2024年地下水动力学知识点总结归纳

基本問題序号章简述題答案11试分析在相似条件下進行人工回灌時，承压含水层和潜水含水层的贮水能力的大小。潜水含水层的贮水能力可表达為Q=??HF；承压含水层的贮水能力可表达為Q=???HF；式中Q——含水层水位变化時?H的贮水能力，?H——水位变化幅度；F——地下水位受人工回灌影响的范围。從中可以看出，由于承压含水层的弹性释水系数??遠遠不不小于潜水含水层的給水度?，因此在相似条件下進行人工回灌時，潜水含水层的贮水能力遠遠不小于承压含水层的贮水能力。21等水位线的疏密程度可以反应出哪些水文地质条件?由达西定律Q=KJH可以知，在含水层的單宽流量Q保持不变時，等水位线的密集表达水力坡度J大，反应含水层渗透系数较小或含水层厚度较大；等水位线的稀疏表达水力坡度J小，反应含水层渗透系数较大或含水层厚度较小。31流网的性质包括哪些？①在各向同性介质中，流线与等水頭线到处垂直，流网為正交网格。②在均质各向同性介质中，流网中每一网格的边長比為常数。③若流网中各相邻流线的流函数差值相似，且每個网格的水頭差值相等時，通過每個网格的流量不一样。④若两個透水性不一样的介质相邻時，在一种介质中為曲边正方形的流网，越過界面進入另一种介质時则变成曲边矩形。42有入渗時，潜水面的形状及河渠间分水岭的移動规律53潜水井流的运動特性潜水井流特性：①流线与等水頭线都是弯曲的曲线，井壁不是等水頭面，抽水井附近存在三维流，井壁内外存在水頭差值；②降落漏斗位于含水层内部，水位降落漏斗的曲面就是含水层的上部界面，导水系数T随時间t和径向距离r变化；③潜水含水层水位下降伴有弹性释水和重力疏干，為缓慢排水過程，抽水量重要来源于含水层疏干，称為潜水含水层的迟後效应63承压含水层中井流的运動特點承压水井流特性：①流线与等水頭线在剖面上的形状不相似，等水頭线近似直线，等水頭面即為铅垂面，降深不太大時承压井流為二维流；②降落漏斗在含水层外部，成虚拟状态变化，但导水系数不随時间t变化；③承压井流的抽水量来自承压含水层水頭降落漏斗范围内由于減压作用导致的弹性释放，是瞬時完毕的。73稳定井流与非稳定井流的区别稳定井流中，當無垂向补給時，地下水流向井的過程中任一断面的流量都相等，并等于抽水井流量，地下水位h不随時间t变化。非稳定井流中，地下水流向井的過程中，沿途不停得到含水层释放补給，通過任一断面的流量都不相等，井壁处流量最大并等于抽水井流量，地下水位h随時间t而变化，初期变化大，後期变化減小。83稳定井流的形成条件存在补給且补給量等于抽水量。也許形成地下水稳定运動的两种水文地质条件。①有侧向补給的有限含水层中，當降落漏斗扩展到补給边界後，侧向补給量和抽水量平衡時，地下水向井的运動便可到达稳定状态；②在有垂向补給的無限含水层中，随降落漏斗的扩大，垂向补給量不停增大。當其增大到与抽水量相等時，将形成稳定的降落漏斗和地下水的稳定运動93产生水跃的原因水跃：抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的現象（seepageface）。井损（wellloss）是由于抽水井管所导致的水頭损失。①井损的存在：渗透水流由井壁外通過過滤器或缝隙進入抽水井時要克服阻力，产生一部分水頭损失?h1。②水進入抽水井後，井内水流井水向水泵及水笼頭流動過程中要克服一定阻力，产生一部分水頭差?h2。③井壁附近的三维流也产生水頭差?h3。一般将（?h1+?h2+?h3）统称為水跃值.103地下水流向井的稳定运動和非稳定运動的重要区别是什么？（1）從流量看，稳定井流不一样断面的流量到处相等，都等于抽水井的流量；而任一断面非稳定井流的流量都不相等，沿著地下水流向流量逐渐增大，直至抽水井处為最大（抽水井的出水量）。（2）只要給定边界水頭和井内水頭，就可以确定稳定井流抽水井附近的水頭分布，且水頭分布不随時间发生变化；非稳定井流抽水井附近的水頭分布是随抽水時间而不停发生变化的，例如Theis井流，在抽水初期水頭降速快，1/u=1時到达最大，之後降速由大減小，最终趋于等速下降。113承压水井的Dupuit公式的水文地质概念模型(1)含水层為均质、各向同性，产状水平、厚度不变（等厚）、，分布面积很大，可视為無限延伸；或呈圆岛状分布，岛外有定水頭补給；(2)抽水前地下水面是水平的，并视為稳定的；含水层中的水流服從Darcy’sLaw，并在水頭下降的瞬间将水释放出来，可忽视弱透水层的弹性释水；（3）完整井，定流量抽水，在距井一定距离上有圆形补給边界，水位降落漏斗為圆域，半径為影响半径；通過较長時间抽水，地下水运動出現稳定状态；(4)水流為平面径向流，流线為指向井轴的径向直线，等水頭面為以井為共轴的圆柱面，并和過水断面一致；通過各過水断面的流量到处相等，并等于抽水井的流量。123承压水井的Dupuit公式的体現式及符号含义或式中，sw—井中水位降深，m；Q—抽水井流量，m3/d；M—含水层厚度，m；K—渗透系数，m/d；rw—井半径，m；R—影响半径（圆岛半径），m。133Theim公式的体現式若存在两個观测孔，距离井中心的距离分别為r1，r2，水位分别為H1，H2，在r1到r2区间积分得：式中s1、s2分别為r1和r2处的水位降深。它与非稳定井流在長時间抽水後的近似公式完全一致。這表明，在無限承压含水层中的抽水井附近，确实存在似稳定流区。143潜水井的Dupuit公式体現式及符号含义式中R——潜水井的影响半径，其含义和承压水井的相似；hw—井中水柱高度，m；sw—井中水位降深，m；Q—抽水井流量，m3/d；M—含水层厚度，m；K—渗透系数，m/d；rw—井半径，m。154定流量抽水時Theis公式的合用条件（水文地质概念模型）承压含水层中單井定流量抽水的数學模型是在下列假设条件下建立的：(1)含水层均质各向同性，等厚，侧向無限延伸，产状水平；(2)抽水前天然状态下水力坡度為零；(3)完整井定流量抽水，井径無限小；(4)含水层中水流服從Darcy定律；(5)水頭下降引起的地下水從贮存量中的释放是瞬時完毕的。164写出泰斯公式及各项符号的含义；泰斯公式的重要用途是什么？Theis’sequation描述無补給的承压水完整井非稳定运動過程中降深与抽水量之间关系的方程式，亦即式中s——抽水井的水位降深，m；Q——抽水井的流量，m3/d；T——含水层的导水系数，m2/d；W(u)——泰斯井函数；r——到抽水井的距离，m；a——含水层的导压系数，m2/d；?*——含水层的弹性是水系数；t——自抽水開始起算的時间，d。174Theis公式反应的降深变化规律（1）同一時刻随径向距离r增大，降深s变小，當r→∞時，s→0，這一點符合假设条件。（2）同一断面(即r固定)，s随t的增大而增大，當t=0時，s=0，符合实际状况。當t→∞時，实际上s不能趋向無穷大。因此，降落漏斗随時间的延長，逐渐扩展。這种永不稳定的规律是符和实际的，恰好反应了抽水時在没有外界补給而完全消耗贮存量時的經典動态。（3）同一時刻、径向距离r相似的地點，降深相似。184Theis公式反应的水頭下降速度的变化规律（1）抽水初期，近处水頭下降速度大，遠处下降速度小。當r一定期，s-t曲线存在著拐點。拐點出現的時间（此時u=1）為：。（2）每個断面的水頭下降速度初期由小逐渐增大，當=1時到达最大；而後下降速度由大变小，最终趋近于等速下降。（3）抽水時间t足够大時，在抽水井一定范围内，下降基本上是相似的，与r無关。换言之，通過一定期间抽水後，下降速度变慢，在一定范围内产生大体等幅的下降。194Theis公式反应出的流量和渗流速度变化规律（1）通過不一样過水断面的流量是不等的，r值越小，即离抽水井越近的過水断面，流量越大。反应了地下水在流向抽水井的過程中，不停得到贮存量的补給。（2）由于沿途含水层的释放作用，使得渗流速度不不小于稳定状态的渗流速度。但伴随時间的增長，又靠近稳定渗流速度。204Theis公式反应的影响半径在無越流补給且侧向無限延伸的承压含水层中抽水時，虽然理论上不也許出現稳定状态，但伴随抽水時间的增長，降落漏斗范围不停向外扩展，自含水层四面向水井汇流的面积不停增大，水井附近地下水测压水頭的变化渐渐趋于缓慢，在一定的范围内，靠近稳定状态（似稳定流），和稳定流的降落曲线形状相似。不過，這不能阐明地下水頭降落以达稳定。214Theis配线法的原理由Theis公式两端取對数，得到二式右端的第二项在同一次抽水试验中都是常数。因此，在双對数坐標系内，對于定流量抽水和原则曲线在形状上是相似的，只是纵横坐標平移了距离而已。只要将二曲线重叠，任选一匹配點，记下對应的坐標值，代入(4-10)式（4-11）式即可确定有关参数。此法称為降深-時间距离配线法。同理，由实际资料绘制的s-t曲线和与s-曲线，分别与和W(u)-u原则曲线有相似的形状。因此，可以运用一种观测孔不一样步刻的降深值，在双對数紙上绘出s-t曲线和曲线，進行拟合，此法称為降深-時间配线法。假如有三個以上的观测孔，可以取t為定值，运用所有观测孔的降深值，在双對数紙上绘出s-实际资料曲线与W（u）-u原则曲线拟合，称為降深-距离配线法。224Theis配线法的计算环节①在双對数坐標紙上绘制W(u)-1/u或W(u)-u的原则曲线。②在另一张模数相似的透明双對数紙上绘制实测的s-t/曲线或s-t、s-r2曲线。③将实际曲线置于原则曲线上，在保持對应坐標轴彼此平行的条件下相對平移，直至两曲线重叠為止。④任取一匹配點(在曲线上或曲线外均可)，记下匹配點的對应坐標值：W（u），(或u)、(或t、r2)，按下式分别计算有关参数。s-法：s-t法：s-r法：配线法的最大長处是，可以充足运用抽水试验的所有观测资料，防止個别资料的偶尔误差提高计算精度。234Theis配线法的缺陷（1）抽水初期实际曲线常与原则曲线不符。因此，非稳定抽水试验時间不适宜過短(原因是是水有滞後現象，初期流量不稳定)。（2）當抽水後期曲线比较平缓時，同原则曲线不轻易拟合精确，常因個人判断不一样引起误差。因此在确定抽水延续時间和观测精度時，应考虑所得资料能绘出s-t或s-t/r2曲线的弯曲部分以便于拟合。假如後期实测数据偏离原则曲线，均也許是含水层外围边界的影响或含水层岩性发生了变化等。244Jacob直线图解法的有优缺陷長处是既可以防止配线法的随意性，又能充足运用抽水後期的所有资料。不過，必须满足u≤0.01或放宽精度规定u≤0.05，即只有在r较小，而t值较大的状况下才能使用；否则，抽水時间短，直线斜率小，截距值小，所得的T值偏大，而?*值偏小。254有越流补給的承压水完整井公式的合用条件（1）越流系统中每一层都是均质各向同性，無限延伸的第一类越流系统，含水层底部水平，含水层和弱透水层都是等厚的；（2）含水层中水流服從Darcy定律；（3）虽然发生越流，但相邻含水层在抽水過程中水頭保持不变（這在径流条件比很好的含水层中不难到达）；（4）弱透水层自身的弹性释水可以忽视，通過弱透水层的水流可视為垂向一维流；（5）抽水含水层天然水力坡度為零，抽水後為平面径向流；（6）抽水井為完整井，井径無限小，定流量抽水。264有越流补給的承压水完整井公式-Hantush-Jacob公式其中，式中s——抽水井的水位降深，m；Q——抽水井的流量，m3/d；T——含水层的导水系数，m2/d；——越流井函数，不考虑相邻弱透水层弹性释水時越流系统的井函数；B——越流原因，m；r——到抽水井的距离，m；a——含水层的导压系数，m2/d；?*——含水层的弹性是水系数；t——自抽水開始起算的時间，d。274越流完整井流公式反应的降深-時间曲线的形状（1）抽水初期，降深曲线同Theis曲线一致。這表明越流尚未進入主含水层，抽水量几乎所有来自主含水层的弹性释水。在理论上和Theis曲线一致。（2）抽水中期，因水位下降变缓而開始偏离Theis曲线，阐明越流已經開始進入抽水含水层。這時，抽水量由两部分构成：一是抽水含水层的弹性释水，二是越流补給，因此，越流含水层的降深不不小于無越流含水层的降深，并且随增大(即越大)，越流含水层的降深比無越流含水层的降深小得越多。(3)抽水後期，曲线趋于水平直线，抽水量与越流补給量平衡，表达非稳定流已转化為稳定流。284越流完整井流公式反应的水頭下降速度越流含水层水位下降速度比無越流含水层慢。与無越流含水层同样，當t足够大時，在一定的范围内，水位下降速度是相似的。294有一种观测孔時,越流含水层抽水试验的單孔拐點法求参环节①在單對数坐標紙上绘制s-lgt曲线，用外推法确定最大降深smax，并用（4-43）式计算拐點处降深sp；②根据sp确定拐點位置，并從图上讀出拐點出現的時间tp；③做拐點P处曲线的切线，并從图上确定拐點P处的斜率ip；④求出有关数值後，查表确定和值；⑤根据值求B值：按下式分别计算T和值：⑥验证，由于图解出的smax和sp常有较大的随意性而引起误差，因此進行验证是必要的。将所求得的参数代入越流井流公式，并給出不一样的t值，计算理论深降。然後把它同实测降深比较，假如不吻合，则应重新图解计算。304有多种观测孔時,越流含水层抽水试验的多孔拐點法求参环节①绘每個观测孔的s-lgt曲线，并從图上确定每条曲线直线段的斜率近似地替代拐點处的斜率。②根据各孔的斜率作r-曲线，应為一条直线。取该直线的斜率，得：③将r-lgip直线段延長交横轴于一點，讀得r=0時的（）。，把它代入下式：④将所求得的B、T代入有关公式，计算出不一样观测孔的拐點处降深：运用從s-lgt曲线上讀得tp值，然後按下式算出各孔的值：最终取其平均值。314考虑潜水含水层迟後疏干的Boulton模型的假设条件是什么?（1）均质、各向同性、隔水底板水平的無限延伸的含水层；（2）初始自由水面水平；（3）完整井、井径無限小，降深s<<H0（含水流初始厚度）的定流量抽水；（4）水流服從Darcy定律；（5）抽水時，水位下降，含水层的水不能瞬時排出，存在著迟後現象。324潜水完整井非稳定流抽水時的降深-時间曲线的形状可以明显地看到三個阶段：第一种阶段：抽水初期(也許只有几分钟)，降深-時间曲线与承压水完整井抽水時的Theis曲线一致，重要体現為潜水位下降了。但含水介质不能立即通過重力排水把其中的水排出，而只是由于压力減少引起水的瞬時释放，即弹性释水。含水层的反应和一种贮水系数小的承压含水层相似。一般来說，水流重要是水平运動。第二個阶段：降深-時间曲线的斜率減小，明显地偏离Theis曲线，有的甚至出現短時间的假稳定。它反应疏干排水的作用，好象含水层得到了补給，使水位下降速度明显減缓。含水层的反应类似于一种受到越流补給的承压含水层。但降落漏斗仍以缓慢速度扩展著。第三個阶段：這個阶段的降深一時间曲线又与Theis曲线重叠。阐明重力排水已跟得上水位下降，迟後疏干影响逐渐变小，可以忽视不计。抽水量来自重力排水，降落漏斗扩展速度增大。此時，給水度所起的作用相称于承压含水层的贮水系数。决定于含水层的条件，這一阶段可以從抽水後的几分钟到几天後開始。334Neuman模型的假设条件Neuman模型是在下列假设条件下建立的：（1）含水层均质各向异性，侧向無限延伸，坐標轴和主渗透方向一致，隔水层水平；（2）初始潜水面水平；（3）水流服從Darcy定律；（4）完整井，定流量抽水；（5）抽水期间自由面上没有入渗补給或蒸发；潜水面降深和含水层厚度相比小得多，因此在建立潜水面边界条件時可以忽视水頭H對x、y的导数或對r的导数。344Neuman解的降深-時间曲线的特點解析解描述的降深-時间曲线和抽水過程的三個阶段相一致。抽水初期，這些曲线和Theis曲线一致，阐明此時抽水量基本上来自弹性释水。第