地下水科学试卷2007A答案

1、地下水科学试卷（A）答案一、名词解释（20分，2分/题）1 .地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。2 .含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。3 .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。4 .地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。5 .地下水径流：含水层或含水系统从外界获得水量到失去水量的过程。6 .地下水排泄：含水层或含水系统失去水量的过程。7 .越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换。8 .地下水动态：在于环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。9 .地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐

2、量、热量、能量）的收支状况。10 .总矿化度：地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量（总溶解性固体）称为总矿化度。单位：g/L。、填空（15分，1分/题）1 .按含水介质（空隙）类型，可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。据地下水用藏条件.可将地下水分为包气带水、潜水和承压水。2 .潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面 上升.含水层厚度 增大.埋藏深度 变小。3 .承压含水层排泄时，减少的水量表现为含水层中水的密度变小及含水介质空隙 缩减。4 .在均质各向同性介质中，地下水必定沿着水头变化最大的方向，即垂直于等水头线的方向运动，因此， 流线与等水头线构成 正交网格（正交流网）。5 .潜水动态可

3、分为 蒸妗型、径流型 及 弱径流型 二种类型。6 .地下水资源具有 系统性、可恢复性 、调节性、与地表水相互联系和转化及复杂性等特征。三、判断正误（10分，0.5分/题）1.水文循环是地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程，而地质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水循环。（x）2孔隙度是孔隙体积与岩石颗粒体积的比值。（X ）3 .潜水含水层的厚度与潜水位埋藏深度不随潜水面的升降而发生变化。（X）4 .测压水位下降时承压含水层所释放出的水来自含水层水体积的膨胀及含水介质的压密。（，）5 .在渗流场中，一般认为流线能起隔水边界作用，而等水头线能起透水边界的作用。（，）6 .渗

4、透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。（，）7 .当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇聚；当含水层中存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。（，）8 .颗粒较粗时，由于渗透性好，所以毛细上升高度大；颗粒较细时，由于渗透性差，所以毛细上升高度小。（x）9 .补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空间与时间上的分布。（，）10 .活塞式下渗始终是"新"水先到含水层，捷径式下渗始终是 "老”水先到含水层。（X）11 .地下水以径流排泄为主时，其含盐量较低，以蒸发排泄为主时，其含盐量较高。（，）12 .黄土的垂向渗透性比水平渗透性大。（，）13

5、 .人类活动改变地下水的天然动态是通过增加新的补给来源或新的排泄去路。（，）14 .地下水中含有氧气和二氧化碳时，所处的地球化学环境有利于氧化作用进行；地下水中含有硫化氢和甲烷时，所处的地球化学环境有利于还原作用进行。（，）15 .我国南方地下多发育较为完整的地下河系，北方地下多为溶蚀裂隙、溶孔和少量溶洞。（，）16 .由于地下水储存资源在供水中起调节作用，所以我们可以长期消耗储存资源。（，）17 .地下水位之所以随时间发生变动，是含水层水量收支不平衡的结果。（，）18 .洪积扇的顶部岩性粗，补给条件好，渗透性好，地下径流强烈，埋深大，是地下水取水的有利地带。（X）19 .水文地质测绘、水文地

6、质物探、水文地质钻探、水文地质试验是水文地质调查的主要工作方法，而地下水动态观测则不是水文地质调查的主要工作方法之一。（x）20 .过量补充地下水，可引起土地沙（漠）化。 （X）四、简答（25分，5分/题）1 .简述包气带水与饱水带水运动特征的异同？答：相同点：都可以用达西定律描述。不同点：（1）饱水带只存在重力势，包气带固、液、气三相并存，同时存在重力势与毛细势；（2）饱水带任一点的压力水头是定值，包气带为负压，其压力水头随着含水量降低而负值增大，是含水量的函数；（3）饱水带的渗透系数是个定值，包气带的渗透系数随含水量的降低而变小，是含水量的函数。2 .潜水与承压水的区别，并用示意剖面图表示

7、出潜水含水层和承压含水层。答：潜水与承压水的区别为：项目潜水承压水概念在饱水带中A个具有自由水面的 含水层中的水。充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。土一个隔水顶板、潜水面、潜水位、 含水层厚度、潜水面到隔水底板的 距离、水位埋深（地面到潜水面的 口巨离）。（1）隔水顶板：承压含水层上部的隔水层 （弱透水层）；（2） 隔水底板：承压含水层卜部的隔水层（弱透水层）；（3）承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离；（4）承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度。这是 作用于隔水顶板的以水柱高度表示的附加压强。（4）测压水位（承压水位）：井中静止水位的图程，是虚构面。埋藏条

8、件位置浅且上面没有连续的隔水层。影响承压水埋藏深度的因素有构造、岩体。基本性质无压、具有自由表面，表面上所受 到的压力与时间、位置无关，即任 何时刻任意点上潜水面的压力都为 当地大气压。承压性。储水性质水是不口压缩的液体，水的释放是 由含水层体积的增减来完成。水是具有弹性的液体。水位波动不疏干含水层。补给排泄大气水、地表水、承压水可通过包 气带直接入渗，补给区和分布区一 致，可直接在本区排泄。补给区与分布区不一致，排泄区与分布区不一致。含水层从 出露位置较高的补给区（潜水分布区）获得补给，通过范围 有限的排泄区以泉或其他径流方式向地表或地表水体排泄。 也可从相邻的含水层获得越流补给，或向相邻的

9、含水层发生 越流排泄。径流运动在重力作用卜，由局水头处向低水 头处流动，主要受地形控制。由高水位的补给区向低水位的排泄区流动。控制流动的因素 主要是构造。动态具有季节性，动态变化大。周期长，季节影响小，动态变化小，比较稳定。水质大气水、地表水是淡水，因此潜水 一般是淡水，易污染。取决于埋藏条件及其与外界的联系程度。可以是淡水，也可 是含盐量很高的卤水。比较复杂，较难污染。一旦污染，则 很难使其净化。水资源季节调节调节能力较小，易恢复。不容易补充、恢复，但由于其含水层厚度通常较大，故其资 源往往具有多年调节性。表小方法潜水等水位线水位埋深图。承压水等水压线。其中潜水含水层的示意剖面图如下:匚Zb

10、巨3$匚口 匚口已西b图3 7潜水含水摸4才一隔水层：3高水位期料水面.4一抵水位期澹水面F 5 一大气降温人后一靠发17一潜水流向 8-a10承压含水层的示意剖面图如下:R. Is E33 三直1&犀卜 I77T18图3-6基号自流盆地中的承压水二一辐水层.2含水层：3潜水位及承压水测压水位.一地下水漉向,§泉，6站孔，虚线为进水部分. 7一自喷孔* g一大气降水郛给丰打一承,盅高度* M-含水层厚度3.简述河水与地下水的补排关系，并画出其相应的平面示意图和剖面示意图。答：根据河水位与地下水位之间关系可将河水与地下水的补排关系分成两种:(1)当地下水位高于河水位时，地下水补

11、给河水，如图1; (2)当河水位高于地下水位时，河水补给地下水，如图2。平面图平面图图1地下水补给河水示意图图2河水补给地下水示意图4.简述泉的分类。答：（1）以泉的排泄的含水层（地下水）的性质划分为上升泉和下降泉。（2）以泉的出露原因（成因类型）划分为侵蚀泉、接触泉、溢流泉、接触带泉和断层泉。（3）依据含水层空隙性质划分为孔隙泉、裂隙泉和岩溶泉。（4）根据泉水的特殊化学成份或温度划分很多。如矿泉、温泉等。5.请写出潜水均衡方程，并说明各项的意义。答：潜水均衡方程为：（Xf 十 Yf十 Zc+Wu1+Qt） （Zu十 Qd 十 Wu2）= Ah其中Xf：代表降水入渗补给量；Yf：地表水入渗补给

12、量；Zc：凝结水补给量； Wui：上游断面潜水流入量；Qt：下伏承压含水层越流补给潜水水量；Zu：潜水蒸发量；Qd：潜水以泉或泄流的形式排泄量；Wu2）：下游断面潜水流出量；W：给水度； h:均衡期潜水位变化值。五、计算题（30分）1 .某水源地开采区为正方形，边长为20km。多年平均降水量为730mm，降水入渗系数为0.2, 开采区西部和北部约200 km2的地区，地下水位埋深2-3m,蒸发强度为0.00008 m3 / （m2?d）, 其它区无蒸发，北部和东部为补给边界，具单宽流量分别为10 m3 / （m ?d）和20 m3 / （m?d）,（2）计算排泄项解：（1）计算补给项南部和西部

13、为隔水边界，水源地开采量为每天800000 m3,进行均衡计算，确定该水源地是正 均衡还是负均衡，如果这种现象长期存在，可能会引起什么样的生态环境问题？ （7分）Q 降=a PF=0.2X 730X 10 X ( 20X 103) 2/365=1.60X 105 m3/dq 北补=q 北 x l 北=10X 20X 103=2.0 x 105 m3/dQ 东补=q 东 x l 东=20 x 20X 103=4.0 x 105 m3/dQ 补=Q 降 + Q 北补 + Q 东补=1.6X 105+2.0 X 105+4.0 X 105=7.6 X 105m3/dQ 蒸发=FM=200 X ( 1

14、03) 2X 0.00008=0.16 X 105 m3/dQ 开=8.0 x 105 m3/dQ 排=Q 蒸发 + Q 开=0.16 x 105+8.0 x 105=8.16 x 105m3/dQ补Q排该水源地处于负均衡。如果这种现象长期存在，可能会引起的生态环境问题:(1)地下水位下降一水井报废、采水能耗大,泉水枯竭；湿地变干一生物消亡、植被衰退、土地沙化;(2)孔隙水压力小下降，岩石骨架的有效应力增加，粘性土压密释水，引起地而沉降，水质也发生变化;(3)沿地下水开采中心形成新的势汇，流线指向新的开采中心，在海岸边可形成海水入侵。2.已知以地下水样分析结果（单位为 mg/L）: K+=38

15、7, Na+=10700, Ca2+=420, Mg2+=1300, Cl=19340, SO42 =20 88, HCO3=150, Br=66, Fe2+=10, Fe3+=10, SiO2=60, CO2=50,温度 t=50C。（有关元素的原子量为： K=39, Na=23, Ca=40, Mg=24.3, Cl=36.45, S=32, C=12, O=16, Br=79.9, Fe=56, H=1）。试计算其矿化度，写出其库尔洛夫式，并命名其水化学类型。（8分）其矿化度为:解：计算如下：离了离子含量 (mg/L)分子量价 态毫克当量数毫克当量 总数毫克当量百分数/%Cl-19340

16、36.451530.5898491577.374991.9so2-208896243.5577.37497.5HCO1506112.459016393577.37490.4co2-06020577.37490.0Br-6679.910.826032541577.37490.1阴离子求和21644577.374898577.3749100.0+K3873919.923076923604.02921.6+Na10700231465.2173913604.029277.0Ca2+42040221604.02923.5Mcj+130024.32106.9958848604.029217.72+Fe10

17、5620.357142857604.02920.13+Fe105630.535714286604.02920.1阳离子求和12827604.0292101604.0292100.0矿化度3439634.396M二阴离子总量+阳离子总量一1/2HCO=21644+12827-1/2*150 ） /1000=34.396库尔洛夫式为:22SiO0.06cO0.05MCl91.9+34.396 1 二t50Na786Mg 17.7根据其命名规则可知，其水化学类型为Cl Na型水。3. 一底板水平的均质、各向同性含水层，观测孔A、方,C则在AB线的北面。A、B、C的地面高程分别是为15m, B中和C中的水位埋深分别是 40m和45m。B、C彼此相距2km, B位于A的正东105m、120m和145m, A中水位埋深(1)试确定通过三角形 ABC的地下水流的方向；（2）已知含水层的渗透系数为 20m/d,含水层的孔隙度为0.25,试求含水层的实 际速度和渗透速度；（3）已知含水层的某一断面面积为500