水文地质学基础第五章
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绪论(1)水文地质学的研究任务是什么?本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课,主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。
通过该课程的学习,学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理,在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。
(2)地下水的主要功能包括哪些?>>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源>>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。
地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态,使环境发生变化。
(人类活动主要通过三种方式干扰地下水,造成一系列不良后果(图14-1):①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸)水入侵等;②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化;③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染;④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡,而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。
) >>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。
>>重要的信息载体由于地下水是应力传递者,同时又是在流动,所以地下水水位,水量,水温,水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息,如找矿、地震预报、地质演变。
(3)试分析我国地下水分区的特点,并探讨分区的自然背景。
略。
第一章地球上的水及其循环(1)试比较水文循环与地质循环。
水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环:>>水文循环通常发生于地球浅层圈中,是H2O分子态水的转换、更替较快;水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显着,与人类的生存环境有直接的密切联系;水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。
《水文地质学基础》完整版第一章地球上得水及其循环一、名词解释:1水文地质学:水文地质学就是研究地下水得科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量与水质得时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
2。
地下水:地下水就是赋存于地面以下岩石空隙中得水。
3、矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用得地下水。
4。
自然界得水循环:自大气圈到地幔得地球各个层圈中得水相互联系、相互转化得过程、5。
水文循环:发生于大气水、地表水与地壳岩石空隙中得地下水之间得水循环。
6、地质循环:地球浅层圈与深层圈之间水得相互转化过程。
7. 大循环:海洋与大陆之间得水分交换、8. 小循环:海洋或大陆内部得水分交换。
9. 绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽得含量。
10. 相对湿度:绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11。
饱与差:某一温度下,饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12、露点:空气中水汽达到饱与时得气温。
13 .蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气得过程。
14。
降水:当空气中水汽含量达饱与状态时,超过饱与限度得水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面、14。
径流:降落到地表得降水在重力作用下沿地表或地下流动得水流。
1 5 .水系:汇注于某一干流得全部河流得总体构成得一个地表径流系统。
16。
水系得流域:一个水系得全部集水区域、17。
分水岭:相邻两个流域之间地形最高点得连线。
18 .流量:单位时间内通过河流某一断面得水量。
19。
径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面得水量。
20。
径流模数:单位流域面积上平均产生得流量。
2 1.径流深度:计算时段内得总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到得平均水层厚度、22 .径流系数:同一时段内流域面积上得径流深度与降水量得比值。
二、填空1.水文地质学就是研究地下水得科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质得时空变化规律。
第五章毛细现象与包气带水的运动学习目的和要求:了解毛细现象及有关理论,掌握土壤水势的概念及有关参数,了解非饱和土壤水运动的基本方程。
重点掌握基质势的概念和非饱和土壤水流动的达西定律(或Richards方程)。
5.1 毛细现象及有关理论毛细现象:将细小的玻璃管插入水中,水会在管中上升一定的高度才停止,这便是固、液、气三相界面上产生的毛细现象。
最大毛细上升高度与毛细管直径成反比,颗粒细小的土,最大毛细上升高度也大。
有关土壤水分的运动有两种理论:1.毛管理论将土壤看成均匀的或不同管径的毛细管,将土壤水在土壤孔隙中的运动简化为在毛管中的运动进行研究。
2.势能理论用在土壤水势基础上推导出的土壤水运动方程,研究土壤水的运动。
目前主要用势能理论研究土壤水的运动。
5.2 土水势1.重力势ψg重力势——是由重力场的存在而引起的,它决定于所讨论的土壤水的高度或垂直位置。
单位重量土壤水分的重力势为:ψg=±z2.压力势ψp压力势——是由于压力场中压力差的存在而引起的。
单位重量土壤水分的压力势为:ψp=h3.基质势ψm(以往常称为毛管势)基质势——土壤水的基质势是由于基质(颗粒)对土壤水分的吸持作用引起的。
(1)非饱和土壤水ψm<0→基质势用负压水头h来表示:ψm=h (h<0)(称为土壤负压或土壤水张力;(2)饱和土壤水ψm=04.溶质势ψ溶质势——是土壤溶液中所有形式的溶质对土壤水分综合作用的结果。
土壤水溶液中的溶质对水分子有吸引力,溶质势为一负值,ψs<0。
5.温度势ψT温度势——是由于温度场的温差而引起的。
实际应用中,分析非饱和土壤水分的运动时,土壤水的五个分势中溶质势、温度势一般不考虑,压力势ψp=0。
因此,总水势由基质势ψm=h和重力势ψg=±z组成:ψ=ψm+ψg=h±z5.3 有关参数1.土壤水分特征曲线(h-θ)土壤水分特征曲线——土壤水的基质势(负压)是随土壤水含水率(量)而变化的,其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
《水文地质学基础》复习要点第一章地球上的水及其循环1、水文循环的定义:大气水、地表水、地壳岩石空隙中地下水之间的水分交换。
2 、水文循环的分类:错误!、按循环路径不同:大循环(海-陆)与小循环(海-海、陆-陆)错误!、按时空尺度不同:全球水文循环,流域水文循环、水-土-生系统水文循环3 、水文循环的运动规律海洋的蒸发量大于降水量陆地的降水量大于蒸发量大陆输入水汽量与输出水汽量基本平衡4、影响水文循环的气象因素主要包括:气温、气压、湿度、蒸发、降水绝对湿度(m或e):某一时刻空气中的水汽含量g/m3相对湿度(r):空气中水汽含量的饱和程度;r=(e/E)×100%或r=(m/M)×100%降水量(x):一定时间内,降落在平地上的降水所集成的水层厚度,(mm);降水强度:每分钟内的降水量,暴雨>0。
5mm/分;径流:指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
第二章岩石中的空隙和水空隙:岩、土中各种类型孔隙的总称。
孔隙:颗粒及颗粒集合体之间的空隙.裂隙:岩石在各种应力作用下破裂变形产生的空隙。
溶穴:可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空隙.有溶孔、溶隙、溶洞等三种主要类型的含水介质比较:1、连通性—孔隙介质最好,其它较差2、空间分布—孔隙介质分布均匀,裂隙不均匀,溶穴极不均匀孔隙大小均匀,裂隙大小悬殊,溶穴极悬殊3 、孔隙比率—孔隙介质最大,裂隙最小4 、空隙渗透性-孔隙介质,各向同性;裂隙与溶穴,各向异性。
造成空隙介质上述差异的主要原因是沉积物形成和空隙形成的环境岩石中水的存在形式如下:第三章 地下水的赋存广义地下水:地表以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水)。
狭义地下水:地表以下饱水带岩层空隙中的水-重力水.地下水按综合特征分类分类依据:●埋藏条件(赋存部位)● 含水介质的类型(赋存空间) 分类类型:埋藏条件分三类,含水介质分三类,共九类.如下表1、潜水:饱水带中第一个具有自由表面且有一定规模的含水层中的重力水. 潜水等水位线图的作用:确定潜水的流向(即高水位—--低水位);地壳岩 石中水结构水岩石空隙中水结晶水 沸石水岩石骨架中水结合水液态水 固态水 气态水重力水 毛细水(矿物表面结合水)强结合水 弱结合水● 判断地表水与潜水的补给关系(绘制河流附近潜水等水位线图); ● 确定潜水的埋藏深度(某点地面标高-潜水位 );● 确定引水工程位置 (取水井应布置在地下水流汇集地方,截水沟布置在垂直流向方向) ; ● 推断含水层岩性和厚度变化(透水性越弱,等水位线越密;含水层厚度越大,等水位线越疏); ● 确定泉水出漏点和沼泽化的范围(出现在潜水位和地形等高线相等处)● 确定水力坡度 2、承压水:充满于两个隔水层之间的含水层中的水.等水压线图:某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图. 等水压线图的作用❖ 确定承压水的流向(即高水位à低水位) ❖ 确定水力坡度(水头差比水流距离) ❖ 定性判断含水层的厚度与渗透性的变化❖ 确定潜水与承压水的相互关系(与潜水等水位线绘在一张图上判断)贮水系数:承压含水层测压水位下降一个单位深度,单位水平面积含水层释出水的体积。
第一章地球上的水及其循环一、名词解释:1.水文地质学:水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
2.地下水:地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5.水文循环: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。
6.地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8.小循环:海洋或大陆内部的水分交换。
9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10.相对湿度:绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11.饱和差:某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱和时的气温。
13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14.降水:当空气中水汽含量达饱和状态时,超过饱和限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
14.径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。
17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18.流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19.径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面的水量。
20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1.水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
附件2
2012年度省级精品课程建设项目申报书
(本科)
推荐单位长安大学
课程学校长安大学
课程名称水文地质学基础
课程类型专业基础课
所属一级学科名称水利工程
所属二级学科名称水文与水资源工程
课程负责人马致远
填报日期2012.11.05
陕西省教育厅制二○一二年九月
填写要求
一、以word文档格式如实填写各项。
二、表格文本中外文名词第一次出现时,要写清全称和
缩写,再次出现时可以使用缩写。
三、有可能涉密和不宜大范围公开的内容不可作为申
报内容填写。
四、课程团队的每个成员都须在“2.课程团队”表格中
签字。
五、“8.承诺与责任”需要课程负责人本人签字,课程
建设学校盖章。
1.课程负责人情况
2.课程团队
3.课程建设
4.课程内容
8.承诺与责任
9.学校推荐意见
—21 —。
湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称:水文地质学基础课程代码:01542第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点《水文地质学基础》是测绘与地质工程技术本科专业的专业基础课。
该课程的性质特点是:基础知识性和实践能力性并重的专业课程,课程内容是构建学生专业知识体系的基础框架,在教学过程中要突出理论联系实际的基本原则,注重培养学生分析与解决问题能力,形成科学的思维方式。
二、课程目标与基本要求课程目标:建立水文地质学的基本概念、原理和初步分析方法,为后续专业课奠定坚实的专业基础;基本要求:本课程要求深入理解地下水赋存空间与特征、地下水的存在形式、与地下水有关的岩土水理性质(参数)、岩层含水性的划分、地下水的埋藏与分类、地下水资源与分类等基本概念(术语)的基础上,重点掌握地下水运动定律、地下水化学成分与形成作用理论、地下水系统概念与方法、地下水补给与排泄基本方式、地下水均衡原理等基本理论(原理);初步学会从微观到全局的水文地质条件分析方法,运用地下水系统理论综合分析地下水运动和水化学特征的方法。
三、与本专业其他课程的关系该课程是专业基础课。
该课程以“地质学”等课程为基础,又是后续的“工程检测技术”“工程地质勘查技术”等课程的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求了解水文地质学的研究对象,掌握地下水的功能,了解水文地质学的发展历史。
二、考核知识点与考核目标(一)、水文地质学的概念(重点)识记:水文地质学的研究对象及研究内容理解:地下水的功能(二)水文地质学的发展史(一般)识记:水文地质学的发展历史及当代水文地质学的特点第二章地球中水的分布与循环一、学习目的与要求了解地球上的水与量的分布;掌握水循环的概念,重点掌握水文循环的概念;了解我国的水资源概况尤其是地下水概况。
二、考核知识点与考核目标(一)、地球中水的分布(一般)识记:地球浅部水的分布;(二)、地球中水的循环(重点)识记:地质循环的概念及研究意义,地质循环与水文循环的比较理解:水文循环的概念、过程、特点及其意义第三章岩土中的空隙与水一、学习目的与要求了解岩土中空隙的三种类型孔隙、裂隙和溶穴;掌握空隙的大小、多少和空隙率及其影响因素;理解不同空隙的特征及差异。
水文地质学基础第一章地球上的水及其循环一、名词解释:1.水文地质学:水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,用下沿地表或地下流动的水流。
15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。
17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。
为人类服务。
2.地下水:地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水5.水文循环: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。
6.地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8.小循环:海洋或大陆内部的水分交换。
9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10.相对湿度:绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11.饱和差:某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱和时的气温。
13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14.降水:当空气中水汽含量达饱和状态时,超过饱和限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
14.径流:降落到地表的降水在重力作18.流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19.径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面的水量。
20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1.水文地质学是研究它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
3.自然界的水循环分为地质循环。
4.循环和小循环。
水文地质学基础讲义(地质工程专业适用)总学时:40学分:2.5江西理工大学何书2010年主讲内容及学时分配(讲课学时:38学时)第0章绪言 2学时第1章自然界的水循环 2学时第2章地下水的赋存 6学时第3章地下水运动的基本规律 6学时第4章地下水的化学成分及其形成作用 4学时第5章地下水的补给、排泄与径流 4学时第6章地下水的动态与均衡 4学时第7章孔隙水 2学时第8章裂隙水 2学时第9章岩溶水 2学时第10章特殊类型地下水 2学时第11章地下水资源分析及其开发管理1学时第12章地下水调查概要 1学时教材:《水文地质学基础》,章至洁,中国矿业大学出版社,2004. 参考教材:绪论➢与水文地质学相关的学科:1. 从水文循环来看,地球上的水资源是个整体,研究地下水科学需要与相关学科相结合《地质学(普通)》、《第四纪地质学》、《自然地理学》、《陆地水文学》、《水文气象学》等相关知识参考2. 与工程应用角度《水资源开发工程》、《土质土力学》、《岩体力学》、工程地质学等3. 后续课程《地下水动力学》《水文地球化学》《水资源开发与保护》、《专门水文地质学》等基础类、应用类和技术方法类课程§0.1 地球上的水与水资源地球上的水及所占比例:●海洋水:占96.54%●淡水占全球水量的2.527%●地下水占淡水资源的30%一、利用自然资源有两种方式:1.不可再生资源:如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要,而且在资源耗竭以后,可以开发替代资源。
——————矿产资源是典型的不可再生资源2.可再生资源:如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率,就可以保证永续利用。
可再生资源是永远不会耗竭的——————淡水资源的主体是可再生的二、地球上的水与水资源的重要性1. 水——自然界存在,自然属性●不断循环运动●良好的溶剂,重要载体●水具有能量2.水——人类生存、社会经济发展不可或缺,社会属性●生命之源,是地球系统的“血液”●旱灾、水灾、水污染,对人类发展不协调●水资源可再生,但水资源有价值(价值规律)●水资源管理不当,成为社会不稳定因素之一三、地球上的水与水资源:我国水资源概括➢中国的大气降水与水资源分带➢中国的人口密度与分省人均淡水资源我国是世界上最缺水的13个国家之一人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4§0.2地下水的功能(作用)⏹概念:水文地质学简言之──研究地下水的科学➢水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响➢地下水是水资源组成部分➢其主要功能(functions)为:1、地下水是一种宝贵的资源(resource)2、地下水是极其重要的生态环境因子3、地下水是一种很活跃的地质营力4、地下水是地球内部地质演变的信息载体一、地下水是一种宝贵的资源1. 供水水源——优点:分布广,动态变小,洁净,不易污染据报道:陆地一半为干旱、半干旱地区1/3耕地,2/3牧区水源不足城市供水不足,近来更有增加趋势世界上,阿拉伯国家-进口雨水,中东的长期摩擦一是石油,二是水80年代以来,我国城市缺水总体也愈来愈严重,很显然:水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展。
水文地质学基础习题答案绪论(1)水文地质学的研究任务是什么?本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课,主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。
通过该课程的学习,学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理,在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。
(2)地下水的主要功能包括哪些?>>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源 >>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。
地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态,使环境发生变化。
(人类活动主要通过三种方式干扰地下水,造成一系列不良后果(图14-1):①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸)水入侵等;②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化;③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染;④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡,而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。
)>>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。
>>重要的信息载体于地下水是应力传递者,同时又是在流动,所以地下水水位,水量,水温,水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息,如找矿、地震预报、地质演变。
(3)试分析我国地下水分区的特点,并探讨分区的自然背景。
略。
第一章地球上的水及其循环(1)试比较水文循环与地质循环。
水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环:>>水文循环通常发生于地球浅层圈中,是H2O分子态水的转换、更替较快;水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著,与人类的生存环境有直接的密切联系;水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。