水文地质学总复习(一、二)

贵州地调 2022-08-20 13:50:44

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说明:应在校生要求而发布,资料源于百度文库,感谢原作者及分享者。1月4日、5日、6日、7日凌晨分别有总复习资料发出:普通地质学三段、矿床学四段、地球化学二段、矿物岩石学三段、沉积岩石学二段、能源地质学一段、区域大地构造学二段,以及岩体力学、古生物学、岩浆岩、变质岩、环境地质学、水文地质学、地貌学与第四纪地质学各一段。如果你之前已经关注了《贵州地调》,在你手机中马上可以查到,否则请在《贵州地调》的历史消息中查找。欢迎同学们点题。


水文地质学总复习共两段:

一、水文地质学期末复习


第一章 绪论

1、水文地质学:水文地质学是研究地下水的科学。

2、地下水:赋存于地面以下岩石空隙中的水。

3、地下水的功能和作用:

(1)基本功能:

l宝贵的自然资源

l重要的地质营力

l不可忽视的灾害因子

l活跃灵敏的生态环境因子

l极有价值的信息载体

(2)作用:作用根据地下水的功能自己解释即可。

4、水文循环:水文循环是大气水、地表水和地壳浅表地下水之间的水分交流。

5、地质循环:发生于大气圈到地幔之间的水分交换称为地址循环。

6、水圈:从地表到地幔带各个层圈所构成的具有一定水力联系的统一的含水整体。

第二章 地下水的赋存条件

小编有语:本章知识是重点。讲述了地下水的赋存条件,赋存的空间类型(孔隙、裂隙、溶穴),岩土中的水(结合水、重力水、毛细水),同时还介绍了一些相关的参数,如给水度、含水量等,最后引出地下水的赋存(含水层和潜水等概念)。

1、岩石中的空隙总共分为三类:空隙、裂隙和溶穴。在此之前,我们先来看两个概念:(1)什么叫空隙:岩、土中各种类型的空洞的总称。

(2)什么叫岩石空隙:岩石空隙是地下水赋存场所和运移通道。

2、空隙特征的表征指标:

(1)孔隙:孔隙是指颗粒及颗粒集合体之间的空隙,称为孔隙。

孔隙度(n)是描述松散岩石中孔隙多少的指标。

定义:某一体积岩石(包括颗粒骨架与空隙在内)中孔隙体积所占的比例。

影响因素:a. 与排列有关——紧密与疏松理想最疏松孔隙为47.64%(立方体排列),最紧密排列孔隙为25.95%(四面体排列)。

b. 与颗粒分选有关(颗粒均匀程度)

c. 与颗粒形态(棱角)有关


影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度。

(2)裂隙:固结的坚硬岩石中存在的各种应力作用下产生的裂缝

(3)溶穴:可溶的沉积岩,在低下水溶蚀下形成的空洞。

3、岩石中岩石的水理性质指标及其影响因素(空隙度、持水度、给水度、含水量、储水系数;渗透性;)

容水度:岩石完全饱水时,所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比。反映岩石最大含水能力。

注意:除粘土外,岩石容水度一般与空隙度相当。

含水量:是松散岩土孔隙中所包含的水与岩土的比值。反映岩石样实际保留水分的状况

给水度:当地下水位下降一个单位高度时,单位水平面积岩石柱体,在重力作用下释放出来的水体积。

持水度(Sr定义:地下水位下降一个单位深度,单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。

储水系数:测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水平面积含水层释出(或储存)的水体积。

渗透性:渗透性是指岩体传输水或者其他流体(如油气)的性能。

4、包气带与饱水带概念及地下水存在形式

地下水面(水位): 地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满,形成一个自由水面,以海拔高度表示称之地下水位。

地下水面之上称为包气带。地下水面之下为饱水带。

l水的存在形式:

包气带: 结合水、毛细水(各种)、重力水、气态

饱水带: ①重力水 ②结合水

5、含水层、隔水层、弱透水层;地下水的分类依据;

含水层(Aquifer):能够透过并给出相当数量水的岩层。

隔水层(Aquifuge):不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层。

弱透水层(Aquitard):渗透性很差,给出的水量微不足道,但在较大水力梯度作用下,具有一定的透水能力的岩层。

n地下水分类依据:

主要依据——含水介质的类型(赋存空间:孔隙水、裂隙水、和岩溶水)、 埋藏条件(赋存部位:潜水承压水和上层滞水)


含水介质三类,埋藏三分,组合共分为9

6、潜水、承压水的基本概念与特征:

潜水:埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由表面的重力水。

u特征:1补给来源:潜水直接与大气相通,可通过包气带接受降水、地表水等补给

u2动态特征:受气象、水文因素影响明显,变化快(水量、水位季节性变化)。受人为因素影响也显著,易污染。

u3循环交替:水循环周期短,更新恢复速度快。

u4潜水面形态:潜水面形状受地形影响,潜水水位与地形的起伏相一致而较缓和。

u5水化学特征:水的矿化度与地形、水的交替有关。湿润气候区,地形切割强烈、水交替强烈地区地下水矿化度低。干旱气候区细颗粒组成的盆地平原易形成咸水。

承压水:充满于2个隔水层(或弱透水层)之间的含水层中的水。

特征:(1)承压性:承压性-承压含水层水头高于隔水顶板

2)补给与排泄条件

有隔水顶板,参与水循环不积极(补给、排泄),超采后不易恢复

有限区域与外界联系,水循环迟缓些,水交替慢,平均滞留时间长(年龄老或长)——恢复性差。

3)水化学特征

不易受污染,水质变化大,矿化度一般要高点,可以保留古老水。

4)动态特征:动态随季节不变化明显,比潜水要稳定些,如果分布面积大,厚度稳定则调节能力很强。

5.储水与释水特征:增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增加而容纳。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。

第三章 地下水运动的基本规律

1.渗透: 地下水在岩石空隙中的运动,水质点运动途径多变;流速多变。

2.渗流: 对实际的地下水进行概化,概化后的地下水流称为渗流

3.层流: 在岩石空隙中渗流时,水质点作有秩序的、互不混杂的流动。

4.紊流: 水质点无秩序地、互相混杂的流动 。

5.稳定流: 地下水的各个运动要素(水位、流速、流向等)不随时间 改变。

6.非稳定流: 地下水的各运动要素随流程、时间等不断发生变化的水流。

7.均质岩层: 渗流场中所有点都具有相同参数(K)的岩层。

8.非均质岩层: 渗流场中所有点不都具有相同参数的岩层。

9.各向同性岩层:渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向,即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。 10.各向异性岩层:渗流场中某一点的渗透系数取决于方向,渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。

11.达西实验: H.Darcy—法国水力学家,1856年(以实验为基础研究时期)通过大量的室内实验得出了达西定律。 1)等径圆筒装入均匀砂样,断面为ω;2)上(下各)置一个稳定的溢水装置——保持稳定水流;3)实验时上端进水,下端出水——示意流线;4)砂筒中安装了2个测压管,相距L 5)下端测出水量(outflow)—Q 达西定律: Q = K ω I = ω V


应用:A. 已知某均质含水层,含水层渗透系数为K,沿径流方向有两个水位观测孔,孔间距为L,两观测孔观测水位分别为Ha和Hb,求:沿地下水流方向的单宽流量。

B. 求水平等厚承压含水层流量和承压水头线。 承压含水层由均质等厚的砂组成,隔水底板水平,地下水做水平稳定运动。砂层中的渗流是缓慢的,属层流,符合达西定律:

x(0,L), 并对应的测压水位为h,根据上式可写成如下两式:

结论:均质水平等厚承压含水层的测压曲线是直线。

C. 计算潜水含水层流量和潜水位曲线 有一潜水含水层由均质的砂组成,隔水底板水平,在平面上水流呈稳定 平行流动。 由达西定律的单宽流量:同样设x (0,L), 并对应的潜水位为h 可通过流量相等推导出潜水位曲线公式:

12渗透流速:是假设水流通过整个岩层断面(骨架+空隙)时所具有的虚拟的平均流速。

水力梯度:单位距离上的水头损失,是沿渗流途径上的水头损失与相应的渗流长度之比

渗透系数: 水力梯度为I =1 时的渗透流速(V=KI)

流线: 渗流场中某一瞬间的一条曲线,曲线上各水质点在此瞬间的流向均与此线相切。

迹线: 渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹。

流网: 在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列等水头线和流线所组成的网络。

13均质各向同性介质中的流网:

(一) 流网形态:地下水沿水头变化最大的方向运动(垂直于等水头线方向),流线与等水头线构成正交网格。 (二) 流网绘制方法 (1)确定分流线:流线由源指向汇,流线趋向可初步确定; 分流线相当于隔水边界。 (2)根据边界条件绘制容易绘制的流线或等水头线 a. 定水头边界:相当于等水头线,等水头面。 b. 隔水边界:相当于流线。 c. 潜水面边界:无入渗补给时为流线 有入渗补给时,水面即不是流线也不为等水头线 (3)按照“正交”原则,等间距内插其它的流线或等水头线。

14.河间地块地下流网:

水文地质信息: 1.由分水岭到河谷,流向从由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,流线愈密集,流量增大,地下径流加强; 4.由地表向深部,地下径流减弱; 5.由分水岭出发的流线,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,地下水的矿化度最高。

15.流线与流网的性质:

(1)流线跟等水头线正交; (2)注意流场的边界类型和补给排泄特征; (3)等水头线越密说明水力梯度越大;流线越密说明地下水径流越强; (4)潜水面可能是流连,也可能不是流线 流线的性质: a. 流线不能相交(同一时刻不可能有两个流向)

b. 流线光滑不能有急转折(若有转折,在转折点有两个流向) c. 流线相当于隔水边界(只能在其间运动,不能穿过流线运动) d. 流线的形状受控于边界的性质和形状(平行于隔水边界,垂直于供水边界) 流网的用途与性质 (一)用途 a. 根据流线方向可以看出任一点的流向; b. 根据等水头线可以看出任一点水位的变化; c. 流线的密疏可以反映地下径流的强弱; d. 等水头线的密疏则说明水力梯度的大小。 e. 追踪污染物质的运移 f. 判断水文地质条件(含水层条件;边界条件;与地表水关系) (二)性质a. 在各向同性介质中,流网为正交网格。(水沿水力梯度最大的方向运动) b. 对于稳定流,流线与迹线重合;对于非稳定流可以划分为多个小单元,每个小单元可以看作稳定流。 c. 对于稳定流,流网不随时间变化。

第四章 地下水的理化性质及形成作用

1、地下水的物理性质指标

地下水的物理性质是地下水的比重、温度、透明度、颜色、味、嗅味、导电性、放射性等物理特性的总和。

2、地下水温度的控制因素;地下水的温度受其赋存与循环所处的地温控制。主要和其深度有关。根据地热梯度可以计算某一深度地下水的水温,引入两个概念:

o地热梯度r:在增温带,深度每增加100m,所增高的温度值。单位为oC/100m

o地热增温级G:温度每升高1 所需增加的深度(m)称为地热增温级(单位: m /oC)。

例:已知年平均气温(t)、年常温带深度(h)、地温梯度(r)时,可估算某一深度(H)的地下水水温(T):T= t+ (H-h).r

3、地下水中的离子与气体等成分特点、来源;

地下水中常见的气体成分有O2N2H2S CH4 CO2等。

来源:

l O2N2是氧化环境(开放、与大气相通)的标志;

l H2S CH4是还原环境(封闭、与大气隔绝)的标志;

l CO2的来源:生物化学作用;地壳深处灰岩遇热分解

地下水中分布最广、含量较多的离子共七种:Cl-, SO42-HCO3-Na+, K+, Mg2+, Ca2+

来源稍微了解即可。

4、溶解性总固体;矿化度;硬度;

溶解性总固体:地下水中所含种离子、分子与化合物的总量。(g/L

习惯上以105 -110℃时将水干所得的涸残余物总量。

因此: 计算时挥发性成分不计入;

HCO--只取重量的半数

总矿化度(矿化度):溶于水中的离子、分子与化合物的总和。

硬度:概念:水中Ca2+ Mg2+的总含量。(meq/L

目前新的国标中以CaCO3含量(mg/L)表示。

5、地下水化学成分的形成作用及水化学作用类型;

地下水化学成分的形成作用:各种不同来源的地下水,在后期循环过程中,不断与与周围的介质相互作用,化学成分不断变化,结果与原始的化学成分具有很大的区别。

作用类型:溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用 、混合作用。

6、简分析与全分析;

(1)简分析

的:了解区域地下水化学成分概貌,水质是否适合饮用

分析项目: 物理性质,常规组分,总硬度,pH值,TDSNO3-, NO2-, NH4+, Fe2+, Fe3+, H2S。耗氧量(水中生物呼吸和非生物氧化所消耗溶解氧的数量;水样中可氧化物从氧化剂高锰酸钾所吸收的氧量。英文简称OCCODMno )。单位为mg/l, mmol/l

(2)全分析

的:较全面的掌握区域地下水化学成分,对简分析结果检核

分析项目:常规组分; NO3-, NO2-, NH4+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, H2SCO2,耗氧量,干涸残余物(用白金或陶瓷坩锅进行蒸馏,取得干涸残余物)。

单位为mg/l, mmol/l

7、地下水化学成分的表示;

(1).重量浓度单位

%g/gppm10-6g/g),ppt10-9g/g

(2).体积浓度单位

g/Lmg/Lug/L

说明:在低矿化度水中,水的比重为1,体积浓度单位与重量浓度单位的关系为:1mg/L=1mg/1000g=10-3g/103g=10-6g/g=1ppm

同理:1ug/L=1ppt

(3). 离子毫克当量/升(mgN/L)表示单位

(4)毫克当量百分数:


5库尔洛夫式:数学分式的形式来表示地下水化学成分。


注释:1. 将阴、阳离子分别标示在横线上、下, 按毫克当量百分数自大而小的顺序排列, 小于10%的离子不予标示。

2. 横线前依次标示气体成分、特殊成分及矿化度(M表示), 单位均为g/L

3. 横线后以字母t为代号, 表示水温, 单位为℃

4. 式中各成分含量一律标于该成分符号的右下角, 原子数则移至右上角。

9、地下水化学类型的表示方法。

舒卡列夫分类: 地下水化学类型的舒卡列夫分类根据地下水中6种主要离子(Na+Ca2+Mg2+HCO3-SO42-Cl-K+合并于Na+)及矿化度划分。

将地下水化学类型用阿拉伯数字(149)与字母(ABCD)组合在一起的表达式表示。

1A型:矿化度(M)不大于1.5g/LHCO3Ca型水,沉积岩地区典型溶滤水;

49D型:矿化度大于40g/LClNa型水,该型水可能是与海水及海相沉积有关的地下水,或是大陆盐化潜水。

第五章 地下的补给与排泄

小编有语:本章的知识主要分为两个大的部分:地下水的补给和排泄。地下水的补给部分知识主要讲述了地下水的补给形式,补给来源以及影响因素等。地下水部分的知识总体而言就是“怎么补给”,不外乎几种形式,然后涉及计算。而地下水的排泄部分知识总体而言就是“怎么排泄”,也不过几种形式,如泉、泄流、蒸发和蒸腾、人工排泄。两部分知识就地下水联合起来,一个进,一个出,体系很强,而地下水径流是地下水的运动的形式,从这里锲入补给与排泄部分知识的体系可以考虑从这方面来进行知识的归纳。以此为最后就是地下水补给和排泄的综合关系,引出概念正负均衡,这就从内在的关系引到外部的整体显现第六章的知识了

1、地下水补给、排泄、径流的概念:

地下水的补给:含水层或含水系统从外界获得水量的过程。

地下水的排泄:含水层或含水系统失去水量的过程。

地下水的径流:地下水从补给区向排泄区运动的过程。

2、地下水的补给方式:大气降水补给地下水,地表水补给地下水影响因素含水层之间的补给凝结水对地下水的补给和人工补给地下水地下水的补给是一个非常复杂的过程,在计算的过程中要充分考虑到地下水的补给来源问题,综合考虑。

3、大气降水补给地下水:(1)大气降水入渗补给量

降水落到地面,一部分蒸发返回大气层,一部分形成地表径流,另一部分渗入地下。后者中相当一部分滞留于包气带中,构成土壤水;补足包气带水分亏损后其余部分的水才能下渗补给含水层,成为补给地下水的入渗补给量(G)。

G = P – R – E – S

a = G/P, b=R/P

式中:G-年降水入渗补给含水层的水量,亦称降水入渗补给量(mm); P-年降水量(mm);R-年地表径流量(mm);E-年蒸发量(mm);DS-水量变化量,包括地表水蓄水变量、包气带水分滞留量(水分亏损量)(mm);a-降水入渗系数;β-地表径流系数。

(2)影响大气降水补给地下水的因素:

l年降水量:降水首先需要补足包气带的水分亏损,因此降水量小时补给地下水的量就小。

l降水特征:雨强、雨面、历时都影响入渗,绵绵细雨有利于入渗。

l包气带岩性:渗透性强(K大)时,容易补给,渗透性差时不利于补给;厚度(水位埋深)大时消耗于包气带的水分多,不利于补给,而厚度小时有利于补给。

l地形:陡坡不利于补给,平缓有利于补给。

l森林、草地:有利于补给,而农作物可能减少补给。

l人类工程:都市化不利于补给。

(3) 大气降水入渗补给量的计算方法

①平原区大气降水入渗补给量

Qpr = a·Pr ·F ·103

式中:Qpr ----降水入渗补给地下水量(m3/a);

Pr ---- 年降水量(mm);

a ---- 降水入渗系数;

F---- 补给区面积(km2)。

确定a 的常用方法:地中渗透仪测定;经验值;利用天然潜水位变化幅度(h)确定:a = G/P = μ·h / P

②山区降水入渗补给量的确定

特点:考虑到山区地形切割大,地下水埋深大,水平排泄为主,近似认为排泄量等于补给量,测定地下水排泄量反求补给量。

方法:1. 山区地下水以大泉形式排泄,通过定期测定流量求得排泄量。

2. 通过基流切割法确定河川基流量。

山区降水入渗系数为:a= Qg/(F·Pr·103)

式中:Qg --年地下水排泄量(m3/a),余同上。

3、地表水对地下水的补给:

(1)地表水入渗补给量计算

地表水补给地下水的计算公式为Qsr = K·I·A·T·sinq

其中:K为渗透系数;I为水力梯度;A为过水断面面积;T为补给时间;q为河水流向与地下水流向之间的夹角。

补给量QsrAITK成正比关系。

(2)影响因素:

①透水河床的长度和浸水周界的乘积(相当于过水断面),过水断面大,补给量就大。

②河床的透水性,亦即河床岩性的渗透系数,渗透系数大,补给量就大。

③河水位与地下水的高差,影响水力梯度,水力梯度大补给量就大。

④河水过水时间,过水时间长有利于河水补给地下水。

⑤河水流向与地下水流向之间的夹角。

4、含水岩层之间的补给:

潜水可以补给承压水,承压水也可以补给潜水。断层、钻孔都有利于补给。多层松散层中含水层通过天窗及越流发生补给。越流量计算公式:

式中:Ql ----越流补给量(m3/a);K ---- 弱透水层的渗透系数(m/d);M----弱透水层的厚度(m);HAHB ---- 含水层AB的水头(m);I---水力梯度;F---- 越流面积(m2);T----越流时间(d/a)。

(1越流:

l 具有一定水头差的相邻含水层,通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程

l 经常发生于松散沉积物中,粘性土层构成弱透水层。

(2)含水层通过导水断层发生联系;含水层通过钻孔发生联系。

5、凝结水对地下水的补给:凝结作用指气温下降到一定程度由气态水转化为液态水的过程。一般情况下,凝结形成的地下水相当有限。但是,高山、沙漠等昼夜温差大的地方,凝结水对地下水补给很重要。

6、地下水人工补给:采取有计划的认为措施使地下水获得天然补给意外的额外补充。

7、泉的成因类型:

1 定义:泉是地下水的天然露头。

2)分类:根据含水层性质:上升泉(承压水的天然露头。地下水在静水压力作用下上升并溢出地表的泉)和下降泉(地下水受重力作用自由流出地表的泉)。

根据出露原因:侵蚀泉、接触泉、溢流泉、断层泉和接触带泉。

泉的成因类型主要是要结合书上80页得图进行复习,在这里就不多做赘述。

8、泉的水文地质意义:(1)判明地下水的排泄条件

(2)判明含水层特征环境

(3)说明地下水补给条件,圈定富水区

(4)判定山区泉域的含水性、导水性

(5)判定泉所在含水层的化学特征

9、地下水蒸发排泄的影响因素及其计算

1)概念:蒸发包括水面蒸发、土面蒸发和叶面蒸发(蒸腾),通常统称为蒸发蒸腾、蒸散发。蒸散发量的确定比较困难,可采用水均衡、水分通量等方法确定。

(2)潜水蒸发经验公式(阿维里扬诺夫公式):

式中:ε----地下水(潜水)消耗于蒸发与蒸腾的强度(mm/d)

ε0 ---- z=0时水面蒸发强度(mm/d)

z-----地下水位埋深(m)

z0-----地下水位临界埋深,1~5m

n ----- 指数,一般1n3

μ----- 水位变动带给水度;

H---- 由于蒸发蒸腾而产生的地下水位下降值(mm/d)

(3)潜水蒸发的影响因素

——决定土壤与地下水盐化程度的因素

l气候因素:干燥、相对湿度小,蒸发强烈,水的矿化度较大;相对湿度较大的地区,由于水交替强烈,水的矿化度通常较小。

l潜水面埋深:浅则蒸发强烈,一般水位埋深小于2.0m时蒸发量显著增大,而随着水位埋深的增大,蒸发量也明显减弱。

l包气带岩性:决定土的毛细上升高度和潜水蒸发速度,一般粉质亚粘土、粉砂等毛细上升高度较大、毛细上升速度较快,潜水蒸发最为强烈。

l地下水流动系统:干旱、半干旱地区的低洼排泄区是潜水蒸发最为强烈的地方。

10、地下水的径流排泄:

l主要指向相邻含水层的排泄。

l 通常可采用达西公式确定。

l 能否发生径流排泄,取决于两个含水层的水头差。

(1)概念:地下水径流是地下水由补给区向排泄区流动的过程。

(2)径流的指标(方向、强度和径流量)

①径流方向:

l径流方向总趋势由补给区流向排泄区,由高水位流向低水位。

l受局部地形和含水层非均一性影响,具体的方向和路径往往复杂,为了掌握地下水的流向,通常通过编制潜水等水位线图或承压水等水压线图来分析确定。

②径流强度:

l含水层径流强度——地下水的流动速度。

l与含水层透水性,补给区与排泄区之间的水位差成正比;与补给区到排泄区之间的距离成反比。

l 承压水径流强度取决于承压水蓄水构造封闭程度。

③地下径流量:

用地下径流模数(或称地下径流率)。

l地下径流模数(M)表示每平方公里含水层面积上的径流量(m3·km-2·-1),其物理意义、表达式和河川径流模数一致,其值反映某地区地下径流量丰欠,是评价地下水资源的一个重要参数。

第六章 地下水的动态与均衡

小编有语:本章知识是地下水的运动的整体表现,动态是指含水层中地下水的变化,均衡是指某时间段内地下水水量的收支情况。上章所讲的地下水的补给和排泄,是属于一个“进”一个“出”,他们整体上表现,我认为可以称之为“静”“动”的相对关系吧静是指一定时期内整体的表现,动是指由于地下水运动而带来的物理和化学状态的变化。

1、地下水动态与均衡的概念:

地下水的动态:含水层(含水系统)地下水与环境相互作用下,含水层中地下水的物理与化学状态要素随时间变化。

地下水要素:水位(水头)、水量、水温、化学成分等。

地下水均衡:某时段内某地段内地下水水量(盐量、热量、能量)收支状况。

2、地下水动态与均衡的关系和研究意义:

(1)关系:

l地下水动态是含水层水量、盐量、热量、能量收支不平衡的结果。

l均衡是动态变化的内因(实质),动态是均衡的外部表现。

l均衡的性质和数量决定了动态变化的方向与幅度

l地下水动态反映地下水要素随时间变化状况。

(2)研究意义:

l根据地下水动态特征分析、认识地下水埋藏条件、水量-水质形成条件和区分不同类型含水层;

l可利用地下水动态资料去计算地下水的某些均衡要素,如入渗系数、储存量、蒸发量等。

l水量、水质的计算与评价都必须有时间的概念,地下水动态资料是地下水资源评价和预测是必不可少的依据。

3、地下水动态的形成机制与影响因素

(1)形成机制:

l地下水动态是含水层对环境施加的激励所产生的响应,即含水层将输入信息变换后产生的输出信息。

l由于信号的滞后、延迟和迭加,使间断性降水通过含水层变换而转化成为比较连续的地下水位/泉流量变化。

(2)影响因素:①环境对含水层的信息输入,包括降水、地表水对地下水的补给,人工开采地下水、地应力对地下水影响等。

②变换输入信息的因素,即赋存地下水的地质地形条件等。

4、地下水动态天然类型:

根据影响地下水动态主导因素分类:渗入-蒸发型、渗入-径流型、水文型、渗入-开采型以及多年冻结型和冰雪补给型等(成因类型)。

5、潜水、承压水的动态类型

(1)潜水的动态类型:蒸发型、径流型、弱径流型

(2)承压水的动态类型:径流型:动态的变化程度取决于构造封闭条件。

6、均衡期、均衡区、正均衡、负均衡、地下水均衡方程、地下水储存量变化量

l均衡期:均衡计算的时间段,可为年、季、月。

l均衡区:某一基准面以上具有明显边界的水文地质单元或地段。或具有隔水边界完整的水文地质单元。

l正均衡:某均衡区内某均衡期总补给量大于总消耗量时的水均衡,表现为地下水储存量(热量、盐量)增加。

l负均衡:某均衡区内某均衡期总补给量小于总消耗量时的水均衡,表现为地下水储存量(热量、盐量)减少。水均衡方程:表示水均衡收入项和支出项关系的方程,补给量总和(Qi)与各消耗量总和(Qo)的差值等于均衡期始末水的贮存量的变化量(Q) ,△Q= Qi Qo

l地下水均衡方程:表示地下水均衡收入项和支出项关系的方程。在研究区内某一时段内某一含水层地下水各补给量总和(Qr)与各消耗量总和(Qd)之差值等于均衡期始末的地下水贮存量的变化量△Q的关系式。即 Q= Qr Qd

l地下水贮存量变化量:均衡区内在均衡期起止两时刻水位变动带内重力水量。通常以水层厚度(μ△h) 计算,其中μ是变动带内岩石的给水度;△h是均衡期水位变化的平均值。

7、水量均衡计算与均衡分析

水均衡方程式陆地上某一地区天然状态下总的水均衡。

收入项(A):大气降水量(P)、地表水流入量(R1)、地下水流入量(G1)、水汽凝结量(Z1),

支出项(B):地表水流出量(R2)、地下水流出量(G2)、蒸发量(Z2

均衡期水的储存量变化为△W,则水均衡方程式为:

A–B =W

第七章 不同介质中的地下水

小编有语:本章知识主要介绍了地下水的类型,为孔隙水、裂隙水、岩溶水、矿床水,以及某些特定的构造环境中的地下水特征。知识较为繁琐,我没有找到联系点,还是老实的背吧。。。

1、孔隙水、裂隙水、岩溶水、矿床水的基本概念;

孔隙水(pore water)——赋存于松散沉积物颗粒或集合体构成的孔隙网络中的地下水,可分孔隙潜水和孔隙承压水。

裂隙水指赋存并运移于坚硬基岩裂隙中的地下水。通常可分为裂隙潜水和裂隙承压水(承压裂隙水)。

岩溶水(喀斯特水)---赋存并运移于岩溶化岩层中的水。

自然状态下矿床和围岩中赋存的水,称矿床充水。

2、冲洪积扇中地下水的分带特征

洪积扇中地下水一般分三个带。

潜水深埋带:(1)位于洪积扇顶部,地形坡度较陡,岩性粗;(2)具良好的渗透性及补给径流条件和储水空间;(3)地下水埋藏较深,蒸发作用很弱;(4)地下水化学成分的形成以溶滤作用为主,水化学类型多为重碳酸盐水,矿化度低;(5)其水位动态变化大。

溢出带:(1)位于洪积扇中部,地形变缓,岩性变细;(2)渗透性、补给、径流条件均变差;(3)由于渗透性变弱而阻挡,地下水埋藏浅,蒸发作用加强,潜水位接近地表形成泉和沼泽;(4)地下水化学类型多为重碳酸硫酸盐水,或硫酸重碳酸盐水为主,矿化度增高;(5)水位动态变化小。

潜水下沉带:(1)位于洪积扇前缘,地形变平,岩性更细;(2)渗透性很弱,降水补给量小,径流缓慢使地下水长期处于停滞状态;(3)由于地表水的排泄和强烈的的蒸发作用,地下水埋深又略增大;(4)地下水化学类型多为氯化物水或氯化物硫酸盐水,矿化度高;(5)水位动态变化小。

3、河流冲积物中地下水特征;

地形 高→

岩性(粒度) 粗→

地下水埋深 深→

补给条件 好→

排泄 径流排泄→ 蒸发排泄

水化学作用 溶滤作用→浓缩作用

水型 HCO3- Cl,

矿化度(TDS TDS 低→TDS

4、裂隙水的类型与特征;(1)类型:

o成岩裂隙——岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。

o风化裂隙——暴露于地表的岩石,在温度变化和水、空气等风化营力作用下形成的裂隙。

o构造裂隙——在地壳运动过程中,岩石在构造应力作用下产生。

(2)特征:(1) 水量在空间分布不均匀,连续性差

(2) 裂隙水的分布形式可呈层状,也有的呈脉状;

(3) 裂隙水的水力联系差,往往无统一的地下水面;

(4) 裂隙流动具明显的各向异性。

5、岩溶发育的基本条件;

岩溶发育条件包括两个基本条件、四个必备条件

两个基本条件:(1)岩层具有可溶性;

(2)地下水具有侵蚀能力。

四个必备条件:(1)可溶岩的存在;

(2)水是流动的;

(3)可溶岩必须是透水的;

(4)具有侵蚀能力的水。

6、岩溶水的基本特征;

o当地侵蚀基准面(以当地的河床标高为准)以上的岩溶水发育;以水平和垂直岩溶水为储存形式,以下仅有水平向岩溶;

o岩溶水成水系化或管道化;

o动态极不稳定,变幅可达十几米至几十米,动态缺乏滞后;

o岩溶水的储存无规律,水量大;

o岩溶水矿化度低,水质较好。

7、矿床水:自然状态下矿床和围岩中赋存的水。

8、矿床充水来源与通道

水源

矿床充水水源即能进入矿床或井巷的水,它们有大气降水、地表水、地下水和老空水等。

通道:

自然:地层的裂隙与断裂带,岩溶通道,孔隙通道。

人为:不合理勘探或开采造成,有顶板冒落裂隙通道、底板突破通道、钻孔通道等。


二、总复习PPT



















































































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