供水水文地质整理
供水水文地质整理
By Guo Xinzhang
绪论
1、地下水：埋藏在地表以下岩石空隙中的水称之为地下水。
2、与地表水相比地下水供水水源具有优势：P1
1）地下水在地层中渗透经过天然过滤，水质良好，一般不需净化处理
2）地下水（特别是深层地下水）因有上部岩层作为天然保障，一般不易受到污染，卫生条件较好
3）地下水水温较低，常年变化不大，特别适宜于冷却和空调用水
4）地下水取水构筑物可适当地靠近用水户，输水管道较短，构筑物较简单，基建费用较低，占地面积也小
5）水量、水质受气候影响较小，一般能保持较稳定的供水能力，因此在很多缺少地表水的地区（如干旱半干旱的山前地区、沙漠、岩溶山地），地下水常常是唯一的供水水源
6）可以利用含水层调蓄多余的地表水，增加有效水资源总量，工业上还可以利用含水层的保温盒隔热效应，开展地面水的回灌循环，达到节能、储水、节水的目的
3、我国总人口的75%引用地下水
第一章地质基础知识
一、地球的构造与形态
1、地球赤道半径6378.16km，极半径6356.755km，两者相差约21.4km
2、地球内圈特征：地壳（莫霍面）地幔（古登堡面）地核P3
3、外圈特征：大气圈、水圈、生物圈P4
4、地壳表面特征：最高：喜马拉雅山的珠穆朗玛峰，海拔8844.43m
最深：太平洋的马里亚纳海沟，海平面以下11034m 5、陆地地形：山地，丘陵，平原，高原，盆地，洼地P5
6、海底地形：大陆架，大陆坡，大陆基，海沟，岛弧，深海（大洋）盆地，洋
中脊等
7、地壳中的主要成分的硅、铝的氧化物
二、矿物与岩石
1、矿物的主要物理性质：晶形、颜色、光泽、条痕、硬度、解理和断口、相对
密度等详见P8表格
2、岩石的分类：P9岩石是在各种地质条件下由一种或几种矿物组成的集合体。
1）岩浆岩：P9岩浆沿着地壳岩石的裂隙上升到地壳范围内或喷出地表，热量逐渐散失，最后冷却凝固而成的岩石就叫岩浆岩，又称火成岩。岩浆上升侵入周围岩层中所形成的岩石称为侵入岩，侵入岩又可分为深成岩和浅成岩两大类。岩浆喷出地表形成的岩浆岩称为喷出岩。
名词解释
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：逸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。是由固体骨架和岩石空隙中的水两部分组成。
5.层次:水质点作有联序，互不混杂的施动。
6.素流: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-切运动要素都不随时间改变时.称力稳定流。否则称为非稳定流。
8.雷诺数:表征运动流体质点所曼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职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力流网。
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.完墓井: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并。
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迸水部分仅揭穿部分含水层的井。
16.水位降溧: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:抽水井周国由抽水(排水)而形成的漏斗状水头(水位)下降区,称为降落后斗。
18.影响半铿:是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。
19.有效井半镘:迪井轴到井管外壁某-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。
地下水向完整井的稳定运动之裘布衣公式的讨论
1、井径和流量的关系
裘布衣公司中井径和流量的关系，并不完全符合实际情况。按裘布衣公式，井径
对流量的影响不大，因为井半径rw以对数形式出现在公式中，井径增大时流量
增加很少。
但实际情况远非如此，井径对流量的影响比裘布衣公式反映的关系要大得多。①
当降深sw相同时，井径增加同样的幅度，强透水岩层中井的流量增加得比弱透
水层中的井多；②对于同一岩层，井径增加同样的幅度，大降深抽水的流量增加
得多，小降深抽水时流量增加得少；③对于同样的岩层和降深，小井径时，由井
径增加所引起的流量增长率大，中等井径时，增长率减小，大井径时，流量随井
径的增加就不明显了。
这种现象，理论解释不一。有些学者认为，这是由于井周围的紊流和三维流的影
响所致。也有人认为，研究井径和流量的关系，应考虑含水层内流动和井管内流
动两个方面。这两个方面是地下水先从含水层流至井壁，再通过井壁流入管内，
并向上运动至吸水口。两种流动是串联关系。前者取决于含水层的透水能力，后
者受井管过水能力的制约。如果仅考虑含水层中水的流动，则裘布衣公式中井径
和流量的关系是正确的。当含水层的透水性较好或水位降深较大时，含水层有可
能提供较大的流量；但受井管的过水能力所限，井径增加时，流量明显增大。这
对小口径井特别明显。但当井径已经足够大或含水层的透水性较差时，井管的过
水能力对流量的影响已居次要地位，井径和流量的关系就比较符合裘布衣公式。
2、渗出面（水跃）及其对裘布衣公式计算结果的影响
潜水的出口处一般都存在渗出面。当潜水流入井中时也存在渗出面，也称水跃，
即井壁水位高于井中水位，而潜水井的裘布衣公式并没有考虑渗出面的存在。
渗出面的存在有两个作用：①井附近的流线是曲线，等水头面是曲面，只有当井
壁和井中存在水头差时，水才能进入井内；②渗出面的存在，保持了适当高度的
过水断面，以保证把流量Q输入井内。否则，当井中水位降到隔水底板时，井
壁处的过水断面将等于零，就无法通过流量了。
《地下水动力学》复习题（专升本）
一、名词解释
1、导水系数
2、有效井半径
3、水位降深
4、流线
5、地下水动力学
6、层流
7、水力坡度
8、水动力弥散
9、导水系数
10、水跃
二、填空题
1、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_________________，但对贮水来说却是_________________。
2、在渗流中，水头一般是指_________________ ，不同数值的等水头面(线)永远不会_________________。
3、通常把_________________称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为_________________。
4、在承压水井中抽水，当_________________时，井损可以忽略；而_________________时，井损在总降深中占很大比例，就不应该忽略。
5、地下水向承压水井稳定运动的特点是：流线为指向_________________;各断面流量__________________。
6、在均质各向同性含水层中，如果抽水前地下水面水平，抽水后形成__________________的降落漏斗；如果地下水面有一定的坡度, 抽水后则形成__________________的降落漏斗。
7、按裘布依公式计算出来的浸润曲线，在抽水井附近往往_________________实际的浸润曲线。
8、在渗流场中，把大小等于_________________，方向沿着等水头面的法线并指向水头_________________方向的矢量，称为水力坡度。 9、在泰斯井流中，渗流速度随时间的增加而___________________，当 u=0.01 时渗流速度就非常接近___________________。
10、在渗流场中边界类型主要分为_________________、___________________以及水位和水位导数的线性组合。
