地下水动力学复习资料 名词解释 1、地下水动力学就是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石、与喀斯特岩石中运动规律的科学。它就是模拟地下水流基本状态与地下水中溶质运移过程,对地下水从数量与质量上进行定量评价与合理开发利用,以及兴利除害的理论基础。。 2、流量:单位时间通过过水断面的水量称为通过该断面的渗流量。 3、渗流速度:假设水流通过整个岩层断面(骨架+空隙)时所具有的虚拟平均流速,定义为通过单位过水断面面积的流量。 4、渗流场:发生渗流的区域称为渗流场。就是由固体骨架与岩石空隙中的水两部分组成。 5、层流:水质点作有秩序、互不混杂的流动。 6、紊流:水质点作无秩序、互相混杂的流动。 7、稳定流与非稳定流:若流场中所有空间点上一切运动要素都不随时间改变时,称为稳定流,否则称为非稳定流。 8、雷诺数:表征运动流体质点所受惯性力与粘性力的比值。 9、雷诺数的物理意义:水流的惯性力与黏滞力之比。 10、渗透系数:在各项同性介质(均质)中,用单位水力梯度下单位面积上的流量表示流体通过孔隙骨架的难易程度,称之为渗透系数。 11、流网:在渗流场中,由流线与等水头线组成的网络称为流网。 12、折射现象:地下水在非均质岩层中运动,当水流通过渗透系数突变的分界面时,出现流线改变方向的现象。 13、裘布依假设:绝大多数地下水具有缓变流的特点。 14、完整井:贯穿整个含水层,在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。 15、非完整井:未揭穿整个含水层、只有井底与含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。 16、水位降深:抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值。 17、水位降落漏斗:抽水井周围由抽水(排水)而形成的漏斗状水头(水位)下降区,称为降落漏斗。 18、影响半径:就是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。 19、有效井半径:由井轴到井管外壁某一点的水平距离。在该点,按稳定流计算的理论降深正好等于过滤器外壁的实际降深。 20、井损水流经过滤器的水头损失与在井内向上运动至水泵吸水口时的水头损失,统称为井损。 21、水跃:在实验室砂槽中进行井流模拟实验时发现,只有当井中水位降低非常小时,抽水井中的水位与井壁外的水位才基本一致,当井中水位降低较大时,抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象。
地下水的基本知识 1. 地下水的概念 地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。地下水也是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。 地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、地质历史等。 地下水环境是地质环境的组成部分，它是指地下水的物理性质、化学成分和贮存空间及其由于自然地质作用和人类工程——经济活动作用下所形成的状态总和。 2. 地下水的埋藏条件 岩石和土体空隙既是地下水的储存场所，又是运移通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度及其分布规律决定着地下水埋藏条件。根据成因可把空隙区分为孔隙、裂隙与溶隙三种，并可把岩层划分为孔隙岩层(松散沉积物、砂岩等)、裂隙岩层(非可溶性的坚硬岩层)与可溶岩层(可溶性的坚硬岩石)。孔隙岩层中的空隙分布比裂隙可溶岩层均匀，溶隙一般比孔隙、裂隙岩层中的空隙规模大。这三种空隙的大小分别以孔隙度、裂隙率与岩溶率表示，即某一体积岩石中孔隙、裂隙和溶隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。 岩石空隙中存在着各种形式的水，按其物理性质可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。此外，还有存在于矿物晶体内部及其间的沸石水、结晶水与结构水。水文地质学所研究的主要对象是饱和带的重力水，即在重力作用支配下运动的地下水。 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情
况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。 (1) 孔隙。松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石(包括孔隙在内)中孔隙体积所占的比例。 由于多孔介质中并非所有的孔隙都是连通的，于是人们提出了有效孔隙度的概念。有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积(不包括结合水占据的空间)与岩石体积之比。显然，有效孔隙度小于孔隙度。 松散岩石中的孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少都很接近。赋存于其中的地下水分布与流动都比较均勻。 (2) 裂隙。固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不存在或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。 成岩裂隙是岩石在成岩过程中由于冷凝收缩(岩衆岩)或固结干缩(沉积岩) 而产生的。岩浆岩中成岩裂隙比较发育，尤以玄武岩中柱状节理最有意义。构造裂隙是岩石在构造变动中受力而产生的。这种裂隙具有方向性，大小悬殊(由隐蔽的节理到大断层)，分布不均一。风化裂隙是风化营力作用下，岩石破坏产生的裂隙，主要分布在地表附近。 裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率(K)是裂隙体积(R)与包括裂隙在内的岩石体积(K)的比值，即或(V/F)100%。除了这种体积裂隙率，还可用面裂隙率或线裂
1. 地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石、和喀斯特岩石中运动规律的科学。它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量和质量上进行定量评价和合理开发利用，以及兴利除害的理论基础。。 2.流量:单位时间通过过水断面的水量称为通过该断面的渗流量。 3.渗流速度（比流量）:假设水流通过整个岩层断面（骨架+空隙）时所具有的虚拟平均流速，定义为通过单位过水断面面积的流量。 4. 实际速度：孔介质中地下水通过空隙面积的平均速度；地下水流通过含水层过水断面的平均流速，其值等于流量除以过水断面上的空隙面积，量纲为L/T。 4.渗流场:发生渗流的区域称为渗流场。由固体骨架和岩石空隙中的水两者组成 5. 层流:水质点作有秩序、互不混杂的流动。 6.紊流:水质点作无秩序、互相混杂的流动。 7.稳定流与非稳定流:若流场中所有空间点上一切运动要素都不随时间改变时，称为稳定流，否则称为非稳定流。 8.雷诺数:表征运动流体质点所受惯性力和粘性力的比值。 9.雷诺数的物理意义:水流的惯性力与黏滞力之比。 10.渗透系数:在各项同性介质（均质）中，用单位水力梯度下单位面积上的流量表示流体通过孔隙骨架的难易程度，称之为渗透系数。 11. 流网：在渗流场中，由流线和等水头线组成的网络称为流网。 12.折射现象:地下水在非均质岩层中运动，当水流通过渗透系数突变的分界面时，出现流线改变方向的现象。 13.裘布依假设：绝大多数地下水具有缓变流的特点。 14. 缓变流：各流线接近于平行直线的运动 14.完整井:贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。 15.非完整井:未揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。 16.水位降深:抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值。 17.水位降落漏斗:抽水井周围由抽水（排水）而形成的漏斗状水头（水位）下降区，称为降落漏斗。 18.影响半径:是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。 19.有效井半径:由井轴到井管外壁某一点的水平距离。在该点，按稳定流计算的理论降深正好等于过滤器外壁的实际降深。 20.井损水流经过滤器的水头损失和在井内向上运动至水泵吸水口时的水头损失，统称为井损。 21.水跃:在实验室砂槽中进行井流模拟实验时发现，只有当井中水位降低非常小
水的基本知识 1、天然水含有哪些杂质： 按颗粒从大到小分类：悬浮物质、胶体物质、溶解物质（离子和分子） A、悬浮物质：颗粒直径约在 10 -4 mm 以上的微粒，肉眼可见，这些微粒主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌、病毒以及高分子有机物组成，常常悬浮在水流之中，水产生的浑浊现象，也都是由此类物质所造成。悬浮物是造成浊度、色度、气味的主要来源。 B、胶体物质：直径在 10 -4 mm~10 -6 mm 之间的微粒，是许多分子和离子的集合物，天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物；有机胶体物质主要是动植物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。胶体物质由于其单位体积所具有的表面积大，故其表面具有较大的吸咐能力。 C、溶解性物质：直径小于或等于 10 -6 mm 的微小颗粒。主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。 2、水中的有机物： 主要是指水中的腐殖酸和富里酸化合物、生活污水和工业废水的污染物。其中含有动植物纤维、油脂、粮类、染料、有机原料等。水中的有机物有个共同特点，就是要氧化分解，需要消耗水中的溶解氧，而导致水中缺氧，同时会发生腐败发酵，使细菌滋生，恶化水质，破坏水体。有机物是引起水体污染的主要原因之一。 3、水中的异味： 水中的水生动物、植物、或微生物的繁殖和腐烂而发出的臭味；水中有机物质的腐败分解而散发的臭味；水的溶解性气体如 SO2 、 H2S 、 NH3 ；溶解性盐类或泥土的气味、排入水体的工业废水所含如石油、酚类等臭味；消毒水过程加入氯气的气味。 4、水的浊度： 由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒，使的原是无色透明的水产生浑浊的程度称为浊度。浑浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度，表示水层对于光线散射和吸收的能力。 5、水的色度： 水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质、有机物或无机物造成。工业废水也可能使水体产生各种各样的颜色。例如：粘土 - 黄色，铁的氧化物 - 褐色，硫化物 - 浅蓝色，藻类 - 绿色，腐败的有机物 - 黑褐色。 6、水的硬度： 水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们
《地下水动力学》 习 题 集 第一章 渗流理论基础 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_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 x ?-?_、H y ?-?_和_H z ?-?_。
6. 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_标量_，在各向异性岩层是__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_。
地下管线基础知识 城市地下管线种类繁多，结构复杂，不同种类地下管线埋设特征也不同，作为地下管线探测工作者，有必要学习地下管线的基础知识，掌握不同种类管线的结构特征和埋设规律，采用与管线相应的探测技术方法，以达到有的放矢，高效率、高质量地完成地下管线探测任务。 1. 地下管线的分类、内容及技术术语 1．1 地下管线的分类、内容 (1) 给水管道：可按给水的用途分为生活用水、生产用水和消防用水； (2) 排水管道：可按排泄水的性质分为污水、雨水和雨污合流及工业废水等管道。 (3) 燃气管道：可按其所传输的燃气的性质分为煤气、液化气和天然气管道；按燃气管道的压力P大小分为低压、中压和高压管道，其他类依据是：低压 P ≤5kPa； 中压 P ＞5kPa,≤0.4MPa； 高压 P ＞0.4MPa, ≤1.6MPa。 (4)工业管道：可按其传输的材料性质分为氢、氧、乙炔、石油、排渣等管道；按管内压力大小分为无压（或自流）、低压、中压和高压，其分类依据是：无压 P =0； 低压 P ＞0, ≤1.6MPa； 中压 P ＞1.6MPa,≤10MPa； 高压 P ＞10MPa。 (5)热力管道：可按其所传输的材料分为热水和蒸汽管道； (6)电力电缆：可按其功能分为供电（输电和配电）、路灯、电车等电缆；按电压的高低可分为低压、高压和超高压电缆，其分类依据是： 低压 V ≤1kV； 0.22kv，0.38kv 中压 V ＞1kV,≤110kV；6kv、10kv 高压 V ＞110kV。110kv，220kv (7)通讯电缆：可按其功能分为电话电缆、有线电视和其他专用电信电缆等。
根据权属单位分主要有：中国电信、网通(WT)、移动(YD)、联通(LT)、电视(DS)、军用(JY)、铁通(TT)、公安专网、银行专网、校园网络等。 1.2 技术术语 （1）压力管线：指管道内流体介质由外部施加力使其流动的工程管线。 （2）重力自流管线：指管道内流动着的介质由重力作用沿其设置的方向流动的工程管线。 （3）可弯曲管线：指通过某些加工措施易于弯曲的工程管线。 （4）不易弯曲管线：指通过某些加工措施不易弯曲的工程管线。 （5）管线水平净距：指水平方向敷设的相邻管线外表之间的水平距离。 （6）管线垂直净距：两条管线上下交叉敷设时，从上面管道外壁最低点到下面管道外壁最高点之间的垂直距离。 （7）管线埋设深度：指从地面到管道底（内壁）的距离，即地面标高减去管底标高。管道设计、施工时通常采用此定义，与地下管线探测行业定义的管线埋设深度有区别。 （8）管线覆土深度：指地面到管道顶（外壁）的距离。 2 地下管线结构 2.1 给水管道结构 (1)给水管道的特点 给水管道系统构成，一般是由水源地（江河、湖泊、水库、水源井等）取水，通过主管道（明渠、隧道、大型输水管道、浑水管道等）送到水厂，经水厂净化处理后，再由主干管道送至用水区（工厂、住宅小区、企事业单位等）。各用水区又根据自己的需要和条件，敷设本区的给水管道系统，通过该系统送到各用水点或通过支管道送往各家各户用水点。 工厂、校园给水管道的敷设形式是根据工艺流程，建、构筑物的布置以及场地的地形条件等确定，一般分为三个系统，即分组系统、组合系统和混合系统。生产用水、生活用水或消防用水均各自成独立系统的称为分组系统；生活用水和消防用水合为一个系统，生产用水另成一个独立系统的称为组合系统；生产、生活和消防用水合在一个系统内的称为混合系统。 城市供水管网通常采用组合系统，即生活用水和消防用水合为一个系统。也
《地下水动力学》 习题集 第一章渗流理论基础 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_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 x ? - ? _、 H y ? - ? _和_ H z ? - ? _。 6. 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cm 2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_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_11 22 tan tan K K θθ=_，而水流平行和垂直于突变界面时则_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q i 的关系：当水流平行界面时_1n i i q q ==∑_，当水流垂直于界面时_12n q q q q === =_。 18. 在同一条流线上其流函数等于_常数_，单宽流量等于_零_，流函数的量纲为__2/L T __。
2.1 地下水基本知识 2.1.1 地下水的基本概念 2.1.1.1 地下水的概念 地球上的水根据其分布区域可以为三大部分，即大气水（atmospheric water）、地表水（surface water）和地下水（groundwater）。其中地下水是指以各种形式赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在中华人民共和国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ-2016）中，地下水是指埋藏在地面以下饱和含水层中的重力水。 地下水也是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、地质历史等。地下水环境是地质环境的组成部分，它是指地下水的物理性质、化学成分和贮存空间及其由于自然地质作用和人类工程——经济活动作用下所形成的状态总和。在岩土工程领域，地下水是岩土的重要组成部分，地下水的赋存状态与渗流特性对岩土的理化性质有着极其重要的影响，进而影响工程结构承载能力、变形性状与稳定性、耐久性等；在环境岩土方面，地下水的赋存状态、理化性质及渗流特性时刻决定了污染物的迁移、转化和归宿。 2.1.1.2 岩土中的空隙 岩石和土体空隙既是地下水的储存场所，又是其运移通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度及其分布规律决定着地下水埋藏条件。根据成因可把空隙区分为孔隙、裂隙与溶隙三种，并可把岩层划分为孔隙岩层（松散沉积物、砂岩等）、裂隙岩层（非可溶性的坚硬岩层）与可溶岩层（可溶性的坚硬岩石）。孔隙岩层中的空隙分布比裂隙可溶岩层均匀，溶隙一般比孔隙、裂隙岩层中的空隙规模大，故又称为溶穴。 图2.1.1.2-1 岩土空隙 （一）孔隙 松散岩石是由大小不等的土壤颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积的岩土体（包括孔隙在内）中孔隙体积V p与岩土体总体积V（含空隙体积V p和土壤颗粒骨架体积V s）的百分比。岩土体总体积V为含空隙体积V p和土壤颗粒骨架体积
《地下水动力学》试题库 地下水动力学课程组 石家庄经济学院 2006年3月8日 前言 地下水动力学是我校水文与水资源工程专业、环境工程专业专业的一门重要的专业基础理论课。学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论，能初步运用这些基本理论分析水文地质问题，并能建立相应的数学模型和提出适当的计算和模拟方法，对地下水进行定量评价。 《地下水动力学试题库》不仅用于考核学生的学习情况，而且对学生的学习内容、学习方法有一定的引导作用。因此，地下水动力学试题库内容紧紧围绕教学大纲要求，并考虑了以下几点：第一，以基本概念和基本理论为主；第二，正确地理解水文地质概念，避免死板地套用；第三，地下水与环境有着密切联系，必须结合具体的自然地理地质条件，用系统观点考察众多因素对地下水的综合影响；第四，不能满足于字面上的理解，而应勤于思索，弄清实质。 本次地下水动力学试题库的建立，涉及书内全部内容，因此，覆盖面宽。同
时，考虑到教学的重点和难点，在重点章节和重点内容上题量偏重。全库共有试题251题。为综合考察学生对基本概念和基本理论的掌握情况，以及对课本内容的理解和综合能力，共包含五种题型，分别为：名词解释、填空题、判断题、问答题和计算题。 由于编者水平有限，错误之处在所难免，敬请读者批评指正。 编者 2005年12月 目录 第一章渗流理论基础 (1) 第二章地下水向河渠的运动 (9) 第三章地下水向完整井的稳定运动 (12) 第四章地下水向完整井的非稳定运动 (16) 第五章地下水向边界附近井的运动 (18) 第六章地下水向不完整井的运动 (21) 第七章地下水运动中的若干专门问题 (22) 参考文献 (23) 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. 贮水系数
地下水基础知识（史上最全） 地下水(ground water)，是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。 目录： 一、地下水的来源和赋存形式 1.地下水的来源 2.岩石中的孔隙和水分 3.岩石中水存在的形式 4.与水分的储存和运移有关的岩石性质 二、地下水及其分类 1.基本概念 2.地下水分类 三、包气带、饱水带、含水层与隔水层 1.基本概念 2.含水层类型划分 3.上层滞水和潜水 4.层间水（承压水） 5.潜水和承压水（层间水）比较
地下水的来源和赋存形式 |一、地下水的来源 1.渗入水 2.沉积水 3.再生水 4.初生水 5.有机成因水 |二、岩石中的孔隙和水分 1.岩石中的孔隙：孔隙、裂隙和溶孔 2.有关孔隙度的几个基本概念 孔隙：组成松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的间隙； 裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙； 溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞； 孔隙度Φ：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占比例 Φ=Vn/V 裂隙率Kr：裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值 Kr=Vr/V
熔岩率K：溶洞的体积Vk与岩石总体积V的比值 K=Vk/V 3.影响孔隙度大小的因素 颗粒的排列方式：立方体排列紧密，孔隙度大；四面体排列，松散，孔隙度大; 颗粒分选程度：分选好，孔隙度大；分选差，颗粒大小悬殊，细小颗粒充填于粗大颗粒之间，孔隙度降低; 颗粒形状：颗粒形状不规则--排列松散--孔隙度大粘性土的结构和次生孔隙：带电粘粒--聚合--结构孔隙--孔隙度增大--次生孔隙（虫洞、根孔、干裂缝）发育--孔隙度增大。 孔隙的特点 4.岩石中的各种裂隙
环境影响评价师《评价技术方法》辅导：地下水的基 本知识 1.地下水的概念 地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。地下水也是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。 地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、地质历史等。 地下水环境是地质环境的组成部分，它是指地下水的物理性质、化学成分和贮存空间及其由于自然地质作用和人类工程——经济活动作用下所形成的状态总和。 2.地下水的埋藏条件 岩石和土体空隙既是地下水的储存场所，又是运移通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度及其分布规律决定着地下水埋藏条件。根据成因可把空隙区分为孔隙、裂隙与溶隙三种，并可把岩层划分为孔隙岩层（松散沉积物、砂岩等）、裂隙岩层（非可溶性的坚硬岩层）与可溶岩层（可溶性的坚硬岩石）。孔隙岩层中的空隙分布比裂隙可溶岩层均匀，溶隙一般比孔隙、裂隙岩层中
的空隙规模大。这三种空隙的大小分别以孔隙度、裂隙率与岩溶率表示，即某一体积岩石中孔隙、裂隙和溶隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。 岩石空隙中存在着各种形式的水，按其物理性质可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。此外，还有存在于矿物晶体内部及其间的沸石水、结晶水与结构水。水文地质学所研究的主要对象是饱和带的重力水，即在重力作用支配下运动的地下水。 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。 （1）孔隙。松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。 由于多孔介质中并非所有的孔隙都是连通的，于是人们提出了有效孔隙度的概念。有效孔隙度为重力水流动
基本问题 潜水含水层的贮水能力可表示为Q=HF; 承压含水层的贮水能力可表示为Q=HF; 式中Q——含水层水位变化时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。 从中可以瞧出,因为承压含水层的弹性释水系数远远小于潜水含 水层的给水度,因此在相同条件下进行人工回灌时,潜水含水层的贮 水能力远远大于承压含水层的贮水能力。
水跃:抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象(seepage face)。井损(well loss)就是由于抽水井管所造成的水头损失。 ①井损的存在:渗透水流由井壁外通过过滤器或缝隙进入抽水井时要克服阻力,产生一部分水头损失h1。 ②水进入抽水井后,井内水流井水向水泵及水笼头流动过程中要克服一定阻力,产生一部分水头差h2。 ③井壁附近的三维流也产生水头差h3。通常将(h1+h2+h3)统称为水跃值、
降。 113 承压水井的Dupuit 公式的水文地质概念 模型 (1)含水层为均质、各向同性,产状水平、厚度不变(等厚)、,分布面积很 大,可视为无限延伸;或呈圆岛状分布,岛外有定水头补给; (2)抽水前地下水面就是水平的,并视为稳定的;含水层中的水流服从 Darcy’s Law,并在水头下降的瞬间将水释放出来,可忽略弱透水层的弹 性释水; (3)完整井,定流量抽水,在距井一定距离上有圆形补给边界,水位降落 漏斗为圆域,半径为影响半径;经过较长时间抽水,地下水运动出现稳定 状态; (4)水流为平面径向流,流线为指向井轴的径向直线,等水头面为以井为 共轴的圆柱面,并与过水断面一致;通过各过水断面的流量处处相等,并 等于抽水井的流量。 123 承压水井的Dupuit 公式的表达式及符号 含义 或 式中,s w—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; r w—井半径,m; R—影响半径(圆岛半径),m。 133Theim公式的表达式 若存在两个观测孔,距离井中心的距离分别为r1,r2,水位分别为H1,H2, 在r1到r2区间积分得:
地下水基础知识汇总分享 地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
一、地下水的来源和赋存形式 1、地下水的来源 1.渗入水 2.沉积水 3.再生水 4.初生水 5.有机成因水 2、岩石中的孔隙和水分 1.岩石中的孔隙：孔隙、裂隙和溶孔 2.有关孔隙度的几个基本概念 ?孔隙：组成松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的间隙； ?裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙； ?溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞； ?孔隙度Φ：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占比例 Φ=Vn/V ?裂隙率Kr：裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值 Kr=Vr/V ?熔岩率K：溶洞的体积Vk与岩石总体积V的比值 K=Vk/V
3.影响孔隙度大小的因素 ?颗粒的排列方式：立方体排列紧密，孔隙度大；四面体排列，松散，孔隙度大; ?颗粒分选程度：分选好，孔隙度大；分选差，颗粒大小悬殊，细小颗粒充填于粗大颗粒之间，孔隙度降低; ?颗粒形状：颗粒形状不规则--排列松散--孔隙度大粘性土的结构和次生孔隙：带电粘粒--聚合--结构孔隙--孔隙度增大--次生孔隙（虫洞、根孔、干裂缝）发育--孔隙度增大。 孔隙的特点 4.岩石中的各种裂隙
1-分选良好，排列酥松的砂；2-分选良好，排列紧密的砂；3-分选不良的，排列紧密的砂；4-经过部分胶结的砂岩；5-具有结构性孔隙的黏土；6-经过压缩的黏土；7-具有裂隙的岩石；8-具有溶的可溶岩 3、岩石中水存在的形式 1.气态水：以水蒸气的形式储存在地下的水； 2.固态水：指岩石中温度在0℃以下的重力水。即以冰的形态出现的重力水，常分布在季节性和永久性结冰的地区；
地质学基础知识 1.1地球及地质作用 1、地质作用：由于自然动力所引起的地壳物质组成、内部购造和地壳形态变化与发展的作用称为地质作用。 2、地质作用分为：内力地质作用、外力地质作用。 3、内力地质作用：作用于整个地壳和岩石圈，能源主要来源于地球本身的称为内力地质作用。 4、外力地质作用：作用于地球表面，能源来自于地球外部称为外力地质作用。 5、内力地质作用又分为：构造运动、地震地质作用、岩浆作用、变质作用。 6、外力地质作用又分为：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用固结成岩作用。 7、构造运动：地球内部动力引起地壳（或岩石圈）组成物质发生了变形变位的机械运动过程。8、构造运动的特点：普遍性和长期性。 9、构造运动的形式：升降运动（造陆、沿半径）水平运动（造山、沿球体平面沿切线方向） 10、地震：是地壳快速颤动或摆动的现象，是地壳运动的一种表现。 11、地震四要素：发震时刻、震级、震中、破坏烈度。
12、震源：地壳内部发生地震的地方称为震源。 13、震中：震源在地面上的垂直投影称为震中。 14、地震的类型：构造地震、火山地震、陷落地震。 15、按震源深度地震可分为：浅源地震，范围（0㎞~70km）中源地震，范围（70㎞~300㎞）深源地震，范围（300㎞~700㎞）。 1.2岩浆作用和火成岩 1、岩浆成份分类：二氧化硅、金属氧化物、少量金属元素和稀有元素、挥发性物质。 2、岩浆作用：岩浆从发育到往上运移再到冷凝固结成岩的过程称为岩浆作用。 3、岩浆作用分为：喷出作用、侵入作用。 4、火成岩分为：喷出岩、侵入岩。 5、火山分为：活火山、死火山、休眠火山。 6、程度分火山按喷发剧烈为：猛烈式、宁静式。 7、喷发形式：中心式、裂隙式、熔透式。 8、喷出物质：以固态、气态、液态的形式存在。 1.3岩石 1、喷出岩的产状分为：火山锥、岩钟、岩熔流。 2、三大岩类：火成岩、沉积岩、变质岩。《第二部分》倾入作用与倾入岩 1、倾入作用：岩浆从地壳深部上升运移倾入周围岩石，而未达到地表。
第一章渗流理论基础 习题1-1 一、填空题： 1.地下水动力学是研究地下水_________、_________和_________中运动规律的科学，通常把____________称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为_________；多孔介质的特点是________、________、________和________。 2.地下水在多孔介质中存在的主要形式有_________、_________、_________和_________，而地下水动力学主要研究的_________的运动规律。 3.在多孔介质中，不连续的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是_________，但对贮存水来说却是________。 4.假想水流的_________、_________、_________以及_________都与真实水流相同，假想水流充满_________。 5.地下水过水断面包括_________和_________所占据的面积；渗透速度是 _________上的平均速度，而实际流速是_________的平均速度。 6.在渗流中，水头一般是指_________，不同数值的等水头面（线）永远_________。 7.在渗流场中，把大小等于_________方向沿着_________的法线，并指向水头_________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_________、_________和_________。 8.渗流运动要素包括_________、_________、_________和_________等等。 9.根据地下水速度_________与_________的关系，将地下水运动分为一维、二维和三维运动。 二、判断题： 10.地下水在多孔介质中运动，因此可以说多孔介质就是含水层。（） 11.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。（） 12.对含水层来说其压缩性主要表现在空隙和水的压缩上。（） 13.贮水率μs=ρg(α+nβ)也适用于潜水含水层。（） 14.贮水率只用于三维流微分方程。（） 15.贮水系数既适用承压含水层，也适用于潜水含水层。（） 16.在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是个常数。（） 17.潜水含水层的给水度就是贮水系数。（） 18.在其它条件相同而知识岩性不同的两个潜水层中，在补给期时，给水 度大，水位上升大，μ小，水位上升小；在蒸发期时，μ大水位下降大，μ小,水位下降小。（） 19.决定地下水流向的是（）。（1）压力的大小；（2）位置高低；（3）水头的大小。
地下水的基本知识
地下水的基本知识 1. 地下水的概念 地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。地下水也是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。 地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、地质历史等。 地下水环境是地质环境的组成部分，它是指地下水的物理性质、化学成分和贮存空间及其由于自然地质作用和人类工程——经济活动作用下所形成的状态总和。 2. 地下水的埋藏条件 岩石和土体空隙既是地下水的储存场所，又是运移通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度及其分布规律决定着地下水埋藏条件。根据成因可把空隙区分为孔隙、裂隙与溶隙三种，并可把岩层划分为孔隙岩层(松散沉积物、砂岩等)、裂隙岩层(非可溶性的坚硬岩层)与可溶岩层(可溶性的坚硬岩石)。孔隙岩层中的空隙分布比裂隙可溶岩层均匀，溶隙一般比孔隙、裂隙岩层中的空隙规模大。这三种空隙的大小分别以孔隙度、裂隙率与岩溶率表示，即某一体积岩石中孔隙、裂隙和溶隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。 岩石空隙中存在着各种形式的水，按其物理性质可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。此外，还有存在于矿物晶体内部及其间的沸石水、结晶水与结构水。水文地质学所研究的主要对象是饱和带的重力水，即在重力作用支配下运动的地下水。 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。 (1) 孔隙。松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要
地下水的概念P1：地下水是赋存于地表以下岩石（土）空隙中各种形态的水的总称。既有液态的水液，也有气态的水汽，也包括固态的水冰，还有介于它们之间其他形态的水。 地下水的功能属性P2：地下水的资源属性，地下水是生态因子，地下水是环境（灾害）因子，地下水是一种重要的地质营力，地下水是地球深部的信息载体。 水文地质学的研究方法P4：野外调查，野外试验，室内试验，遥感，地球物理勘察，信息技术的应用。 第一章水循环与地下水赋存 1、了解地球内部圈层构P7 地球圈层构造划分表 地球外部圈层：由五个大致成层分布的自然子系统组成，按照性质可以分成3类。即3个无机子系统———大气圈、水圈、岩石圈。1个类有机子系统———土壤圈。1个有机子系统———生物圈。 2、地球水圈可以划分为地质水圈和水文水圈。P9 3、地球上的水循环P10：地球各个圈层中的水相互联系、相互转化的过程统称为大气水的水循环，又叫做自然界的水循环。按其循环途径的长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为地质循环和水文循环两类。 4、岩石（土）介质中水的存在形式P17页
5、赋存介质的水理性质P19-20：指与水的储容和运移有关的赋存介质的性质，主要包括空隙的大小、多少、连通程度及其分布的均匀程度，这些性质的差异，会使其储容、滞留、释放以及透过水的能力不同。表征介质水理性质的指标有容水度，给水度，持水度。 容水度：指介质能够容纳一定水量的性质。 给水性：指饱水介质在重力作用下，能够自由给出一定水量的性质持水性：指重力释水后，介质能够保持一定水量的性能。 二、地下水的基本类型及其特征 1、包气带和饱水带：P21 2、越流P22：把两个含水层透过该弱透水层发生垂直水量交换的现象称为地下水的越流。 按照地下水的埋藏条件，可以把地下水分为潜水、承压水、与上层滞水。其中潜水和承压水在一定条件下是可以相互转化的。P23 3、潜水的概念P26：潜水是地表一下埋藏在饱水带中第一个稳定隔水层智商的具有自由水面的重力水。
1、什么是渗流？渗流与实际水流相比有何异同？研究渗流有何意义？ 渗流 充满整个含水层或含水系统（包括空隙和固体骨架）的一种假想水流，即渗流充满整个渗流场。 渗流与实际水流（即渗透水流）的异同： 相同点： 渗流的性质如密度、粘滞性等和真实水流相同； 渗流运动时，在任意岩石体积内所受到的阻力等于真实水流所受到的阻力； 渗流通过任一断面的流量及任一点的压力或水头均和实际水流相同点处水头、压力相等 区别： 渗流充满了既包括含水层空隙的空间，也包括岩石颗粒所占据的空间，实际水流只存在于空隙中； 渗流流速与实际水流不同； 两种水流的运动轨迹、方向不同，渗流的方向代表了实际水流的总体流向 2、什么是过水断面？什么是流量？什么是渗透流速？渗透流速与实际水流速度的关系？渗流场中垂直于渗流方向的含水层断面称为过水断面，用A 表示，单位为m2 单位时间内通过整个过水断面面积的渗流体积称为渗透流量，简称流量用Q 表示，单位为m3/d 。 单位时间内通过单位过水断面面积的渗流的体积称为渗流速度（又称渗透流速），用v 表示 渗透流速与实际流速关系 Av — ne —有效空隙度 u n v un A A u v Q uA v A e e v v =====v A Q u =
u—过水断面实际水流流速， 3、什么是水头？什么是水力坡度？为什么地下水能从压力小处向压力大处运动？ 总水头——单位重量液体所具有的总的机械能，简称水头， 水力坡度——大小等于∣dH/dn∣（梯度），方向沿着等水头线的法线方向指向水头降低的方向的矢量定义为水力坡度，记为J。 4、什么是地下水运动要素？根据地下水运动要素与坐标轴的关系，地下水运动分哪几种类型？ 地下水运动要素——反映地下水运动特征的物理量，如水头、压强、流速、流量等，它们都是空间坐标x、y、z和时间t的连续函数 按运动要素与坐标的关系 当地下水沿一个方向运动，将这个方向取为坐标轴，则地下水的渗流速度只要沿这一坐标轴的方向有分速度，其余坐标轴方向的分速度均为零。这类地下水运动称为一维运动，如等厚的承压含水层中的地下水运动。一维运动也称为单向运动。如果地下水的渗流速度沿二个坐标轴方向都有分速度，仅在一个坐标轴方向分速度为零，则称为地下水的二维运动。如下图的渠道向河流渗漏时的地下水运动。直角坐标系中的二维运动也称为平面运动。 如果地下水的渗流速度沿空间三个坐标轴的分量均不等于零，则称为地下水的三维运动。多数地下水运动都是三维运动，也称为空间运动，如下图的河湾处的潜水运动。 5、什么是稳定运动？什么是非稳定运动？为什么说地下水运动均为非稳定运动？ 稳定运动——地下水运动的所有基本要素（如压强p、速度v等）的大小和方向不随时间变化的地下水运动， 非稳定运动——地下水运动的基本要素中的任一个或全部随时间变化的地下水运动 由于地下水不断得到补给和排泄，严格地来说，地下水运动都是非稳定运动。稳定运动只是一种暂时的平衡状态。在变化不大时，可以将地下水运动当作稳定运动来研究，以便简化计算。
水利基础知识试题集 水利知识试题之一 一、单项选择（共40 道） 1、我国将每年的（ A ）定为中国水周。 A、 3 月 22～28 日 B、 4 月 22～28 日 C、 5 月 22～28 日 D、 7 月 22～28 日 2、水的主要用途包括生活用水、生产用水、(B)。 A、灌溉用水 B、生态用水 C、采矿用水 D、航运用水 3、人类可利用的淡水资源主要是指某地区逐年可恢复和( A )的淡水资源。 A、更新 B、开采 C、储存 D、消耗 4、衡量一个国家、一个地区水资源丰歉程度的指标是( B )。 A、多年平均降水量 B、多年平均径流总量 C、年降水量和蒸发量之比 D、多年平均蒸发量 5、我国《水法》中所称水资源，包括（ A ）。 A、地表水和地下水 B、淡水和海水 C、地表水和土壤水 D、河水和地下水 6、我国水资源分布极不均匀，全国水资源的( A )%分布在长江及其以南地区。 A、81 B、51 C、91 D、71 13、跨流域调水，应当进行全面规划和科学论证,统筹兼顾调出和调入流域的用水需要，防止对( A )造成破坏。 A、生态和环境 B、交通 C、通信设施 D、农业 14、我国《建设项目水资源论证管理办法》由( A )负责解释。 A、水利部 B、流域管理机构 C、建设部门 D、省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门 15、下列不需要申请取水许可的情形是:( D )。 A、直接从地下取水 B、直接从河取水 C、直接从湖泊取水 D、为畜禽饮用取水 16、地下水的开采量超过( B )，造成地下水水位待续下降，或因开发利用地下水引发环境地质灾害或生态环境恶化的现象，是判定地下水超采和划定地下水超采区的依据。 A、补给量 B、可开采量 C、天然资源量 D、降水入渗补给量 17、国家保护水资源，采取有效措施，保护植被，植树种草，涵养水源，防治水土流失和( B )，改善生态环境。 A、环境污染 B、水体污染 C、大气污染 D、土壤污染 18、国家建立饮用水( C )保护区制度。 A、水质 B、水量 C、水源 D、水域 19、水污染会导致( C )。 A、资源型缺水 B、工程型缺水 C、水质型缺水 D、浪费性缺水 30、国家对水工程建设移民实行开发性移民的方针，按照( C )的原则，妥善安排移民的生产和生活，保护移民的合法权益。 A、前期补偿、补助 B、后期扶持 C、前期补偿、补助与后期扶持相结合 D、生产扶持与生活扶持相结合 1 3 31、水利部重大科技项目成果包括发明专利、（ B ）、工程设计。 A、技术创造 B、技术设计 C、开发规划 D、工程运行