水文地质期末复习重点

1、学习好资料欢迎下载绪论1. 水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、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的时空变化规律，并研究如何运用这些规律兴利除害，为人类服务的科学。2. 研究对象：地下水3. 研究内容：地下水的形成与转化；地下水的类型与特征；饱水带及包气带中水分和溶质的运动；地下水动态与水均衡；地下水资源计算与评价；地下水资源系统管理；4. 地下水的功能：宝贵的自然资源；重要的生态环境因子；灾害因子；活跃的地质营力；地球内部信息载 体第一章地球上的水及其循环1 水循环：地球上各个层圈系统内的水相互联系、相互转化的过程。包括水文循环和地质循环。水文

2、循环：是指发生于大气水、地表水和地下水之间的水循环水文循环分类：路径不同：大循环（海-陆）和小循环（海-海或陆-陆）；时空尺度：全球水文循环，流域水文循环，水-土 -生系统2 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。流域：是指一个水系的全部集水面积，亦即地表水或地下水的分水岭所包围的集水区域。分水岭（分水线）：是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。3径流模数：是流域内单位面积单位时间产生的径流量，单位为L/s km2,计算公式M=QF 103。径流深度：是某一时段内的径流总量均匀分布于整个流域面积上所得到的平均水层深度，单位为mm计算公式 R=W/F- 10-3。径流系数：是同

3、一时段内流域面积上的径流深度R （mm与降水量P （ mrjn的比值，表示为 b=R/P。第二章岩石中的空隙与水分1、 空隙：岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间，是地下水赋存场所和运移通道。类型：松散岩石中的 孔隙；坚硬岩石中的裂隙；可溶岩石中的溶穴空隙特征的表征指标：孔隙-孔隙度（n）;裂隙-裂隙率（Kr）；溶穴（溶隙）-岩溶率（Kk）2、岩石的水理性质：是与水的储容、运移及释出有关的岩石性质的总称。含水量：是岩石空隙中所保留的水分的多少。2.1给水度：是指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面积岩石柱体在重力作用下所释放出来的水的体积。常用小数表示，无量纲给水度的影响因

4、素 岩性：颗粒粗大的松散岩石，空隙宽大，重力释水时持水性差，给水度大。 地层结构：含有细颗粒夹层时给水度较小。 空隙大小与性质：空隙宽大时给水度较大，而空隙狭小时，结合水与毛细水为主，持水性强，给水度 小。 水位埋深（在毛细带内）：埋深小于最大毛细上升高度时，给水度较小。 水位降速：抽水时降速过大时给水度偏小，降速很小时给水度较稳定。2.2含水量：是岩石空隙中所保留的水分的多少。2.3持水度（Sr）：是指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的体积。常用小数表示，无量纲。存在关系式：m + Sr = n2.4岩石的渗透性：是指岩石允许重力水透过的能力。用

5、渗透系数K表征影响因素有：（1 ）孔隙直径的大小。透水能力很大程度上取决于最小的孔隙直径。（2 ）孔隙通道：形状弯曲而变化时，渗透性较差。（3）颗粒分选性：比对孔隙度的影响要大。2.5空隙度、储水系数第三章地下水赋存1、包气带：是指地下水面以上至地表面之间的地带。包气带水的垂直分带：土壤水带、中间带和毛细水带2、饱水带：是地下水面以下岩土空间全部或几乎全部被水充满的地带3、地下水存在形式".含水介质类型埋藏条件"孔隙水裂隙水岩溶水包气带水土壤水、上层滞水、过路、悬留毛细水及重力水裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛细水裸露岩溶化地层上部岩溶通道中季节性存在的重力水潜水各类松散

6、层浅部的水裸露裂隙岩层中的水裸露岩溶化岩层中的水承压水山间盆地及平原松散层深部的水构造盆地、向斜、单斜中裂隙岩层中的水构造盆地、向斜、单斜中岩溶化岩层中的水4、 含水层：是指饱水并能传输与给岀相当数量水的岩层。构成含水层的三个条件是：（1 ）有储存水的空间 （储水构造），（2）周围有隔水岩石，（3）有水的来源，含有重力水为主。5、隔水层：是指不能传输与给岀相当数量水、或者透过与给岀的水量微不足道的岩层。具有相对性，以含 有结合水为主。弱透水层：是指本身不能给岀水量、但垂直层面方向能够传输水量的岩层6、 潜水：是指饱水带中第一个具有自由表面且有一定规模的含水层中的重力水。亦即地表以下第一个稳定隔

7、水层以上具有自由水面的地下水。潜水的特点:1水位易受气象水文因素影响；2与大气水、地表水联系密切，积极参与水循环，对气象、水文响应敏感，水资源易得到补充，含水层厚度有限，缺乏多年调节性；3水质受气候地形条件影响。另外潜水的补给区通常与排泄区是一致的。7、 承压水：是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，具有承压性质。承压水的特点：因 受上部隔水层的影响，1承压性2与大气圈、地表水圈的联系较差，不易受气象水文影响 3水循环缓慢，4 水资源不易补充5不易污染，但污染后不易恢复 6水质受埋藏和与外界联系的限制。8潜水等水位线图： 潜水位相等的各点连线。 作用：1判断地下水流向；2计算水利

8、坡度；3地形图与等 水位线仪器计算水位埋深；4确定潜水与地表水补排关系9、将某一承压含水层测压水位相等的各点连线得到等水位线图，可用于确定承压水流向和水力梯度。等水压线图：1判定地下水流向；2水力坡度3溢流区第四章地下水运动的基本规律1、 渗流一一具有实际水流的运动特点（流量、水头、压力、渗透阻力），并连续充满整个含水层空间的一 种虚拟水流，是用以代替真实地下水流的一种假想水流。2、 层流运动：水质点做有秩序的、互不混杂的流动。紊流运动：水质点做无秩序的、互相混杂的流动。3、稳定流：是指水在渗流场内运动过程中各个运动要素（水位、流速、流量、流向等）不随时间改变的水 流运动。非稳定流：是指水在渗

9、流场内运动过程中各个运动要素（水位、流速、流量、流向等）随时间变 化的水流运动。4、 达西定律又称为线性渗透定律：是指流体在多孔介质中遵循渗透速度（v）与水力梯度（I ）呈线性关系 的运动规律，是法国 H. Darcy于1856年通过砂柱渗透实验而得到的线性渗透定律。1）达西定律的 数学表达式为:亦即通过过水断面（砂柱各断面）A的流量（m3/d）;Q=K - = K I L 其中Q-为渗透流量（岀口处流量）K-多孔介质的渗透系数（m/d）;是水力梯度等于1时的渗透流速，它是描述含水层介质透水能力的重要水文地质参数A,w过水断面面积（m2） ; h水头损失（h=H1-H2,为上下游过水断面的水头

10、差）；L渗透途径；I-为水力梯度（I = h/L ）,等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径，亦即渗透路径中单位长度上 的水头损失2）渗流速度（v）是假想渗流的速度，是假设水流通过包括骨架与空隙在内的断面（A）上的平均流速，等于通过实际过水断面的实际流速u与岩石的有效孔隙度之积。3、渗透4、 流网：是指在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线和流线所组成的网络。特点：a、在各项同性介质中，流线与等水头线正交；在各向异性介质中，流线与等水头线斜交；b、是按一定规则绘制的，等水头线（等水头差绘制），流线（等流量宽，单宽流量相等）5、流线：是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各个水质点在此时刻

11、的流向均与此线相切。迹线：是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。流线可看作水质点运动的摄影，迹线则是对水质点运动所拍的电影。在稳定流条件下，两者重合。6、 均质岩层：渗流场中所有点都具有相同参数（K）的岩层。非均质岩层：渗流场中所有点不都具有相同 参数的岩层，渗透系数 K=K（x,y,z），为坐标的函数。7、各向同性岩层：渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。各向异性岩层：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。8层状非均质介质 是指介质场内各岩层内部渗透性为均质各向同性，但不同层介质的渗透性不同。1、地下水中气

12、体：第五章地下水的理化性质及其形成作用02、N2、H2S、CH4 C02、Rn 等；离子：H+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+ , OH-,Cl-, SO42-, NO2-, HCO3-, CO32-, SiO32-, PO42-；2、 氧（O2）和氮（N2）来源：主要起源于大气：（大气降水+地表水入渗补给）；生物：水生植物的光和作用释放氧气；生物化学作用：微生物分解有机物与矿物盐类；变质作用：岩石在高温高压下影响下可生成O2主要来源于大气；N2三个来源：大气、生物成因、变质成因。CH4和 H2S封闭、还原环境，在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成，其中H2S为SO4

13、2-的还原产物。H2S来源：硫酸盐还原；硫化矿物分解；火山喷发CO2来源：（1）大气（2）生物 变质 人类活动3、 溶解性总固体仃DS）:溶解在水中的无机盐和有机物的总称。mg/L、g/L矿化度（M）：是指地下水中各种离子、分子与化合物的总量，单位 g/l。地下水中主要离子成分随总溶解 固体的变化而变化。溶解度由大而小的顺序是CI->SO42->HCO3-。 低矿化水（<1）中HC03-, Ca2+, Mg2+为主； 高矿化水（10-30 ）中Cl-, Na+为主； 中等矿化水（1-10 ）中阴离子 SO42-为主，阳离子以 Na+, Ca2+为主。卤水中以CaCl2为主。硬

14、度：总硬度 暂时硬度 永久硬度4、 地下水化学成分的形成作用类型：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用。SO22- + 2C + 2H2O H2S + 2HCO3-5、简分析：物理性质（温度、颜色、透明度、嗅味、味道等）、HC03-, SO42-, Cl-, CO32- ； Ca2+, Mg2+,Na+, K+ ;总硬度、pH值；N03-, NO2-, NH4+, Fe2+, Fe3+, H2S、耗氧量、矿化度。单位为 mg/l, mmol/l 。全分析：化学成分 HC03-, SO42-, CI-, CO32-, N03-, N02-; Ca2+, Mg2

15、+, Na+, K+ , NH4+, Fe2+, Fe3+,Mn2+ H2S CO2耗氧量；总硬度、pH值、干涸残余物。某些微量元素、有毒组分；研究水的侵蚀性时需 分水的侵蚀性CO2单位为mg/l, mmol/l6、库尔洛夫式微量元素（g /1）气体成分（g/l）矿化度（g/l）阴离子（mmol% 10%者由大到小列入 阳离子（mmol% 10%者由大到小列入7、地下水化学成分的表示：TDS/M含盐量；酸碱度；硬 度8地下水化学类型的表示方法（一）单项组分的表示1.重量浓度单位 % g/g，ppm （10-6g/g），ppt （ 10-9g/g） 2.体积浓度单位 g/L，mg/L，ug/L

16、3. 离子毫克当量/ 升（ mgN/L）表示单位4. 离子毫克当量百分数（二）库尔洛夫式表示第六章地下的补给与排泄1、补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程，水量增加的同时，盐量、能量等也随之增加2、排泄：含水层或含水系统向外界排出水量的过程，减少水量的同时，盐量和能量等也随之减少。3、地下水径流的特点：（1）地下水径流首先取决于水力梯度，地下水流向总是水力梯度最大的方向（2）径流受岩石透水性的制约。（3）水流长城层流运动，流速很小，动能通常不考虑。（4）边界对流速影响小，除非边界明显改变了地下水流向和过水断面面积。 径流速度影响因素（1）含水层的渗透性；（2）水力梯度；（3 ）过水断面面

17、积；（4）温度；（5）含盐量。径流的强弱，影响着含水层水量与水质的形成过程。4、影响地下水补给的因素5、地下水的补给源及其计算方法地下水的补给来源有：天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等；人类活动有关的：灌溉 水入渗、水库渗漏及人工回灌6、泉的成因类型根据出露成因将上升泉可分为：侵蚀（上升）泉、断层泉和接触带泉。根据岀露条件又将下降泉分为：侵蚀泉、接触泉、溢流泉泉的水文地质意义判明地下水的排泄条件；判明含水层特征一环境；说明地下水补给条件，圈定富水区；判定山区泉域的含水性、导水性；判定泉所在含水层的化学特征。7、地下水蒸发排泄的影响因素及其计算a. 气候因素：干燥，气温高，蒸发量

18、愈大b. 地下水位埋深：超过蒸发极限深度则蒸发-0c. 包气带岩性：8地下水径流方向、径流强度与径流量；第七章地下水的动态与均衡1、地下水动态：地下水各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化。1）地下水动态的形成机制与环境的相互作用降水 补给地下水系统 水位上升（出现变化）激励一脉冲式的降水响应一波状信号的信息地下水水位对外界输入（降水）响应的特点：（1 ）滞后和延迟现象（2）有叠加现象因外界激励（或输入）而引起的系统响应（或输出）的变化幅度是含水系统内部结构作用的结果某要素（水位）随时间的变化程度用稳定性来恒量动态稳定 变化幅度小动态不稳定变化幅度大2）影响因素1、气象（气候）

19、因素一决定动态总轮廓特点：大面积，普遍产生影响（主要有降水与蒸发因素）降水的影响因素：降水量、降水强度、延续时间蒸发的影响因素：气温、湿度、风速气象因素表现：降水的昼夜变化降水的年内季节性变化降水的多年变化（如11年周期的太阳黑子变化）与此相对应，地下水动态也有这三种周期性变化昼夜变化-在许多地区不明显年内变化-最突出多年变化-研究周期长2、水文因素指地表水体的变化对地下水动态的影响3、地质因素气候与水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓地质因素起修饰作用，滤波或削峰填谷的作用潜水位的埋深：埋深的大小，对滞后 -延迟时和变幅的影响包气带岩性：K起作用；饱水带岩性：K和卩均起作用地下水所处的空

20、间部位：补给区，排泄区。一般而言，补给区较排泄区更不稳定4、人为因素包括开采、人工回灌、灌溉、库渠渗漏、污水排放等3、地下水动态天然类型地下水动态类型类型出现地区动态特征渗入-蒸发型干旱、半干旱区，地形切割 微弱的平原、盆地。径流微弱，年水位变化小，水质季节变化明显，盐化、 土壤盐渍化。大陆盐化水。渗入-径流型山区、山前、水位深埋区。年水位变化大而不均，水质季节变化不明显，水质趋于 淡化。渗入-弱径流型气候湿润的平原、盆地，地 形切割弱。年水位变幅小，各处接近，水质季节变化不明显，淡化。水文型沿江河两岸的条带地段年水位变化随江河水位变化而变化，但幅度小于江河水 位变化幅度。开采型城市及集中开采

21、区水位变化受开采量影响。4、潜水、承压水的动态类型1、潜水的动态类型一一三种类型蒸发型一一主要岀现在干旱半干旱地区地形切割微弱的平原或盆地。径流型一一广泛分布于山区及山前弱径流型一一气候湿润的平原与盆地，蒸发排泄有限，径流排泄为主，但径流微弱。2、承压水径流型一一动态变化的程度取决于构造封闭条件。构造开启程度愈好，水交替愈强烈，动态变化愈强烈，水质的淡化趋势愈明显。5、地下水均衡：某一时段、某一范围内，地下水水量（热量、盐量、能量）的收支状况。均衡期：均衡计算的时间段均衡区：均衡计算所选定的地区正均衡：某均衡区某均衡期内地下水水量 （盐量、热量）的收入大于支岀，表现为地下水储存量（热量、盐量）

22、 增加。负均衡：某均衡区某均衡期内地下水水量 （盐量、热量）的收入小于支岀，表现为地下水储存量（热量、盐量）减少。地下水均衡方程：表示地下水均衡收入项和支出项关系的方程。在研究区内某一时段内某一含水层地下水各补给量总和（Qr）与各消耗量总和（Qd）之差值等于均衡期始末的地下水贮存量的变化量Q的关系式。即 Q= Qr - Qd o地下水贮存量变化量：均衡区内在均衡期起止两时刻水位变动带内重力水量。通常以水层厚度（h）计算，其中卩是变动带内岩石的给水度； h是均衡期水位变化的平均值。6、水量均衡计算与均衡分析第八章不同介质中的地下水的基本特征1、孔隙水、裂隙水、岩溶水、矿床水的基本概念；孔隙水：赋

23、存于松散沉积物中的地下水裂隙水是指赋存并运移于坚硬基岩裂隙中的地下水岩溶水（喀斯特水）：赋存并运移于岩溶化岩层中的水矿床水2、冲洪积扇中地下水的分带特征扇形地中地下水特点（由扇顶至前缘）： 含水层介质：颗粒由粗变细，透水性由强变弱。 水位埋深：由大变小；水位变化由大变小。 地下水径流：由强变弱，渗透速度由大变小。 水化学作用：由单一（溶滤作用为主）变多样（溶滤、蒸发浓缩、阳离子交替吸附等），水化学类型由单一变复杂。 水质：由好变差，矿化度由低增高。地下水分带1）赋存条件： 岩性：颗粒粗大T颗粒变细 水位埋深：深T浅潜水深埋带T潜水溢岀带T潜水下沉带 渗透性：好T差2）补、径、排条件: 补给：充

24、沛T差 径流：强烈T受阻，V快-慢 排泄：径流排泄T蒸发排泄3）动态和均衡： 动态：水位动态变化大小 均衡：统一的地下水系统4）水化学： 水化学作用：溶滤蒸发浓缩 矿化度：低中高盐分溶滤带盐分过路带盐分积聚带 水化学类型：HC04 SO4 Cl3、河流冲积物中地下水特征1） 地上河冲积物中的地下水（从河谷向两侧）： 岩性：从河谷向两侧，颗粒逐渐变细， 渗透性：渗透性由好变差， 补径排：补给方式由降水入渗补给变为降水入渗补给和侧向径流补给。径流条件由好变差，径流由强变弱，排泄由径流排泄转为蒸发排泄。 水化学：由溶滤作用变为蒸发作用为主，平面上形成多个含水条带，垂向上可能相互交叠形成天窗。2） 河

25、谷冲积平原中的地下水： 含水层颗粒较粗大，沿江河成条带状有规律地分布，与地表水水力联系密切， 补给充分，水循环条件好，水质较好，开采技术条件好，一般可构成良好的地下水水源地。4、裂隙水的类型与特征裂隙潜水和裂隙承压水（承压裂隙水）成岩裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水裂隙水特点：1）各裂隙含水系统内部具有统一的水力联系，各个系统与系统之间没有或仅有微弱的水力联系。2）补径排、动态特征及其水量的大小取决于自身的规模。3）裂隙水的分布不均匀、各向异性5、岩溶发育的基本条件四个基本条件（1 ）岩层具有可溶性 ：可溶岩的存在、可溶岩必须是透水的（2）地下水具有侵蚀能力 ：具有侵蚀能力的水、水是流动的岩溶水的基本特征A.岩溶含水介质的特征（1）岩溶含水介质具有很大的不均匀性（2）广泛分布的细小孔隙与裂隙 （3）岩溶水量分布极不均匀B、岩溶水的运动特征（1）通常为层流、紊流共存，（2）在岩溶水系统中，局部流向与整体流向常常是不 一致的。（3）岩溶可以是潜水，也可以是承压水。C岩溶水的补、径、排与动态特征- 补给：大气降水入渗面状补给，补给强度较大。排泄：以泉的形式集中排泄。动态：变化比较剧烈，水位变幅较大。第九章地下水运动的基本理论三维渗流方程：5f =-d+0HOH承压含水层方程疇di潜水含水层方程；jt- = -& ax承压含水层稳定井流 Dupuit公式潜水含水层稳定流 Dup