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文档简介

1、地下水动力学习 题 集第一章渗流理论基础一、解释术语1. 渗透速度2. 实际速度3. 水力坡度4. 贮水系数5. 贮水率6. 渗透系数7. 渗透率8. 尺度效应9. 导水系数二、填空题1地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。通常把具有连通性的孔隙岩石称为多孔介质,而其中的岩石颗粒称为骨架。多孔介质的特点是多相性、孔隙性、连通性和压缩性。2地下水在多孔介质中存在的主要形式有吸着水、薄膜水、毛管水和重力水,而地下水动力学主要研究重力水的运动规律。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无效的,但对贮水来说却是有效的。4. 地下水过水断面包括 _

2、空隙 _和 _固体颗粒 _所占据的面积 . 渗透流速是 _过水断面 _上的平均速度,而实际速度是 _空隙面积上 _的平均速度。在渗流中,水头一般是指 测压管水头 ,不同数值的等水头面 (线)永远 不会相交。5. 在渗流场中,把大小等于 _水头梯度值 _,方向沿着 _等水头面 _的法线,并指向水头 _降低 _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 _H _、H _和 _ H _。xyz6. 渗流运动要素包括 _流量 Q_、_渗流速度 v_、_压强 p_和_水头 H_等等。7. 根据地下水渗透速度 _矢量方向 _与_空间坐标轴 _的关系,将地下水运动分为一维、二维和

3、三维运动。8.达西定律反映了渗流场中的_能量守恒与转换 _定律。9. 渗透率只取决于多孔介质的性质,而与液体的性质无关,渗透率的单位为 cm2 或 da。10. 渗透率是表征岩石渗透性能的参数,而渗透系数是表征岩层透水能力的参数,影响渗透系数大小的主要是岩层颗粒大小以及 水的物理性质 ,随着地下水温度的升高,渗透系数增大 。11. 导水系数是描述含水层 出水能力 的参数,它是定义在 平面一、二 维流中的水文地质参数。12. 均质与非均质岩层是根据 _岩石透水性与空间坐标 _的关系划分的, 各向同性和各向异性岩层是根据 _岩石透水性与水流方向 _关系划分的。13. 渗透系数在各向同性岩层中是 _

4、标量 _,在各向异性岩层是 _张量 _。在三维空间中它由 _9 个分量 _组成,在二维流中则由 _4 个分量 _组成。14. 在各向异性岩层中,水力坡度与渗透速度的方向是_不一致 _。15. 当地下水流斜向通过透水性突变界面时,介质的渗透系数越大,则折射角就越 _大_。16. 地下水流发生折射时必须满足方程 _ tan tan1 K1 _,而水流平行和垂直于2 K 2突变界面时则 _均不发生折射 _。17. 等效含水层的单宽流量q 与各分层单宽流量qi 的关系:当水流平行界面n时 _qqi _,当水流垂直于界面时_ qq1q2qn _。i 118. 在同一条流线上其流函数等于 _常数 _,单宽

5、流量等于 _零_,流函数的量纲为 _L2 /T _。19. 在流场中,二元流函数对坐标的导数与渗流分速度的关系式为_ vx,vy_。yx20. 在各向同性的含水层中流线与等水头线 _除奇点外处处正交 _,故网格为_正交网格 _。21. 在渗流场中,利用流网不但能定量地确定 _渗流水头和压强 _、 _水力坡度 _、 _渗流速度 _以及 _流量 _,还可定性地分析和了解 _区内水文地质条件 _的变化情况。22. 在各向同性而透水性不同的双层含水层中, 其流网形状若在一层中为曲边正方形,则在另一层中为 _曲边矩形网格 _。23. 渗流连续方程是 _质量守恒定律 _在地下水运动中的具体表现。24. 地

6、下水运动基本微分方程实际上是 _地下水水量均衡 _方程,方程的左端表示单位时间内从 _水平 _方向和 _垂直 _方向进入单元含水层内的净水量, 右端表示单元含水层在单位时间内 _水量的变化量 _。25. 越流因素越大,则说明弱透水层的厚度 _越大 _,其渗透系数 _越小 _,越流量就 _越小 _。26. 单位面积 ( 或单位柱体 ) 含水层是指 _底面积为 1 个单位 _,高等于 _含水层厚度 _柱体含水层。27. 在渗流场中边界类型主要分为 _水头边界 _、_流量边界 _以及 _水位和水位导数的线性组合 _。三、判断题1. 地下水运动时的有效孔隙度等于排水(贮水)时的有效孔隙度。()2. 对

7、含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。()3. 贮水率 s=g( +n) 也适用于潜水含水层。()4. 贮水率只用于三维流微分方程。()5. 贮水系数既适用承压含水层,也适用于潜水含水层。( )6. 在一定条件下,含水层的给水度可以是时间的函数,也可以是一个常数。()7. 潜水含水层的给水度就是贮水系数。()8. 在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中,在补给期时,给水度 大,水位上升大, 小,水位上升小;在蒸发期时, 大,水位下降大, 小,水位下降小。( )9. 地下水可以从高压处流向低压处,也可以从低压处流向高压处。()10. 达西定律是层流定律。 ( )11. 达西公式中

8、不含有时间变量,所以达西公式只适于稳定流。( )12. 符合达西定律的地下水流,其渗透速度与水力坡度呈直线关系,所以渗透系数或渗透系数的倒数是该直线的斜率。 ( )13. 无论含水层中水的矿化度如何变化,该含水层的渗透系数是不变的。( )14. 分布在两个不同地区的含水层,其岩性、孔隙度以及岩石颗粒结构排列方式等都完全一致,那么可以肯定,它们的渗透系数也必定相同。( )15. 某含水层的渗透系数很大,故可以说该含水层的出水能力很大。( )16. 在均质含水层中,渗透速度的方向与水力坡度的方向都是一致的。( )17. 导水系数实际上就是在水力坡度为1 时,通过含水层的单宽流量。( )18. 各向

9、异性岩层中,渗透速度也是张量。 ( )19. 在均质各向异性含水层中,各点的渗透系数都相等。 ( )20. 在均质各向异性、等厚、无限分布的承压含水层中,以定流量抽水时,形成的降深线呈椭圆形, 长轴方向水力坡度小, 渗流速度大, 而短轴方向水力坡度大,渗流速度小。 ( )21. 突变界面上任一点的水力特征都同时具有界面两侧岩层内的水力特征。( )22. 两层介质的渗透系数相差越大,则其入射角和折射角也就相差越大。( )23. 流线越靠近界面时,则说明介质的值就越小。 ( )24. 平行和垂直层面的等效渗透系数的大小, 主要取决于各分层渗透系数的大小。 ( )25. 对同一层状含水层来说, 水平

10、方向的等效渗透系数大于垂直方向的等效渗透系数。 ( )26. 在地下水动力学中,可认为流函数是描述渗流场中流量的函数,而势函数是描述渗流场中水头的函数。 ( )27. 沿流线的方向势函数逐渐减小,而同一条等势线上各处的流函数都相等。()28. 根据流函数和势函数的定义知,二者只是空间坐标的函数,因此可以说流函数和势函数只适用于稳定流场。 ( )29. 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。 ( )30. 在同一渗流场中,流线在某一特定点上有时候也可以相交。( )31. 在均质各向同性的介质中,任何部位的流线和等水头线都正交。( )32. 地下水连续方程和基本微

11、分方程实际上都是反映质量守恒定律。( )33. 潜水和承压水含水层的平面二维流基本微分方程都是反映单位面积含水层的水量均方程。 ( )34. 在潜水含水层中当忽略其弹性释放水量时, 则所有描述潜水的非稳定流方程都与其稳定流方程相同。 ( )35. 在越流系统中,当弱透水层中的水流进入抽水层时,同样符合水流折射定律。 ( )36. 越流因素 B 和越流系数 都是描述越流能力的参数。 ( )37. 第二类边界的边界面有时可以是流面, 也可以是等势面或者既可做为第一类边界也可做为第二类边界处理。 ( )38. 在实际计算中,如果边界上的流量和水头均已知,则该边界既可做为第一类边界也可做为第二类边界处

12、理。 ( )39. 凡是边界上存在着河渠或湖泊等地表水体时, 都可以将该边界做为第一类边界处理。 ( )40. 同一时刻在潜水井流的观测孔中测得的平均水位降深值总是大于该处潜水面的降深值。 ( )41. 在水平分布的均质潜水含水层中任取两等水头面分别交于底板 A、B 和潜水面 A 、B,因为 A B 附近的渗透路径大于 AB附近的渗透路径, 故底板附近的水力坡度 JABJA B ,因此根据达西定律,可以说 AB附近的渗透速度大于 AB附近的渗透速度。 ( )四、分析计算题1. 试画出图的一维流。H 111 所示的各种条件下两钻孔间的水头曲线。平面上的流线H 1H 2H1HH1=H2H1H2H1

13、H2(a)( b)(c)(d)(e)(f )已知水流为稳定H图 11设:孔 1的水力坡度 为J1= - H, 孔 2的水力坡度为J2= - H;s H=H 1s H=H 2且Q1= Q2;当 H1=H 2,有 Q1 = K H1J1 =Q2 =K H 2J2;有 J1 =J2;水头为过孔 1和孔 2的直线。当H1H 2,有Q1 = K H1J1=Q2 =K H 2 J2;K H1J1=K H 2J 2;1H 1= J2;H 2J1有J10 时,则侵润曲线的形状为 _椭圆形曲线 _;当 WH1H2。倘若入渗强H 1HtH 2度 W不变。试求不致污染地下水的左河最高水位。( 2)如含水层两侧河水水位不变,而含ll 1水层的渗透系数 K 已知,试求左河河水不致污染地下水时的最低入渗强度 W。图 22解:根据潜水水位公式:H 2H 12H 22H 12 xW lx x2lK得到:WH 2H12H 22H 12l1 / ll 1 l12Kll H 2H12l1 H 22H 12l ll 1l12左河不污染地下水的最高水位H max 应满足:223. 为降低某均质、各向同性潜水含水层中的底下水位, 现采用平行渠道进行稳定排水,如图 23 所示。已知含水层平均厚度 H0=12m,渗透系数为 16m/d

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