2023年地下水科学试卷及答案

地下水科学试卷［B）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.潜水：饱水带中第一个具有自由外表的含水层中的水。

3.承压水：布满于两个隔水层之间的含水层中的水。

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：在与环境相互作用下，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.

二、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。据地下水埋藏条

件，可将地下水分为包气带水、潜水和承压水。

2.潜水承受的补给量小于排泄量，潜水面下降，含水层摩度变小，埋藏深唐变大。

3承压含水层获得补给时，增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增大容纳。

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（正沟通网）。

5潜水动态可分为蒸发型、径流型及弱径流型三种类型。

6地下水资源具有争统性、可.恢科性、调整件、与地表水相互联系和转化及简单性等特

征。

三、推断正误（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。

（V）

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。（V）

6.渗透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大，岩石的透水力量愈强。（V）

7,当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其会聚；当含水层中存在弱渗透性透镜体

时，流线将绕流。（V）

8.颗粒较粗时，由于渗透性好，所以毛细上上升度大；颗粒较细时，由于渗透性差，所以

毛细上上升度小。（X）

9.补给、排泄与径流打算着地下水水量水质在空间与时间上的分布。（V）

10.活塞式下渗始终是““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。（V）

12.在自然状态下，干旱半干旱地区的平原或盆地，地下水径流微弱，以蒸发排泄为主，地

下水动态常为蒸发型动态。（J）

13.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展；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复原作用进展。（V）

14.黄土的垂向渗透性比水平渗透性大。（V）

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。

（V）

16.由于地下水储存资源在供水中起调整作用，所以我们可以长期消耗储存资源。（X）

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。（V）

18.洪积扇的顶部岩性粗，补给条件好，渗透性好，地下径流猛烈，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.表达达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义？

答（1）达西定律：流量等于过水断面（垂直于渗流方向的含水层截面，包括空隙和颗粒骨

架所占的空间）的面积乘以水力坡度再乘以渗透系数。

Q=K3h/L=K3I

V=K1

其中：Q—渗透流量（出口处流量，即为通过砂柱各断面的流量）；3一过水断面（试验中

相当于砂柱横断面积）；h一水头损失（h=H「H2,即上下游过水断面的水头差）；I一水力梯

（坡）度（相当于h/L,即水头差除以渗透途径）；K一渗透系数；V—渗透流速。

（2）公式各项的物理意义

①渗流速度（虚拟流速）

在渗流中把简单的地下水的运动断面简化成一个连续的过水断面，而这个断面上的流量

与实际流量相等，通过试验，出口的流量是实测的，是实际流量，这个实际流量并不象地表水

那样占满整个过水断面，仅仅是从空隙中通过，而孔隙的面积小于实际地质断面面积，即渗透

流速小于实际流速，说明渗透流速不是实际流速，而小于实际流速，即实际允许水通过的面积

小于地质断面面积.

Q=3，"=3y,又3'=3%,有

孔隙平均流速：u=V/ne

②水力坡度

沿渗透途径的水头损失与相应的渗透途径长度的比值，说明有水力坡度是地下水运动的必

要条件，是地下水运动的驱动力。水力坡度可以理解为单位长度上为抑制摩擦阻力所消耗的机械

能。水力坡度大，在平面图上等水位线越密，否则则反，在剖面图中，水位线越陡，反之则

反。

③渗透系数

从渗透流速等于渗透系数乘以水力坡度可知，水力坡度是无因次的，而渗透流速的量纲是

速度的量纲，故渗透系数也是一个速度量纲，当水力坡度等于1时，渗透系数在数值上等于渗

透速度。虽然两者均具有速度的量纲，但它们是有区分的，应引起留意。

2.潜水与承压水的区分，并用示意剖面图表示出潜水含水层和承压含水层;

答：潜水与承压水的区分为:

工程潜水承压水

在饱水带中第一个具有自由

概念布满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。

水面的含水层中的水。

0隔水顶板：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）;

0隔水底板：承压含水层下部的隔水层（弱透水层

一个隔水顶板、潜水面、潜水

（3）承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离；（4）

位、含水层厚度、潜水面到隔

要素承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离

水底板的距离、水位埋深（地

称为承压高度。这是作用于隔水顶板的以水柱高度外

主到潜水面的距离〕。

表示的附加压强。（4）测压水位（承压水位）：井中静止

水位的高程，是虚构面。

埋藏\它置浅且上面没有连续的隔

影响承压水埋藏深度的因素有构造、岩体。

条件水层。

无压、具有自由外表，外表上

根本F〒受到的压力与时间、位置无承压性。

性质：3即任何时刻任意点上潜水

面的压力都为当地大气压。

水是不行压缩的液体，水的释

储水

放是由含水层体积的增减来水是具有弹性的液体。水位波动不疏干含水层。

性质

完成。

补给区与分布区不全都，排泄区与分布区不全都。含

大气水、地表水、承压水可通

水层从出露位置较高的补给区（潜水分布区）获得补

补给1土包气带直接入渗，补给区和

给，通过范围有限的排泄区以泉或其他径流方式向地

排泄4上布区全都，可直接在本区排

表或地表水体排泄。也可从相邻的含水层获得越流补

泄。

给，或向相邻的含水层发生越流排泄。

在重力作用下，由高水头处向

径流由高水位的补给区向低水位的排泄区流淌。掌握流淌

低水头处流淌，主要受地形控

运动的因素主要是构造。

制。

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。

取决于埋藏条件及其与外界的联系程度。可以是淡水，

大气水、地表水是淡水，因此

水质也可是含盐量很高的卤水。比较简单，较难污染。一

潜水一般是淡水，易污染。

旦污染，则很难使其净化。

季节调整调整力量较小，易不简洁补充、恢复，但由于其含水层厚度通常较大，

水资源

恢复。故其资源往往具有多年调整性。

表示

潜水等水位线、水位埋深图。承压水等水压线

方法

其中潜水含水层的示意剖面图如下:

Eh^^2l->-l<IIbIt|eU，I>>l«

图3-4潜水

1-含水屋，2-隔水展，3—高水位期潜水面I4一低水位期潜水面，5一大气降水入，，6-蒸发，7-»

水流向，8一泉

承压含水层的示意剖面图如下：

m?E3ai—"i«m«®]TQin*

图3-6基岩自流盆地中的承压水

1一隔水房,2—含水层，3—潜水位及承压水满压水位，4—地下水流向,5—>,6—钻孔，虚坡为进水部

分,7—自啧扎，8一大.降水扑给,"一承压高度，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：依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2o

平面图平面图

4.试分析河间地块流网所反映的信息？

答：图1表示了二个下部为水平隔水底板的均质各向同性河间地块，有均匀稳定的入渗补给,

两河排泄地下水，和水位相等且保持不变。

I—lu~—E3*EE341^1*m,I«HIIi»I«i-

一图1河何地坎流网国

”流线।2一等水外fth3一分遍爆，《一海水面，5—河水位,6—弁、泳扁部分有水,7—代代产化度大小

的符号・aD・e*.r•化度■大，8D水入方,9一险的流网的大我.序

从这张简洁的流网可以获得以下信息：（1）由分水岭到河谷，流向从山上向下到接近水

平再向上；（2）在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而降低，河谷地带井水位则随井深加

大而抬升；（3）由分水岭到河谷，流线愈来愈密集，流量增大，地下径流加强；（4）由地表

到深部，地下径流减弱；（5）由分水岭动身的流线，渗透途径最长，平均水力梯度最小，地

下径流交替最弱，近流线末端河谷下方，地下水矿化度最高。

假设规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映地下水径流强度

（流线密代表径流强，疏代表径流弱），等水头线的密疏则说明水力梯度的大小。利用流网

还可以追踪污染物质的运移；依据某些矿体溶于水中的标志成分的浓度分布，结合流网分析，

可以确定深埋于地下的盲矿体的位置。

5.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Z+Wul+Qt）-（Z+Qd十Wu2）=PAh

其中X：代表降水入渗补给量；Y：地表水入渗补给量；Z：分散水补给量；W：上游断

ffcul

面潜水流入量；Q：下伏承压含水层越流补给潜水水量；Z:潜水蒸发量；Q：潜水以泉或

tud

泄流的形式排泄量；wu2）：下游断面潜水流出量；U：给水度；均衡期潜水位变化值。

五、计算题（30分）

1.某水源地位于一正方形区域内，边长为10km公里。多年平均降水量为730mm,

降水入渗系数为0.2,地下水位埋深大，无蒸发。周边均为补给边界，单宽流量

为5m3/（m・d）,水源地开采量为每年1千万立方米，该水源地是正均衡还是负均

衡？假设这种现象长期存在，会引起什么样的生态环境问题？（7分）

解（1）计算补给项

Q=aPF=0.2X730X10-3X（10X103）2=1.46X107m3/a

Q=qXI=5X4X10X103X365=7.3X107m3/a

边补边边

Q=Q+Q=1.46X107+7.3X107=8.76X107m3/a

补降边补

（2）计算排泄项

Q=1.0X107m3/a

开

（^=Q:1.0X107m3/a

a怵

...该水源地处于正均衡。

假设这种现象长期存在，说明该区水资源丰富，地下水的开采量占自然资源总量很小，

地下水的开采潜力较大，不会引起的生态环境问题。

2.以地下水样分析结果（单位为mg/L）：K+=387,Na+=10700,Ca2+=420,

Mg2+=1300,Cl-=19340,SO42-=2088,HCO3-=150,Br-=66,Fe2+=10,Fe3+=10,

SiO2=60,CO2=50,温度t=30℃（有关元素的原子量为：K=39,Na=23,Ca=40,

Mg=24.3,Cl=36.45,S=32,C=12,0=16,Br=79.9,Fe=56,H=l）。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）

解：计算如下：

离子含量价毫克当量毫克当量

离子分子量毫克当量数

(mg/L)态总数百分数/%

C1-1934036.451530.5898491577.374991.9

S042-208896243.5577.37497.5

HC031506112.459016393577.37490.4

06020577.37490.0

C032-

Br-6679.910.826032541577.37490.1

阴离子求和21644577.374898577.3749100.0

K+3873919.923076923604.02921.6

Na-10700231465.2173913604.029277.0

Ca2+42040221604.02923.5

Mg2+130024.32106.9958848604.029217.7

Fa+105620.357142857604.02920.1

Fe3+105630.535714286604.02920.1

阳离子求和12827604.0292101604.0292100.0

矿化度3439634.396

其矿化度为：M=阴离子总量+阳离子总量一l/2[HC0+（21644+12827-1/2*150）/1000=34.396

3

库尔洛夫式为：

CI

SiO2CO2M_____aui___t

0.060.0534.396NQMg30

78,617.7

依据其命名规章可知，其水化学类型为ci—Na型水。

3.一底板水平的均质、各向同性含水层，观测孔A