理的重要工具。
2.地下水与地表水关系研究：地下水与地表水之间存在着复杂的相互作用关系。
地下水补给和排泄对地表水的供给和形成起着关键作用。
3.地下水化学与同位素研究：地下水化学特征和同位素组成是研究地下水形成和流动过程的重要指标。
地下水化学分析和同位素测定可用于判断地下水污染和追踪地下水流动路径。
四、地下水文学的发展与前景1.地下水文学的历史与发展：地下水文学起源于20世纪初的地下水资源开发与利用实践。
随着地下水科学的不断进步，地下水文学的研究内容和方法得到了拓展和深化。
2.地下水文学的研究意义和价值：地下水作为重要的水资源之一，对于经济社会发展和生态环境保护具有至关重要的作用。
合肥工业大学 陶月赞版 地下水水文学期末复习主要内容
与地下水开发利用有关的环境问题：地面沉降、地面塌陷、海（咸）水入侵、土壤此生荒漠化、土壤此生盐渍化。
潜水：埋藏于地下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水。
特征：潜水具有自由水面；潜水的补给区和分布区一般是一致的；潜水的水位、含水层厚度、流量、化学成分随地区和季节有明显的变化；潜水的水质受气候、地形及岩性条件的影响；通常缺乏多年调节性。
承压水：充满于两隔水层之间的含水层中的水。
特征：承压性；承压水的补给区和分布区不一致；承压水的动态比较稳定，其资源具有多年调节能力；承压水的化学成分一般比较复杂；承压含水层的厚度，一般不随补给量的增减而发生显著变化；承压水一般不易受污染。
地下水的化学成分：地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机质以及微生物。
地下水化学成分的形成作用：溶滤作用：是指地下水与岩土相互作用、岩土中一部分物质转入到地下水中的作用。
浓缩作用：是指地下水通过蒸发排泄引起水中成分的浓缩，使水中盐分浓度增大、矿化度增高的现象。
脱碳酸作用：是指在温度升高、压力降低的情况下，CO2自水中逸出，而HCO3-含量则因形成碳酸盐沉淀减少的过程。
脱硫酸作用：是指在封闭缺氧的还原环境中，在有机物和脱硫菌作用下，硫酸盐被分解成H2S和HCO3-的生物化学过程。
阳离子交换吸附作用：混合作用：地下水化学成分的基本成因类型：从形成地下水化学成分的基本成分出发，将地下水分为三个主要成因类型：溶滤水、沉积水和内生水。
溶滤水的渗入成因，沉积水是沉积——埋藏成因，内生水是火山——岩浆成因。
溶滤水：是指由富含CO2和O2的水渗入补给并溶滤其所流经岩土而获得主要化学成分的地下水。
其成分受岩性、气候、地貌等因素的影响。
沉积水：是指与沉积物大体同时生成的古地下水。
内生水：指来自地球深部层圈的地下水。
按降水后包气带水的下渗方式来分，降水入渗分为：活塞式下渗；捷径式下渗。
活塞式：入渗水的湿润锋整体向下推进，即上部新的入渗水推动下部较老的水作面状下移。
地下水文学复习资料
地下水水文学1 自然界水的分布、循环与均衡 自然界水均衡 (water equilibrium)水分循环三要素：蒸发(Z)、降水(X)和径流(Y)水均衡：在一定时间、一定区域内，水分循环的三要素之间的数量关系水均衡原理：对于任一地区(系统)，在任一时间内，收入的水量与支出的水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。
在海洋：Z 0=X 0 + Y 在陆地：Z c =X c - Y全球： Z 0 + Z c = X 0 + X c 水在岩土中的赋存形式 液态水结合水：受到固相表面的吸引力大于其自身重力的那部分水 重力水：距离固相表面更远的、能在重力下运移的那部分水毛细水：松散岩土中细小孔隙通道构成毛细管，在毛细力的 作用下，地下水沿着细小孔隙上升到一定高度，这种既受重力又受毛细力作用的水。
支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水 气态水 固态水其它：矿物结合水(沸石水、结晶水、结构水) 与水分贮存、运移有关的岩土性质容水性：岩土能容纳一定水量的性能,常用含水率表示。
含水率θ：单位体积岩土中所含水的体积(water content; mositure content)容水度(water capacity) C w ：岩土完全饱和时所容纳的最大水体积与岩土总体积之比。
在数值上，一般与孔隙度(裂隙率、溶隙率)相等，但对于有膨胀性的岩土，由于充水后体积扩大，其容水度可大于孔隙度饱和度(saturation) S ：含水率与容水度的比值。
S =1表示饱和，0<S <1表示非饱和%100⨯=VV w θ 或nC S wθθ==式中—体积含水率--含水体积—包括孔隙在内的岩土总体积--重量含水率--含水的重量--干燥岩土的重量持水性(moisture retention)：含水岩土在重力作用下释水时，由于固体颗粒表面的吸附力和毛细力的作用，使在其空隙中能保持一定水量的性能持水度R e ：指饱水岩土在重力作用下，经过2—3天释水后，岩土空隙中尚能保持的水体积与岩土总体积之比，这时的岩土含水率也称为田间持水率。
复习提纲地下水文学
地下水水文学复习提纲一、名词解释1. 孔隙度(裂隙率、溶隙率)2. 毛细水3. 容水度4. 含水率5．饱和度6.持水度7. 给水度8. 含水层9. 隔水层10. 潜水11. 承压水12. 矿化度13. 渗流14. 渗透系数15. 水分特征曲线16. 地下水补给17. 地下水排泄18. 地下径流模数19. 一般均衡方程式20. 潜水蒸发临界埋深21. 潜水位埋深22. 降水入渗系数23. 影响半径24. 均衡区和均衡期25. 越流及越流系数26. 弹性储水系数27. 基质势二、问答题及基本概念1.影响岩土孔隙度的因素2.毛细水的类型及其主要特征3.水在岩土中的赋存形式有哪些？各有什么特点？4.孔隙率n、容水度Cw、含水率q、饱和度S、持水度Re、给水度m以及它们之间的关系5.什么叫潜水和承压水？各有什么特点？6.等水位线图及其应用7.裂隙水的成因类型及其分布和运动特征。
8.岩溶发育的基本条件9.多年冻土区的地下水类型10.地下水的温度特征11.地下水有哪些化学组成？含量最多的7种离子是哪些？12.地下水化学成分的形成作用有哪些？13.阳离子吸附能力与哪此因素有关？13. 地下水补给的概念，主要有哪些补给来源14.影响降雨入渗补给的因素及其作用15.地下水排泄的概念，有哪些排泄形式？16.地下水动态及其影响因素17.地下水基流分割的方法18.泉及泉的类型19.地下水径流的基本类型20.地下水的均衡要素21.达西定律及其适用条件22.地下水运动遵循的基本规律23.越流的概念24.裘布依公式及其适用条件25.泰斯公式及其适用条件，泰斯井函数的基本特征是什么？26.叠加原理及镜像原理27.含水层参数有哪些28.给水度及其确定方法29.非稳定流抽水试验求参的方法30.总硬度、永久硬度与暂时硬度以及其关系三、重要公式1．包气带运动的基本微分方程(三种形式)2．承压含水层非稳定径向渗流基本方程3．达西公式4．潜水运动的基本微分方程5．一维潜水稳定流计算公式6．等效渗透系数计算公式7．潜水和承压稳定井流单井和群井计算公式8．泰斯公式。
地下水文学1
水循环三要素：蒸发(Z)、降水(X)和径流(Y) 水均衡：在一定时间、一定区域内，水分循环的三要素之间的数量关系 水均衡原理：对于任一地区(系统)，在任一时间内，收入的水量与支出的水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。
全球水平衡方程： Z 0 + Z c = X 0 + X c 水在岩土中的赋存形式：液态水（结合水、重力水、毛细水：支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水）、气态水、固态水 容水性：岩土能容纳一定水量的性能,常用含水率表示。
含水率θ：单位体积岩土中所含水的体积%100⨯=V V w θ错误！未找到引用源。
--含水体积 错误！未找到引用源。
—包括孔隙在内的岩土总体积 容水度：岩土完全饱和时所容纳的最大水体积与岩土总体积之比 持水性：含水岩土在重力作用下释水时，由于固体颗粒表面的吸附力和毛细力的作用，使在其空隙中能保持一定水量的性能 给水性：含水岩土在重力作用下能自由释出一定水量的性能 给水度μ：指饱水岩土在重力作用下所释出的水体积与岩土总体积之比，在数值上它等于容水度减去持水度，也即岩土的饱和含水率与田间持水率之差 透水性：岩土允许水体透过的性能，决定岩土透水性好坏的主要因素是空隙的大小，其次才是空隙的数量。
度量岩土透水性的指标是渗透系数K 。
渗透系数愈大，表明岩土的透水性愈强，反之，则愈弱。
潜水：潜水是地表以下埋藏在饱水带中第一个具有自由水面的重力水，潜水没有隔水顶板，或只具有局部的隔水顶板，潜水的自由水面称为潜水面。
潜水的特征：①与降水和地表水联系密切，积极参与水循环。
②分布区与补给区基本一致③排泄方式：径流排泄：泉、渗流形式；蒸发(腾)排泄④动态的季节性变化显著(丰水，水位高，含水层厚)⑤易受污染 等水位线图：在潜水面上，将高程相同的点(即潜水位相同的点)相连，即为潜水面的等水位线图承压水：承压水是充满于两个隔水层之间的含水层中具有静水压力的重力水，如未充满水则称为无压层间水；特性：承压性，与大气水地表水联系较弱，水量增减与潜水不同，水质变化较大，不易受污染也不易自净。
第03讲地下水文学
地下水在埋藏不深，且径流微弱时，蒸发便成 为地下水的主要排泄出路。随着水分蒸发，地 下水溶液逐渐浓缩，含盐量相对增加，这即为 浓缩作用。（结果在地表形成盐碱地）
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水文地质与地下水
脱碳酸作用
水中CO2的溶解度受环境的温度和压力所控制， 当地下水温度升高或压力降低时，一部分CO2 便会从水中游离逸出，这就是脱碳酸作用，即
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水文地质与地下水
颜色
地下水一般是无色的，但有时由于某种离子较 多，或者富集了悬浮物和胶体物质，则可能显 示出各种颜色。如果含硫化氢呈现翠绿色；含 低铁，呈浅绿灰色；含高铁，呈黄褐色或锈色； 含硫细菌，呈现红色；含粘土，呈淡黄色；含 腐质酸，呈暗黑或黑黄灰色，等等。 用色度 衡量。
•二氧化碳(CO2) ： 地下水中的CO2有两个来
源：一是生物化学作用形成；二是深部变质 作用形成。此外，近代工业人为产生的CO2随 降水渗入地下。
三峡大1学4水环学院Fra bibliotek水文地质与地下水
地下水中主要离子成分
在天然状态下，地下水中分布最广、含量 最多的离子有以下七种：Cl-、SO42-、 HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。 含盐量低的地下水常以HCO3-、 Ca2+、 Mg2+ 为主；高含盐量的地下水则以Cl-、 Na+为主；中等含盐量的地下水中阴离子 常以SO42- 为主，主要阳离子可以是Na+， 也可以是Ca2+。 主要微量组分有Br、I、F、B、Sr、Ba等
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水文地质与地下水
蒸发凝结过程中的氢氧同位素分馏 水的蒸发、凝结是自然界氢氧同位素分馏的一种
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地下水水文学1自然界水的分布、循环与均衡自然界水均衡(water equilibrium)水分循环三要素：蒸发(Z)、降水(X)和径流⑺水均衡：在一定时间、一定区域内，水分循环的三要素之间的数量关系水均衡原理：对于任一地区(系统)，在任一时间内，收入的水量与支出的水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。
在海洋：Zo=x o-^ y在陆地：Z C=X C - V全球：Z O + Z C=X O + X C 水在岩土中的赋存形式液态水结合水：受到固相表血的吸引力大于其自身重力的那部分水重力水：距离固相表面更远的、能在重力下运移的那部分水毛细水：松散岩土中细小孔隙通道构成毛细管，在毛细力的作用K,地下水沿着细小孔隙上升到一定高度，这种既受重力又受毛细力作用的水。
支持毛细水悬挂毛细水孔角毛细水气态水固态水其它：矿物结合水(沸石水、结晶水、结构水)与水分贮存、运移有关的岩土性质容水性：岩土能容纳一定水量的性能，常用含水率表示。
含水率饫单位体识岩土中所含水的体积(water content; mositure content)容水度(water capacity) 岩土完全饱和时所容纳的最大水体釈与岩土总体积2比。
在数值上，一般与孔隙度(裂隙率、溶隙率)相等，但对于有膨账性的岩土，由于充水后体积扩大，其容水度可大于孔隙度饱和度(saturation)5:含水率与容水度的比值。
5=1表示饱和，O<S<1表示非饱和v G e o汐= 2X100% 或 5 =—=-V C J C H, n式屮0—体积含水率V w••含水体积V—包括孔隙在内的岩土总体积0^重量含水率G w••含水的重ffl G7-干燥岩土的重ft持水性(moisture retention)：含水岩土在重力作用下释水时，由于同体颗粒表面的吸附力和毛细力的作用，使在其空隙中能保持一定水量的性能持水度心：指饱水岩土在重力作用下，经过2—3天释水后，岩土空隙巾尚能保持的水体积与岩土总体积之比，这时的岩土含水率也称为田间持水率。
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一、自然界水的循环：1.水文循环2.地质循环
1、水文循环：地球浅部层圈中的水，即大气水、地表水及地壳浅部地下水相互间的交替转换。
水文循环的速度较快，途径较短。
水文循环的动力主要为太阳辐射和地球引力。
大循环（外循环）：水分从海洋蒸发，以固态或液态的形式降落到陆面，最后又以地表和地下径流的形式再回到海洋。
小循环（内循环）：水从海洋表面蒸发，又降落到海洋表面或者水从陆地上的湖泊、河流。
植被叶面和地下水蒸发，重新降落回到陆地，这种局部性的水循环）
加强小循环是改变当地自然条件和增加地下水资源的有效途径。
2、地质循环：地球浅部层圈水域深部层圈水之间的相互转化过程。
一般属于间接循环。
二、地下水开发利用带来的环境问题
1、地面沉降；
2、地面塌陷；
3、海（咸）水入侵；
4、土壤次生荒漠化
三、根据泉水的出漏原因可将泉水分为：1、侵蚀泉；2、接触泉；3、溢流泉；4、断层泉；5、接触带泉。
三、水文循环的动力主要来源是太阳辐射和地球引力。
四、岩土的水理性质：1、溶水性；2、给水性；3、持水性；4、透水性
六、地下水的补给来源包括：1、大气降水的补给；2、地表水对地下水的补给；3、凝结水的补给；4、含水层之间的补给；5、其他补给来源：侧向补给，人类活动造成的地下水补给，融雪水、融冻水补给。
七、反应地下水环境状态的指标：1、化学需氧量；2、生化需氧量；3、总有机碳；4、氧化还原电位。
八、承压水特征：1、承压性；2、承压水的补给区和分布区不一致；3、承压水的动态比较稳定，其资源具有多年调节能力；4、承压水的化学成分一般比较复杂；5、承压含水层的厚度，一般不随补给量的增减而发生变化；
6、承压水一般不易受污染。
十、导水系数：T=KM，在数值上，等于渗透系数与含水层厚度之积；物理含义：在水力坡度等于1时，通过整个含水层厚度上单宽流量，量纲时L²T﹣¹,单位常用m²/d。
导水系数的概念仅适用于一维、二维的地下水流，对三维水流没有意义。
十一、地下水动态预测方法：1、确定性模型：（1）解析法（2）物理模型法（3）数值模拟；2、随机性模型：（1）回归分析模型（2）频谱分析模型（3）模糊数学模型（4）灰色模型（5）组合模型（6）时间序列模型（7）人工神经网络模型（8）随机微分方程模型
十二、影响地下水径流的因素：1、含水层的空隙性；2、地下水的埋藏条件；3、补给量；4、地形；5、地下水的化学成分；6、人为因素
十三、地下水交替：垂直交替、侧向交替、混合交替
十四、流线：水质点运动额轨迹线。
十五、1、稳定流：指水在渗流场内运动过程中各个运动要素（水位，流速，流向等）不随时间改变的水流运动；2、非稳定流：若流动系统中各物理量的大小不仅随位置变化、而且随时间变化，则称为不稳定流动。
十六、地下水动态：在各种因素的综合影响下，地下水的水位、水量、水温及化学成分等要素随时间的变化，称为地下水动态。
十七、1、含水层：贮存地下水，并在自然状态或认为条件下，能够流出地下水的岩体；2、隔水层：虽然含水，但几乎不透水或透水能力很弱的岩体。
十八、什么事裂隙水及其与孔隙水不同之处：裂隙水是存在于岩层裂隙中的地下水。
裂隙水的埋藏、分布和运动规律主要受到岩石的裂隙成因类型、裂隙性质以及裂隙发育程度的控制。
与松散沉积物中的孔隙水相比，因裂隙通道在空间上的展布具有明显的方向性，切裂隙岩层间的水力联系差、水量分布不均匀等特点，使得裂隙水具有强烈的不均匀性和各向异性。
十九、大气降水补给地下水的计算方法：
1、地中渗透仪法：首先调整水位调整管，使其水面与渗透仪中的设计地面（相当于潜水埋深）保持在同一高度上。
当渗透仪中的土柱接受降水入渗或凝结水补给时，其补给量将会通过导水管流入接渗瓶内，可直接读出补给水量；当土柱内的水面产生蒸发式，便可由水位调整管供给水量，再从马利奥特瓶读出供水水量（即潜水蒸发消耗量）。
在测定凝结补给量时，应在渗透仪上方加棚，以隔离降水。
该方法测得的潜水蒸发量和降水入渗补给量虽然是实测值，但仍很难如实模拟天然的入渗补给条件。
此方法只用于松散岩层，实测可靠性有待证实。
2、地下水动态分析法：利用地下水长期观测资料，通过降水入渗所引起的地下水位变化，来确定降水入渗补给量。
（1）利用同一剖面上三个观测孔水位资料计算求得。
（2）泰森对变形法：在典型地段不知观测孔组，并有一个水文年以上的水位观测资料时，可用差分方法计算均衡器的降水入渗补给量或潜水蒸发量，只要观测资料可靠，计算结果便有代表性。
（3）利用降水前后地下水观测资料估算。
这种方法适用于地下水位埋藏深度较小的平原区。
3、水量平衡法：因大气降水主要补给潜水，故根据质量守恒定律，建立研究区的潜水水量平衡方程，可确定降水入渗补给量。
4、降水入渗系数法：（1）次降水入渗系数α=μ（Hmax-H±△Ht）/X α=μ（Hmax-H）/X；（2）1）按地下水埋深变化情况分别计算。
年降水入渗系数阿尔法=（k∑i=1）Pi/X；2）采用直线斜率法求解。
3）根据排泄量法求解
5、水文学法：在缺乏地下水长期观测资料，担忧河流流量字了得地区，可用水文学方法推求流域平均的降水入渗量，主要有两种途径：水温分割法和总径流对比法。
6、水分通量法：水分通量法师计算降水入渗补给量的一种重要的物理方法。
该方法无需考虑水分在土壤中的实际运动过程，通过已知缎面的水分通量推求降水入渗补给量。
水分通量法一般是零通量面法和定位通量法相结合使用。
二十一、同上
二十二、基流：在切割强烈的河流上、中游地段泄流现象较为常见。
器械流量的大小取决于地下水位与河水位的高差、含水层的透水性能以及河床切入含水层的深度与长度等因素。
泄流不像泉那样集中，因此泄流量不便直接测定。
一般可在河流上选定断面，定期测定喝水流量，得出河流流量过程线，再从河流流量过程线中分割出地下水泄流量的方式求得，这部分泄流量称为基流。
标准退水曲线分割法适用条件：适用于河流域潜水无直接水力联系（地下水径流不受喝水涨落影响）的情况。
直线平割法适用条件：适用于洪水前期水量很枯、基流由承压水不记得情况。
直线斜割法适用条件：适用于地下水径流不受河水涨落影响的情况。
直线分割法无论平割还是斜割，都有一定的任意性，且没有考虑具体的水文地质条件，方法较为粗略，但简单易行，便于使用，对一般性评估地下水排泄量仍可行。
直线斜割法与标准退水曲线分割法的联系：退水点在流量过程线上的位置是将以求得的标准退水曲线与流量过程线退水段尾部相重合，两线的分离点既得到退水点。