地下水动力学第二章习题
地下水动力学(第二章 地下水向河渠的运动-专)
( ) (
)
任一断面单宽流量： ∂h 上式对x求导，并代入Darcy定律 q = − Kh ∂x 得：
q x ,t K = q x ,0 + ∆ h02,t G x, t − ∆ hl2,t G ′ x, t 2l
[ ( ) ( ) ( ) ( )]
式中：qx,0—x断面处回水前单宽流量； qx,t—x断面处回水后t时刻的单宽流量； G (x, t ) —河渠流量函数；
hx2, 0 = h02, 0 −
h02, 0 − hl2, 0 l
x
(3) 两侧河渠水位同时出现水位上升，发生瞬时回 水，左河水位自h0,0上升至h0,t，右河自hl,0上升至hl,t。 （二）数学模型的建立和求解 如图坐标，可得如下数学模型：
∂ ∂h ∂h K h = µ ∂x ∂x ∂t h 2 ( x,0 ) = h02, 0 − h(0 ,t ) = h0 ,t h(l ,t ) = hl ,t h02, 0 − hl2, 0 l x
d dh W =0 h + dx dx K h x =0 = h1 h x =l = h2
模型求解： W dh d h = − dx 将微分方程化为： dx K 两边不定积分： dh W
h dx =− K x + C1
再化简： 再积分：
W hdh = − xdx + C1dx K
特例， h1=h2
l=2
时， a =
l 2
，代入(2)式，可得
K 2 hmax − h12 W
(
)
可见，当水位条件一定时，在入渗强度愈大和渗 透性愈弱的含水层中，排水渠间距愈小，反之愈大。 (3) 河渠间单宽流量的计算 通用公式： 2 2 当x=0时，得流入左河的单宽流量：
地下水动力学习题
地下水动力学习题————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ常见思考题A.填空及判断题第一章 渗流理论基础§1.1 渗流的基本概念一、填空题：1. 地下水动力学是研究地下水在___＿_＿＿_、_＿_＿＿_＿＿、和_＿____＿_____、中运动规律的科学,通常把_＿_______ ______＿＿＿_称为多孔介质,而其中的岩石颗粒称为＿＿__＿。
多孔介质的特点是_＿_____＿、_____＿、_＿___＿_＿___＿___和__＿_＿＿_。
2. 地下水在多孔介质中存在的主要形式有＿＿__＿＿、______、____＿_和_____＿，而地下水动力学主要研究_＿__＿_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_＿______,但对贮 ①（编者认为应称为渗流速度,但考虑到习惯用语,故书中仍沿用渗透速度。
)水来说却是_＿_＿＿_。
４·假想水流的___＿___、___＿＿__、______＿_＿__＿＿＿____＿ 以及 ＿_＿＿_______、都与真实水流相同，假想水流充满__________＿__＿_＿。
5．地下水过水断面包括＿＿___＿__和__＿__＿＿____所占据的面积。
渗透速度是____上的平均速度，而实际速度是___＿___________的平均速度。
６.在渗流中,水头一般是指＿__＿___＿_＿,不同数值的等水头面（线)永远______＿__。
7.在渗流场中，把大小等于____＿＿____，方向沿着＿_＿_＿_＿的法线,并指向水头__＿_＿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＿________＿、___________和____＿___＿。
８．渗流运动要素包括_____＿、_＿___＿_、_＿_＿＿_和__＿_＿＿＿等等。
地下水向河渠的运动
地下水动力学习题2 地下水向河渠的运动要点：本章主要介绍河渠间地下水运动,包括无入渗情况下地下水向河渠的稳定运动和河渠间地下水的非稳定运动。
本章要求学生掌握各类公式的适用条件，能应用相关公式进行计算，在此基础上分析解决水库区地下水迴水、农田排灌渠的合理间距计算以及灌溉条件下地下水位动态预报等问题，并能利用动态资料确定水文地质参数。
2.1 河渠间地下水的稳定运动例题2-1-l ：在两河间距l=2000m 的均质水平分布的潜水含水层中，自左河起l 1=1000m 范围内有均匀的灌溉入渗，已知左右河水位（自含水层底板算起）均为80m,在距左河l 1十l 2=1500m 处有一观测孔，孔中水位为46.37m,试求入渗强度与渗透系数的比值。
解：已知l ＝2000m ，l l =1000m ，l 2=500m ，在0—l 1段有均匀入渗（l 1＝1000m ），l 1一l 段无入渗。
设l 1断面处的水头为h x ，左右河水位分别为h 1，h 2。
所以0—l 1渗流段内的单宽流量为：22)(22)(11221111221Wl l h h K Wl Wl l h h K q x x +-=+--= (2-1) 根据水流连续方程知，l 1一l 渗流段内的单宽流量为：)(2)(1222l l h h K q x --= (2-2) 将（2-1）,(2—2)式联立得：)(2)(22)(122211221l l h h K Wl l h h K x x --=+- 整理得：2122111222)(l h h l l l h h K W x x ----= (2-3) 再利用观测孔水位（h ）资料求h x 值：因为： )(2)(2)(21222222l l l h h K l h h K x ---=-将)(5005001000200021m l l l =--=--代入上式整理得:)(35.34003037.46222222222m h h h x =-⨯=-=将2x h 代入（2-3）式得：362221051035.250035.2500100035.3400301000)10002000(3035.3400-⨯=+=--⨯--=K W 答：入渗强度W 与含水层渗透系数K 之比值为5×10-3。
华北水利水电大学地下水动力学试题2
华北水利水电大学地下水动力学试题2华北水利水电大学地下水动力学一、判断题（每题1分，共20分）1.渗流即是存在于岩石空隙中的地下水流。
（）2.渗透流速是实际平均流速。
（）3.地下水总是从位置高处向位置低处流动。
（）4.有效孔隙是指互相连通的，不为结合水所占据的那一部分孔隙。
（）5.给水度值的大小只与水位变动带的岩性有关。
（）6.贮水系数的大小与含水层和水的弹性性质有关。
（）7.地下水运动是一维的、二维的还是三维的与所选取的坐标系有关。
（）8.稳定流是时间的函数。
（）9.渗透系数和速度具有相同的量纲。
（）10.导水系数的大小与含水层的厚度无关。
（）11.岩石颗粒愈粗，透水性愈好。
（）12.巨厚粗砂层中夹有粘土透镜体属于非均质各向同性。
（）13.上、下两层含水介质的K值相差愈大，则水流斜向通过界面时，流线偏移的程度也愈大。
（）14.流网线稀疏，说明水力坡度小，流速小，径流微弱。
（）15.在有垂直入渗的稳定流动中，潜水浸润曲线是等水头线。
（）16.如果弱透水层一定，主含水层的出水能力越大，则越流量就越小。
（）17.地下分水岭可作为研究区的隔水边界。
（）18.河间地块潜水降落曲线的形状是椭圆形曲线。
（）19.水平等厚的承压完整井流，等水头面是一系列同心圆柱面。
（）20.叠加原理只适用于线性方程。
（）二、简答题（每题6分，共30分）1.何谓弹性水量。
（6分）2.如图所示水文地质模型，地下水为稳定运动，请建立相应的数学模型。
（6分）3．Dupuit公式的假设条件有哪些？（6分）4．试述潜水完整井流与承压完整井流有哪些不同？（6分）5. 简述根据非稳定流抽水试验资料，用配线法求参数的主要步骤。
（6分）三、 作图题（每题5分，共10分） 抽水井补给边界4.在直线补给边界附近有一抽水井,请画出其流网示意图。
17.试绘出下图均质各项同性承压含水层的水头线 （水流为稳定二维流）四、 计算题（共25分）1.在某平原地区由于地下水埋藏较浅，致使大片农田盐渍化，为了促使耕地种植条件好转，计划设计两条平行的渠道进行稳定排水，已知条件如图所示。
地下水动力学课后思考题及其参考答案 PPT
质有关。渗透率仅与岩石得物理性质有关,不受流体得物理性质得 影响。
水头与水位。 水头表示含水层中某一点得能量得大小,具有长度单位。 水位表示某一点地下水水面所处得高程。
(2)请对以下陈述作出辨析
(3)一般情况下,可以用渗透流速除以孔隙度得到实 际流速,这个实际流速与水质点得流动速度有什么 联系？
P37中。
(4)达西定律有哪些适用条件,分析一下该定律在裂 隙含水层中应用时需注意哪些问题？
P38中。
(5)隔水底板水平得均质各向同性河间地块,两河完全切割含水 层至隔水底板,均匀稳定入渗,两河排泄地下水,两河水位相等且 保持不变。请绘制其流网。
(2)辨析论述: 只要地下水开采量小于天然补给量,就不会动用地下水得
储存资源？ 不正确。
(3)阐述地下水补给资源得性质与供水意义。 P143。
(8)分析:黄河作为地上悬河,与周围潜水得补给与排泄关系如 何？如果在黄河两侧开采地下水,将引起这种补排关系如何变 化？
黄河水补给地下水;开采地下水后,水位下降,水力梯度增 大,补给增强！
(9)分析:水库得兴建可能对地下水得补给与排泄条件造成什么 样得影响？
地下水得补给增强、水位抬升、蒸发增强！
(10)某承压含水层被开采时,其上部得潜水含水层水头也逐渐 下降,请解释这种现象？
(2)有人用等效多孔介质得方法研究裂隙含水层,分析一下其原理 与适用条件。
P122-123。 (3)简述裂隙水流得基本特征。
P121。 (4)论述断层带得水文地质意义。
P124。
第十三章 岩溶水
(1)岩溶发育应该具备那些条件？ P126中。
地下水动力学课后思考题及其参考答案
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第五章 包气带水的运动
(1)当潜水水位下降时，支持毛细水和悬挂毛细水的运动有什么不 同特点？
当潜水水位下降时，支持毛细水随水位向下运动，悬挂毛细水 不运动。 (2)对于特定的均质包气带，其渗透系数随着岩石含水量的增加而 增大直至为一常数，所以渗透系数是含水量的函数；
正确。参见P48中。
详见P7、P8。
第二章 岩石中的空隙与水
(1)对比以下概念： 孔隙度和孔隙比； 详见P15中。
(2)在一个孔隙度为30%的砾石堆积体中，充填了孔隙度为60%的粉 质粘土，试估算该堆积体的实际孔隙度。
P17中：n=30%×60%=18%。 (3)粘性土的孔隙特点？
粘性土中结构孔隙和次生孔隙(虫孔、根孔、裂缝等)的存在， 使得粘性土的孔隙率超过理论最大值很多。
(2)潜水含水层的给水度和承压含水层的给水度存在很大 的区别，你知道为什么吗？
参见P33。
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(3)请对以下陈述作出辨析： >>在排泄区，地下水不接受大气降水的补给； 不正确，在排泄区也可接受补给。 >>只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水； 不正确，只要测压水位高于隔水顶板的地下水都为承压水。 >>地面的污染物可通过包气带扩散到潜水中，但不会影响承压水。 错误，只要承压水与潜水有水力联系，就会受到影响。
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(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。
>>含水层孔隙度越大，则渗透系数越大； 错误，粘土的孔隙度很大，但其渗透系数很小。
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32.5m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H A=118.16m，H B=115.16m，含水层底板标高为106.57m。
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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H2.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。
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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。
7.某水库蓄水后，使岸边潜水产生回水现象，设计水库蓄水后最高水位标高H=28m。
在距水库l=5km处有一工厂，其地面标高为25m，已知含水层的导压系数为4×104 m2/d，含水层的初始水位近于水平，其值H0=15m。
试问需多长时间工厂受到回水的影响？。