ManuscriptPAGE1-水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)總結(jié)一、填空題：1、

空隙依據(jù)成因分為三類，即：松散巖石中的孔隙，堅(jiān)硬巖石中的裂隙和可溶巖石中的溶穴。2、水進(jìn)入巖石后，因孔隙大小不同，巖石中水的存在形式也不同，那么巖石能夠容納、保持、釋放或允許水透過的性能也有所不同，而具有不同的容水性、持水性、給水性與透水性等水理性質(zhì)。3、包氣帶自上而下分為三帶：土壤水帶、中間帶、毛細(xì)水帶。4、根據(jù)系統(tǒng)論觀點(diǎn)，地下水系統(tǒng)應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)的組成（包括邊界及分布范圍）（2）系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)隨時(shí)間變化（3）層次結(jié)構(gòu)，即各子系統(tǒng)及其相互關(guān)系（4）信息及其傳輸過程（5）系統(tǒng)的功能（6）系統(tǒng)的環(huán)境等。5、地下水的物理性質(zhì)包括水溫、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性和放射性等。6、根據(jù)地殼熱力分布狀態(tài)，地溫從上到下可分為三個(gè)帶：變溫帶、常溫帶、增溫帶。7、地下水中常見的氣體成分有O2、N2、CO2、H2S等。8、地下水中分布最廣，含量最多的離子成分主要有七種Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。9、地下水的主要化學(xué)性質(zhì)包括：地下水的酸堿性、氧化還原電位、總礦化度、地下水的硬度、地下水的侵蝕性。10、地下水的化學(xué)成分形成的作用主要有：溶濾作用、濃縮作用、脫碳酸作用、脫硫酸作用、陽離子交換吸附作用、混合作用及人類活動(dòng)的作用。11、化學(xué)分析時(shí)根據(jù)水化學(xué)研究的目的和要求不同，分析項(xiàng)目和精度要求各不相同，一般分為簡分析、全分析和專項(xiàng)分析三類。12、影響大氣降水入滲補(bǔ)給的因素主要有兩類：降水本身的特點(diǎn)和接受補(bǔ)給的地形、地質(zhì)和植被條件。13、地表水補(bǔ)給地下水的必要條件包含兩個(gè)方面：兩者之間必須具有水力聯(lián)系、地表水位必須高于地下水位。14、裂隙按成因可以分為：成巖裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙。15、毛細(xì)水按其形成特點(diǎn)，可以分為以下三種類型：支持毛細(xì)水、懸掛毛細(xì)水、孔角毛細(xì)水。16、含水層的補(bǔ)給來源有：大氣降水、地表水、凝結(jié)水、其它含水層的水和人工補(bǔ)給水源。17、達(dá)西定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：，每個(gè)字母表示的含義：Q為滲透流量，K為滲透系數(shù)，ω為過水?dāng)嗝?，I為水力梯度。二、名詞解釋1、毛細(xì)負(fù)壓：液體表面有一個(gè)張力液面就會(huì)發(fā)生彎曲，當(dāng)彎曲成半圓形時(shí)，彎液面上表面的合力稱為毛細(xì)力，毛細(xì)力作用在彎液面上稱為毛細(xì)壓強(qiáng)，對(duì)液面來說這是個(gè)負(fù)壓強(qiáng)稱其為毛細(xì)負(fù)壓。2、重力水：巖石空隙全部被充滿、在重力作用下運(yùn)動(dòng)的液態(tài)水稱為重力水。毛細(xì)水：由于毛細(xì)力的作用而充滿巖石毛細(xì)空隙中的水稱為毛細(xì)水。結(jié)合水：由于靜電引力作用而吸附在巖石顆粒上的水叫結(jié)合水。3、層流：在巖石空隙中滲透時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)有秩序的、互不混雜的流動(dòng)稱為層流。紊流：水質(zhì)點(diǎn)無序的、互相混雜的流動(dòng)稱為紊流。4、水力坡度：水力坡度為沿滲透途徑水頭損失與相應(yīng)滲透長度的比值，水力坡度可以理解為水流通過單位長度滲透途徑為克服摩擦力所消耗的機(jī)械能。5、隔水層：隔水層是不能透過并給出水或只能透過與給出極少量水的巖層，隔水層具有良好的持水性，而給水性與透水性均不良，如粘土、頁巖、片巖等。含水層：含水層是能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層，含水層是具有良好給水性和強(qiáng)透水性的巖層，如各種砂土、礫石、裂隙和溶穴發(fā)育的堅(jiān)硬巖石。滲透系數(shù)：是表征含水層透水性能的一個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)。6、流網(wǎng)：由一系列的等水頭線與流線所組成的網(wǎng)絡(luò)。流線：某時(shí)刻在滲流場中畫出一條空間曲線，該曲線上各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)的流速方向都與這條曲線相切。7、居留時(shí)間：指地下水自從補(bǔ)給進(jìn)入含水層中至被排泄出含水層所經(jīng)過的時(shí)間。8、溶濾作用：水與巖土相互作用下，巖土中的某些組分向地下水中轉(zhuǎn)移的過程。脫硫酸作用：在還原環(huán)境中當(dāng)?shù)叵滤泻杏袡C(jī)物時(shí)，脫硫細(xì)菌等微生物能將水中SO42-還原為H2S，使SO42-減少或消失的作用。9、達(dá)西定律：滲透流量（Q）與滲透系數(shù)（K）、過水?dāng)嗝妫é兀┘八μ荻龋↖）成正比。即，達(dá)西定律又可以表達(dá)為，滲透流速與水力梯度一次方成正比關(guān)系，故達(dá)西定律又稱為線性滲透定律。10、滲流：用假想的水流模型去代替真實(shí)的水流，一是不考慮滲流途徑的迂回曲折，只考慮地下水的流向，二是不考慮巖層的顆粒骨架，假想巖石的空間全被水流充滿，這種假想水流稱為滲流。滲透：地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)。11、持水性：持水性是指重力釋水后，巖石能保持住一定水量的性能。給水性：給水性是指飽水巖石在重力作用下，能自由給出一定水量的性能。透水性：透水性是指巖石可以被水透過的性能。12、孔隙度：衡量孔隙多少的指標(biāo)，它是指巖石中孔隙體積和巖石總體積之比ｎ＝Ｖｎ/Ｖ。裂隙率：裂隙體積與包括裂隙在內(nèi)的巖石總體積之比Kr=Vk/V。溶穴率：衡量巖石溶穴多少的指標(biāo)。有體積溶穴率、面溶穴率、線溶穴率。13、總礦化度：表示地下水中含鹽量的多少，是表征水礦化程度的指標(biāo)。它指地下水中所含各種離子、分子及化合物的總量，以g/l表示。、三、簡述題：1、1、簡述Cl-的來源？答：①巖鹽或其他含氯沉積巖溶解；②巖漿巖中含氯礦物，如氯磷灰石和方鈉石的風(fēng)化溶解；③海水入滲或風(fēng)將海水細(xì)沫帶到陸地后溶解；④直接來自深部熱水或火山噴發(fā)物。簡述硫酸根離子的來源？①含石膏或其他硫酸鹽巖石的溶解；②含硫礦物的氧化，煤系地層和金屬硫化物礦床中黃鐵礦等硫化礦物的水解；③城市附近大量燃燒煤炭使大氣中聚集大量SO2形成酸雨滲入地下。簡述鈣離子的來源？①碳酸鹽類巖石溶解；②含石膏等沉積巖的溶解；③巖漿巖變質(zhì)巖中鈣長石等含鈣礦物的風(fēng)化水解；④土壤吸附及生物殘骸的分解。2、簡述什么是流網(wǎng)、繪制流網(wǎng)的步驟及流網(wǎng)的意義？答：流網(wǎng)是由一系列的等水頭線與流線所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為流網(wǎng)。步驟：①尋找已知邊界（濕周、隔水邊界、水流線）。②分水線、源、匯的位置確定。③畫出滲流場周邊流線與條件。④中間內(nèi)插流線。意義：①解釋水文地質(zhì)現(xiàn)象。②判斷地下水系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。③分析地下水的補(bǔ)給、排泄、徑流特征。④根據(jù)流網(wǎng)選擇垃圾填埋場的位置。3、對(duì)比分析潛水、承壓水的水文地質(zhì)特征？答：潛水：①潛水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)經(jīng)常是一致的。②潛水是不承受靜水壓力的無壓水。③潛水的動(dòng)態(tài)變化有明顯的季節(jié)性。④潛水在重力作用下，始終是由高水位向低水位不斷運(yùn)動(dòng)。承壓水：①受上下隔水層的限制，埋藏并充滿于含水層中的地下水承受靜水壓力。②補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致。③動(dòng)態(tài)變化不顯著。④承壓水不具有潛水那樣的自由水面，在靜水壓力的作用下以水交替的形式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。4、簡述地下水的動(dòng)態(tài)及影響地下水動(dòng)態(tài)的因素？答：地下水動(dòng)態(tài)是指地下水的數(shù)量和質(zhì)量（水位、流量、水溫、水化學(xué)成分等）在各種因素的影響下隨時(shí)間的變化情況。影響因素：①氣候因素，包括降水的歷時(shí)、氣溫、濕度、風(fēng)速的變化。②水文因素，其影響僅局限在地表附近而且還必須是地下水與地表水有水力聯(lián)系時(shí)才起作用，水文因素中河流對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)影響最大。③地質(zhì)因素，包括地質(zhì)構(gòu)造、巖石性質(zhì)、含水層厚度、埋藏條件以及地震因素。④人為因素，包括開發(fā)地下水、礦區(qū)疏干排水、農(nóng)業(yè)灌溉、修建水利工程等。5、簡述含水層和隔水層及含水層形成具備條件？答：含水層：指能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。隔水層：指不能透過并給出水或只能透過并給出極少量水的巖層。形成條件：①巖層具有存儲(chǔ)重力水的空間。②具備存儲(chǔ)地下水的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。③具有充足的補(bǔ)給水源。6、簡述毛細(xì)水的水文地質(zhì)意義？答:①地下水面之上的支持毛細(xì)水的垂向運(yùn)動(dòng)影響著地下水面接受入滲補(bǔ)給和受蒸發(fā)降低的過程，對(duì)地下水的形狀、流向和速度有較大影響。②在地下水埋藏很淺出，地下水對(duì)降水的反應(yīng)較為迅速，主要是支持毛細(xì)水發(fā)揮的作用。③地下水淺埋地區(qū)的污染質(zhì)運(yùn)移過程中毛細(xì)水發(fā)揮了重要作用。7、簡述什么是溶濾作用以及其過程、結(jié)果和影響因素？答：溶濾作用是形成地下水化學(xué)成分的基本作用，它是水和巖石相互作用時(shí)，巖石中一部分物質(zhì)溶于水中的作用。過程：在溶濾作用早期，Cl鹽最易溶于水—隨水帶走，巖土貧氯鹽，繼續(xù)作用，較易溶的硫酸鹽類被溶于水中—隨水帶走，貧SO42-鹽類持續(xù)作用，只剩較難溶的碳酸鹽類。在溶濾作用后期，就會(huì)形成以某種難溶離子為主的低礦化度的地下水。結(jié)果：巖土失去一部分可溶物質(zhì)，地下水補(bǔ)充了新的組分。形成含HCO3-Ca,HCO3-Mg的地下水。影響因素：①溶解度②巖石空隙特征③水的溶解能力④水的交替能力三、填圖與論述題1、泉⑴上圖表示的泉屬于什么類型的泉？答：該圖中的泉是溢流泉，由于是潛水補(bǔ)給屬于下降泉。⑵該泉形成的原因是什么？答：該泉是由潛水補(bǔ)給，從圖中可以看出該地區(qū)存在阻水?dāng)鄬?，阻水?dāng)鄬邮沟叵滤\(yùn)動(dòng)受阻涌出地表形成溢流泉。⑶影響該泉的動(dòng)態(tài)和流量的因素有哪些？答：該泉由潛水補(bǔ)給，此種泉口處地下水表現(xiàn)為上升運(yùn)動(dòng)。泉的流量和水質(zhì)季節(jié)性變化較明顯，影響因素有：氣候因素：①降水的歷時(shí)，影響潛水的補(bǔ)給；②氣溫、濕度、風(fēng)速的變化，影響潛水的蒸發(fā)，同時(shí)氣溫的波動(dòng)還會(huì)影響淺部潛水含水層水溫的變化并導(dǎo)致水質(zhì)的改變；③季節(jié)性的變化。水文因素：例如河流對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響；地質(zhì)因素：包括地質(zhì)構(gòu)造、巖石性質(zhì)、含水層厚度、埋藏條件等；人為因素：例如開發(fā)地下水、礦區(qū)疏干排水、農(nóng)業(yè)灌溉、修建水利工程等。⑷研究全的水文地質(zhì)意義有哪些？答：直接得到水文地質(zhì)資料或間接的分析水文地質(zhì)信息，通過泉出露的標(biāo)高、流量、動(dòng)態(tài)、溫度、水化學(xué)可以綜合分析與泉水的成因有關(guān)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件：①地下水的標(biāo)高②巖層的含水性③含水層的循環(huán)深度④地質(zhì)構(gòu)造、斷層等。①通過巖層中泉的出露多少及涌水量大小，可以確定巖石的巖石的含水性及含水層的富水程度；②泉的分布反映含水層或含水通道的分布及補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)的位置；③通過對(duì)泉水動(dòng)態(tài)的研究可以判斷其補(bǔ)給水源的類型；④泉的標(biāo)高反映當(dāng)?shù)氐叵滤坏臉?biāo)高；⑤泉的化學(xué)成分，物理性質(zhì)和氣體成分，反映當(dāng)?shù)氐叵滤|(zhì)特點(diǎn)和埋藏情況；⑥泉的研究有助于判斷隱伏構(gòu)造；⑦一些大泉水質(zhì)好，流量穩(wěn)定，便于開發(fā)利用，有些泉水是礦泉，含有于人體健康的微量元素或氣體成分。1—前震旦紀(jì)片麻巖、片巖；2—下寒武紀(jì)鮞狀灰?guī)r；4—上寒武紀(jì)薄層灰?guī)r及頁巖；5—奧陶紀(jì)厚層灰?guī)r；6—燕山期花崗巖；7—第四紀(jì)松散沉積；8—斷裂；9—涌水量<1L/s；10—涌水量>10L/s的泉；12—溫泉；13—下降泉；14—上升泉通過研究泉在地層中的出露情況及其涌水量，可以很好地說明問題，現(xiàn)以圖7—20為例說明。在發(fā)育構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙的古老片麻巖及燕山期花崗巖中，泉的數(shù)量多，而涌水量均小于1L/s，說明這兩者都是弱含水層（體）。下寒武統(tǒng)為厚層頁巖夾薄層砂巖，只在斷層帶有個(gè)別小泉，結(jié)合巖性可判斷本層為隔水層，僅斷層帶局部導(dǎo)水。中寒武統(tǒng)為鮞狀灰?guī)r，出露泉雖不多，但泉涌水量可達(dá)1—10L/s，說明是較好的含水層。上寒武統(tǒng)僅出現(xiàn)個(gè)別小泉，結(jié)合其巖性分析，基本上可看作隔水層。奧陶紀(jì)質(zhì)純厚層灰?guī)r分布區(qū)，有幾個(gè)值得注意的現(xiàn)象：一是地表水系不發(fā)育；二是泉的數(shù)量不多而涌水量大；三是泉水多出露于本層與其它地層接觸帶。這說明奧陶紀(jì)灰?guī)r是本區(qū)最好的含水層。從圖上還可看出，斷層的某些部位分布溫泉，說明斷層導(dǎo)水且延伸較深。圖的右下角，在片麻巖與花崗巖接觸帶，有一個(gè)上升泉，表明接觸帶某些部分是張開的。根據(jù)出露原因，下降泉可分為侵蝕泉、接觸泉與溢流泉。溝谷切割揭露潛水含水層時(shí)，形成侵蝕（下降）泉（圖7—17a、b）。地形切割達(dá)到含水層隔水底板時(shí)，地下水被迫從兩層接觸處出露成泉，這便是接觸泉（圖7—17c）。大的滑坡體前緣常有泉出露。這是由于滑坡體破碎、透水性良好，而滑坡床相對(duì)隔水，實(shí)質(zhì)上這也是一種接觸泉。潛水流前方透水性急劇變?nèi)酰蚋羲装迓∑?，潛水流?dòng)受阻而涌溢于地表成F，L這便是溢流泉（圖7—17d、e、f、g）。上升泉按其出露原因可分為侵蝕（上升）泉、斷層泉及接觸帶泉。當(dāng)河流、沖溝等切穿承壓含水層的隔水頂板時(shí)，形成侵蝕（上升）泉（圖7—17h）。地下水沿導(dǎo)水?dāng)鄬由仙?，在地面高程低于測壓水位處涌溢地表，便成為斷層泉（圖7—17i）。巖脈或侵入體與圍巖的接觸帶，常因冷凝收縮而產(chǎn)生隙縫，地下水沿此類接觸帶上升成泉，就叫作接觸帶泉（圖7—17j）。2洪積扇：1—基巖；2—礫石；3—砂；4—粘性土；5—潛水位；6—承壓水測壓水位；7—地下水流線；8—降水入滲；9—蒸發(fā)排泄；10—下降泉；11—井，涂黑部分有水典型的洪積扇形成于干旱半干旱地區(qū)的山前地帶。暴雨形成流速極大的洪流，山區(qū)洪流沿河槽流出山口，進(jìn)入平原或盆地，使不再受河槽的約束，加之地勢突然轉(zhuǎn)為干坦，集中的洪流轉(zhuǎn)為辮狀散流；水的流速頓減，搬運(yùn)能力急劇降低，洪流所攜帶的物質(zhì)以山口為中心堆積成扇形，稱為洪積扇。在山近入平原盆地處常常形成一系列大大小小的洪積扇，扇間為洼地。洪積物的地貌反映了它的沉積特征。被狹窄而陡急的河床束縛的集中水流，出山口后分散，流速向外遞次變慢，水流攜帶的物質(zhì)，隨地勢與流速的變化而依次堆積。扇的頂部，多為礫石、卵石、漂礫等，沉積物不顯層理，或僅在其間所夾細(xì)粒層中顯示層理。向外，過渡為礫及砂為主，開始出現(xiàn)粘性土夾層，層理明顯，沒入平原的部分，則為砂與粘性土的互層。流速的陡變決定了洪積物分選不良，即使在卵礫石為主的扇頂，也常出現(xiàn)砂和粘性土的夾層或團(tuán)塊，甚至出現(xiàn)粘性土與礫石的混雜沉積物，向下分選變好（圖10—1）。洪積扇上部，粗大的顆粒直接出露地表，或僅覆蓋薄土層，十分有利于吸收降水及山區(qū)匯流的地表水，是主要補(bǔ)給區(qū)。此帶地勢高，潛水埋藏深（水位埋深十余米乃至數(shù)十米）。巖層透水性好，地形坡降大，地下徑流強(qiáng)烈。蒸發(fā)微弱而溶濾強(qiáng)烈，故形成低礦化水（數(shù)十毫克／升到數(shù)百毫克／升）。此帶屬潛水深埋帶或鹽分溶濾帶。地下水水位動(dòng)態(tài)變化大。向下，隨著地形變緩、顆粒變細(xì)，透水性變差，地下徑流受阻，潛水壅水而水位接近地表，形成泉與沼澤。徑流途徑加長，蒸發(fā)加強(qiáng)，水的礦化度增高。此帶為溢出帶，或稱鹽分過路帶。地下水水位動(dòng)態(tài)變化小?，F(xiàn)代洪積扇的前緣即止于此帶，向下即沒入平原之中。此帶向下，由于地表水的排泄及蒸發(fā)，潛水埋深又略增大。巖性變細(xì)、地勢變平，潛水埋深不大，干旱氣候下，蒸發(fā)成為主要排泄方式而水的礦化度增大，土壤常發(fā)生鹽漬化，稱為潛水下沉帶或潛水堆積帶。由以上討論可知，由山口向平原（盆地），由于水動(dòng)力條件控制著沉積作用，洪積扇