水文地质学基础课程实验

1、会计学1水文地质学基础课程实验水文地质学基础课程实验 1玻璃管：直径4cm，长25cm。管底部放有筛网，底上有一个入水孔 2. 击棒：一根 3金属小土铲：一把 4小漏斗：一个 5量筒:（容量500ml）一个 6量杯：（容量l00ml）一个 7烧瓶架及烧瓶夹；二个1支架；2高柱筒；3滴定管；4量杯 1将玻璃管固定在支架上，简底部装有透水板，板上铺有金属网布，打开管夹b放水，当水面升至透水板顶部时，关管夹b。 2把风干砂样，分三至五次装入玻璃管内，每装一层都要用捣棒轻轻捣实，用力大小须一致，记下装样高度（一般为20厘米）。 3注水入滴定管至零刻度。然后徐徐打开管夹b，使水由下而上饱和试样，直至试样

2、表面刚见自由水面为止，关管夹b，测记注水量。 4打开管夹a，使试样中水在重力作用下流入量杯中。待水流停止时（一般不少于10小时），测记排水量，关管夹a。 5倒出砂样，洗净玻璃管，底端放水口堵上橡皮塞，用量杯加水至装样高度处，记下体积。 6.用相同的试样，同样的方法，再做一次。取两次实验结果的平均值。 1 1防止玻璃管底部漏水。防止玻璃管底部漏水。 2 2自下往上饱和试样过程要缓慢，以避免砂样中残留自下往上饱和试样过程要缓慢，以避免砂样中残留气泡。气泡。 3 3测量水体积，要注意读数精确。测量水体积，要注意读数精确。 4 4用这种方法测定的给水度，由于排水时间有限，结用这种方法测定的给水度，由于

3、排水时间有限，结果一般偏小果一般偏小 完成实验成果（表完成实验成果（表1-11-1）试样编号水充满砂样孔隙的体积（cm3）自由流出水体积（cm3）砂样总体积（cm3）孔隙度给水度最大分子水容度123平均实验日期 报告人 班号 组号 同组成员 1.从试样中退出的水是什么形式的水？退水结束后，试样中保留的水是什么形式的水？ 2.根据实验结果，分析比较松散岩石的孔隙度、给水度、持水度与粒径和分选的关系。1通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律达西定律。 2了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。1达西仪，分别装有不同粒径的均质试样

4、：砾石（粒径510mm）；粗砂（粒径0.60.9mm）；砂砾混合（与的混合样）。 2秒表。 3量筒（100ml,500ml各一个）。 4直尺。 5计算器。达西实验装置示意图1试样；2进水开关；3出水管；4测压管；5仪器架；6排气管 1测量仪器的几何参数（实验员准备）。 分别测量过水断面面积（ ）、测压管a、b、c的间距或渗透途径（L）；记入（表2-1）。 2调试仪器（实验员准备）。 打开进水开关，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关，调节进水量，使a、c两测压管读数之差最大。同时注意打开排气口排尽试样中的气泡，使测压管a、b的水头差与测压管b、c的水头差相等。 3测定水头 待

5、a、b、c三个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表2-1）中。4测定流量 在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q。连测两次，使流量的相对误差小于5相对误差, 取平均值记入（表2-1）。%1002/ )(2112QQQQ 5由大往小调节进水量，改变a、b、c三个测压管的读数，重复步骤3和4。 6重复第5步骤13次。即完成35次实验，取得35组数据。 7按记录表计算实验数据，并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据(有条件的，可分别做不同的试样)。%1002/ )(2112QQQQ 1实验过程中要及时排除气泡。 2为使渗透流速水力梯度（vI）曲

6、线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变化要控制合适。 1提交实验报告表（表2-1）。 2在同一坐标系内绘出三种试样的曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K值，与直接据（表2-1）中实验数据计算结果进行对比。QIVK 渗透流速土样名称实验次数水力梯度（I） 渗透流速( )渗透系数（K）备注测压管水头水头差（cm）H=Ha-Hc水力梯度I=H/L渗透时间t(s)渗透体积V（cm3）渗透流量（cm3/s）Q=V/t(cm/s)Ha（cm）Hc（cm）cm/sm/d12345平均实验日期 报告人 班号 组号 同组成员 1为什么要在测压管水位稳定后测定流量？ 2讨论三种试样的曲线是否符合达西定律？试分析其原

7、因。 3将达西仪平放或斜放进行实验时，其结果是否相同？为什么？ 4比较不同试样的K值，分析影响渗透系数K值的因素。1熟悉与潜水有关的基本概念，增强对潜水补给、径流和排泄的感性认识。 2加深对流网概念的理解，培养综合分析问题的能力。 3认真观察地表径流，确定潜水面形状，同时分析地下水分水岭的移动过程和不同条件下的潜水流网。 1地下水演示仪。该仪器的主要组成部分及功能介绍如下： ( 1）槽体：内盛均质砂，模拟含水层。 （2）降雨器：模拟降雨，可人为控制雨量大小及降雨的分布。 （3）模拟井：两个完整井和两个非完整井分别装在仪器的正面(A面)和背面(B面)，均可人为对任一井进行抽(注)水模拟，也可联合

8、抽(注)水。 1熟悉地下水演示仪的结构及功能。 2地表径流的演示。 打开降雨开关，人为调节降雨强度。保持两河较低水位排水。认真观察地表径流产生情况。 3观测有入渗条件的潜水面形状。 4观测地下分水岭的偏移中等强度均匀降雨，保持两河等值低水位排水，观察地下分水岭位置。 5人为活动影响下地下水与河水的补给和排泄关系的变化（此项为选择内容）。 中等强度降雨，保持两河同等较高水位排水。选择35个测压点注入示踪剂。使地下水位处于稳定的初始状态。具体演示： （1）集水廊道抽水：打开集水廊道开关进行排水。观察流线变化特征，分析集水廊道排水对地下水与河水的补给和排泄关系的影响。 （2）完整井抽（注）水：恢复初

9、始状态。打开两个完整井开关，一个抽水，一个注水。观察地下分水岭的变化及流线形态。 （3）非完整井抽水：恢复初始状态。打开两个非完整井的开关，通过开关控制两个非完整井等降深抽水。 要认真观察潜水流网变化的形状，以便更清楚地了解天然条件下潜水运移规律。1根据步骤3绘制A剖面流网图；根据步骤5（3）的演示，在B剖面上示意画出两非完整井等降深抽水时的流网图。 2对于河间地块含水层，当河水位不等时，地下水分水岭偏向哪一侧?试分析其原因?1分析降雨强度与地表径流的关系。 2分析地形与地表径流的关系。 3抬高一侧河水位，即抬高一侧的稳水箱。观察地下分水岭向什么方向移动。试分析为什么分水岭会发生移动？能否稳定

10、？停止降雨，地下分水岭又将如何变化？认真观察停止降雨后地下分水岭变化过程。 4若两非完整井等降深抽水时，各井的抽水量是否相等?A B C D E F G面剖面流网98567342 342B面剖面示意流网13895674H I J K L M N O Pab2342B面剖面示意流网13895674H I J K L M N O Pab21熟悉与承压水有关的基本概念，增强对承压水的补给、排泄和径流的感性认识。 2练习运用达西定律的基本观点分析讨论水文地质问题。 3分析讨论承压含水层补给与排泄的关系，观测天然条件下泉流量的衰减曲线。 1承压水演示仪。该仪器的主要组成部分的功能如下： （1）含水层：用

11、均质石英砂模拟。 （2）隔水层：用粘土模拟。构成大致等厚的承压含水层的顶板和底板。 （3）断层上升泉：承压含水层主要通过泉排泄，泉水通过开关9排出，可用秒表和量筒配合测量其流量。 （4）模拟井（虚线部分为滤水部分）：中间b井和开关8连通，通过开关8可以控制b井的抽(注)水。 （5）模拟河：承压含水层接受河流补给，通过调整稳水箱（开关7接稳水箱）的高度控制补给承压含水层的河水水位。 （6）隔水板：上部穿孔，河水可以通过穿孔部分补给承压含水层。 2秒表。 3量筒：500ml、50ml、25ml各一个。 4直尺(50cm)。 5计算器等。c井b井a井B8B7B6B5B4B3B2B1抽水井C4C3C2

12、C1B8B7B6cB5bB4aB3B2B1A4A3A2A1泉河流剖面图平面图02040承压水演示仪（1：5） 1熟悉承压水演示仪的装置与功能。 2测绘测压水位线 抬高稳水箱，使河水保持较高水位，以补给含水层，待测压水位稳定后，分别测定河水、a、b、c三井和泉的水位，在上绘制承压含水层的测压水位线。分析自补给区到排泄区水力梯度有何变化？为什么会出现这些变化？ 3测绘平均水力梯度与泉流量关系曲线 测定步骤2的泉流量、河水位（H河），泉点水位（H泉），计算平均水力梯度（I），记入（表4-1）。 分两次降低稳水箱，调整河水位（但仍保持河水能补给含水层）。待测压水位稳定后，测定各点水头、计算平均水力梯度

13、，同时测定相应的泉流量，记入（表4-1）。 4b井抽水，测定泉流量及b井抽水量 为了保证b井抽水后，仍能测到各井水位，抽水前应抬高河水位（即抬高稳水箱）。待测压水位稳定后测定泉流量，记入（表4-1）。b井抽水，待测压水位稳定后，测定各点水头，标在的平面图上，画出b井抽水时的承压含水层平面示意流网；同时测定泉流量及b井抽水量并记入（表4-1）。 5测绘泉流量随时间的衰减曲线 停止b井抽水（关闭开关8），待水位稳定后，关闭开关7，测量泉流量随时间的变化，将测量结果记入（表4-1）。 1提交实验报告表（表4-1）。 2在图上绘制承压水测压水位线。 3绘出b井抽水时的承压含水层平面示意流网。 4绘制泉

14、流量随时间的变化曲线。 1分析自补给区到排泄区水力梯度有何变化？为什么会出现这些变化？ 2从测定结果分析，抽水后泉流量的减量是否与b井抽水量相等?为什么? 河水位泉点水位平均水力梯度泉流量井流量备注 项 目H河（cm）H泉（cm）I（L/s）（L/s）数 据 （B1）（B8）步 骤 34抽水前抽水后5次数123456累计时间（s）泉流量（L/s）次数789101112累计时间（s）泉流量（L/s）次数131415161718累计时间（s）泉流量（L/s）实验日期 报告人 班号 组号 同组成员 了解包气带中毛细水赋存及运动的特征。 1卡明斯基法测定装置（见图）。 2玻璃筒，直径为46厘米，高约1

15、2厘米，底部装有带孔橡皮塞。 3. 排气管：安有橡皮管和止水管夹。 4. 测压管：直径约1厘米，长度约2米。 5标尺：刻度准确至1厘米，零刻度与试样底部齐平。 6其它：供水瓶、捣棒等。卡明斯基法测定装量1木板；2圆玻璃管；3玻璃长管；4测压管；5供水瓶： 6调水夹；7止水夹；8调水夹 1. 在玻璃圆筒中，装入均质砂，用击棒捣实，装到10厘米高处。 2. 打开调水夹8使水缓慢从供水瓶通过三道管从玻璃长管3和4自下而上引入。 3. 打开止水夹7加速水的上升，并起排气作用，当自下而上的水将全部空气挤出，使水通过细管流出时，关住止水夹7，水逐渐使砂样饱和。 4. 当玻璃圆筒上部2砂石上出现一薄层水后（

16、0.5lcm），关闭调节夹8使水停止留入管内。这时水会继续被吸入砂中，并可看出邻侧管4中水面逐渐下降。 5.打开调水夹6保持水缓慢以滴水状排出，（以每分钟从管4中水面下降25cm为宜）。此时，水逐渐由毛细仪各个管中流出，细管4中水面下降，圆筒中毛细水也开始自砂中流出，当水面到达支持砂样细网下的某一位置时，管3有小气泡出现，但有橡皮塞挡住，看不见。此时，管4水位停止下降（记下读数），或就在这一瞬间，在管4中水位能见到跳跃式很小的上升，记下开始上升的转折点至砂样底面0刻度的垂直距离，即所求上升高度。 6.当管4中（测压管）水位跳跃式上升后，再缓慢下降，随着管3中见小气泡，直至水全部排完，关闭调水夹

17、6。 7.重复实验三次，其算出平均值作为砂样的毛细管水上升高度。n四、实验成果 砂样毛细管上升高度：自测压管4中水面下降后停止处（或开始上升的转折点），至砂样底面之垂直距离。 1在排水的过程中，排水速度如何影响实验结果？ 2根据实验结果，分析砂的毛细管水上升高度与粒径的关系。 试样号粒径（mm）毛细上升高度（cm）备注第一次第二次第三次平均值实验日期 报告人 班号 组号 同组成员1通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律达西定律。 2了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。 1测量仪器的几何参数（实验员准备）。 分别测量过水断面面积（ ）、测压管a、b、c的间距或渗透途径（L）；记入（表2-1）。 2调试仪器（实验员准备）。 打开进水开关，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关，调节进水量，使a、c两测压管读数之差最大。同时注意打开排气口排尽试样中的气泡，使测压管a、b的水头差与测压管b、c的水头差相等。 （5）模拟河：承压含水层接受河流补给，通过调整稳水箱（开关7接稳水箱）的高度控制补给承压含水层的河水水位。 （6）隔水板：上部穿孔，河水可以通过穿孔部分补给承压含水层。 2秒表。 3量筒：500ml、50ml、25ml各一个。 4直尺(50cm)。 5计算器等。c井b井a井B