水文地質學期末復習題與答案一、單項選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個正確答案，請將正確選項的字母填在括號內）1.在孔隙介質中，滲透系數(shù)K與孔隙率n的關系，下列描述正確的是（）A.K與n成正比B.K與n成反比C.K隨n增大而增大，但增幅逐漸減小D.K與n無關，僅與顆粒粒徑有關答案：C2.下列哪一項不是達西定律的適用條件（）A.水流為層流B.介質為均質各向同性C.流體為可壓縮流體D.水流處于穩(wěn)定狀態(tài)答案：C3.關于承壓含水層，下列說法錯誤的是（）A.含水層上下均被隔水層限制B.水頭高于含水層頂板C.打井后水位可自流出地面D.水位變化僅與降水入滲有關答案：D4.在地下水污染修復技術中，"自然衰減"主要依賴的機制不包括（）A.生物降解B.吸附作用C.稀釋擴散D.電動修復答案：D5.下列哪項最能反映裂隙巖體滲透性的方向性（）A.孔隙度B.給水度C.裂隙走向與傾角D.巖體密度答案：C6.關于地下水年齡，下列說法正確的是（）A.地下水年齡越老，其礦化度一定越高B.氚（3H）可用于測定百年尺度地下水年齡C.1?C適用于測定千年尺度地下水年齡D.地下水年齡與流速無關答案：C7.在抽水試驗中，Theis公式假設含水層為（）A.非均質各向異性B.均質各向同性、無限延伸C.均質各向異性、有限邊界D.非均質各向同性、有越流答案：B8.關于包氣帶水分特征曲線，下列說法正確的是（）A.砂土的進氣值高于粘土B.曲線斜率越大，土壤持水能力越強C.滯后現(xiàn)象主要由孔隙結構引起D.溫度升高會使曲線右移答案：C9.在MODFLOW數(shù)值模型中，DRN模塊用于模擬（）A.抽水井B.排水溝C.注水井D.河流邊界答案：B10.下列哪項不是巖溶地下水系統(tǒng)的主要特征（）A.水流速度快B.管道流與擴散流并存C.水化學類型單一D.水位動態(tài)變化劇烈答案：C11.關于水化學Piper圖，下列說法錯誤的是（）A.陽離子三角圖位于左側B.菱形區(qū)可劃分水化學類型C.圖中無法體現(xiàn)礦化度信息D.可判斷水巖作用趨勢答案：C12.在地下水補給量計算中，"零通量面法"依據(jù)的原理是（）A.質量守恒B.能量守恒C.達西定律D.土壤水分通量為零的界面深度答案：D13.下列哪項最能反映裂隙水的非均質性（）A.裂隙間距B.裂隙開度分布C.巖體抗壓強度D.巖體彈性模量答案：B14.關于地下水與地表水相互作用，下列說法正確的是（）A.洪水期河水總是補給地下水B.基流期地下水總是補給河水C.潛流帶僅存在于砂礫石河床D.溫度示蹤無法量化交換量答案：B15.在海水入侵模型中，"楔形"界面理論假設（）A.淡水與海水不可混溶B.海水密度等于淡水C.界面呈垂直分布D.淡水楔向海洋延伸無限遠答案：A16.下列哪項不是造成地面沉降的主要原因（）A.承壓含水層超采B.有機質氧化C.粘性土層排水壓縮D.砂層彈性釋水答案：B17.關于地下水可開采資源評價，下列說法正確的是（）A.可開采量等于天然補給量B.可開采量需考慮生態(tài)水位約束C.可開采量與抽水降深無關D.可開采量隨降水量增加而線性增加答案：B18.在裂隙巖體中，"立方定律"適用于描述（）A.單裂隙滲透系數(shù)與開度關系B.巖體整體孔隙度C.裂隙法向剛度D.巖體抗剪強度答案：A19.下列哪項技術最適合高濃度硝酸鹽污染地下水原位修復（）A.滲透反應墻（PRB）填充零價鐵B.生物刺激+電子供體注入C.空氣strippingD.電動修復+陽離子交換答案：B20.關于地下水數(shù)值模型校準，下列說法錯誤的是（）A.觀測水位權重應與誤差成正比B.參數(shù)靈敏度分析可縮小待估區(qū)間C.過度擬合會降低模型預測可靠性D.自動校準可完全替代人工判斷答案：D二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，請將所有正確選項的字母填在括號內，漏選、錯選均不得分）21.下列哪些因素會增大含水層給水度（）A.顆粒粒徑增大B.分選性變好C.壓縮系數(shù)減小D.孔隙度增大答案：A、B、D22.關于裂隙網(wǎng)絡滲流，下列說法正確的是（）A.等效連續(xù)體模型適用于密集裂隙B.離散裂隙模型需已知裂隙幾何參數(shù)C.裂隙交叉點控制整體滲透性D.裂隙開度服從對數(shù)正態(tài)分布答案：A、B、C、D23.在地下水脆弱性評價DRASTIC模型中，下列哪些參數(shù)權重為5（）A.地下水埋深DB.凈補給量RC.含水層介質AD.土壤介質S答案：A、B24.下列哪些方法可用于確定潛水蒸發(fā)極限深度（）A.地中滲透儀B.渦度相關法C.氯離子質量平衡D.熱擴散法答案：A、C、D25.關于地下水與地震關系，下列現(xiàn)象已被觀測證實（）A.井水位同震階升B.氡濃度前兆異常C.滲透率同震增大D.水化學類型同震突變答案：A、B、C26.下列哪些屬于地下水人工回補技術（）A.ASR（含水層儲存與回收）B.河道滲水塘C.注水井D.滲透反應墻答案：A、B、C27.在巖溶區(qū)示蹤試驗中，下列哪些示蹤劑適用于短距離（<1km）快速流（）A.熒光素鈉B.羅丹明WTC.食鹽NaClD.孢子花粉答案：A、B、C28.關于地下水重金屬污染，下列說法正確的是（）A.砷在還原條件下易以As(III)形式遷移B.鎘主要吸附于鐵錳氧化物表面C.鉛在pH>7時以碳酸鹽沉淀為主D.鉻(VI)在酸性條件下更易被還原答案：A、B、C29.下列哪些屬于地下水模型不確定性來源（）A.參數(shù)空間變異B.邊界條件設定C.數(shù)值解法誤差D.未來氣候情景答案：A、B、C、D30.在濱海含水層管理中，下列哪些措施可緩解海水入侵（）A.淡水回灌B.抽水井向內陸遷移C.脈沖抽水D.地下壩答案：A、B、C、D三、判斷題（每題1分，共10分。正確請?zhí)?√"，錯誤填"×"）31.滲透系數(shù)張量在主坐標系下可對角化。（√）32.給水度在潛水位上升和下降過程中數(shù)值相同。（×）33.裂隙巖體的"等效孔隙度"可用于溶質遷移計算。（√）34.地下水年齡越老，其1?O值一定越負。（×）35.在MODFLOW中，PCG求解器適用于非線性問題。（√）36.地面沉降量與粘性土層厚度呈線性正相關。（√）37.巖溶泉流量對降水響應滯后時間通常短于裂隙泉。（√）38.地下水硝酸鹽污染可通過反硝化作用自然削減。（√）39.電動修復技術對低滲透粘土中的重金屬去除效率低。（×）40.地下水可開采資源量一定小于天然補給量。（×）四、填空題（每空1分，共20分）41.達西定律表達式為______，其中v為______，i為______，K為______。答案：v=Ki；滲流速度；水力梯度；滲透系數(shù)42.Theis公式中，儲水系數(shù)S定義為______，其量綱為______。答案：單位面積含水層水頭下降1個單位時釋放的水量；無量綱43.在裂隙網(wǎng)絡中，若裂隙開度b服從均值為0.2mm的對數(shù)正態(tài)分布，則滲透系數(shù)K與b的______次方成正比。答案：344.地下水脆弱性指數(shù)DRASTIC總分等于各參數(shù)權重與評分的______之和。答案：乘積45.氯離子質量平衡法計算潛水蒸發(fā)量的公式為E=______，其中P為降水入滲量，C_p、C_g分別為降水與地下水氯離子濃度。答案：P·(C_p/C_g-1)46.在海水入侵數(shù)值模型中，淡水與海水密度差引起的流動由______方程描述。答案：變密度流47.地面沉降計算中，粘性土層最終沉降量S=______，其中a_v為壓縮系數(shù)，Δσ'為有效應力增量，H為層厚。答案：a_v·Δσ'·H/(1+e_0)48.巖溶管道流雷諾數(shù)Re=______，其中ρ為密度，v為流速，d為管道直徑，μ為動力粘滯系數(shù)。答案：ρvd/μ49.在零價鐵PRB中，三氯乙烯（TCE）主要發(fā)生______反應生成乙烯。答案：還原脫氯50.地下水年齡測定的3H-3He法公式為t=______，其中λ為衰變常數(shù)，3He_為氚衰變產(chǎn)生的3He。答案：-λ?1·ln(1-3He_/3H)五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述利用抽水試驗數(shù)據(jù)求取導水系數(shù)T和儲水系數(shù)S的完整步驟（含圖解法與自動求參）。答案：（1）資料整理：記錄觀測孔距抽水井距離r、時間t、水位降深s，剔除異常值；（2）圖解法：選用Theis標準曲線，在雙對數(shù)紙上繪制s-t實測曲線，保持坐標軸平行平移，直至與標準曲線重合，選取匹配點，記錄(s,1/u,W(u))，利用公式T=Q·W(u)/(4πs)與S=4Ttu/r2計算；（3）自動求參：建立目標函數(shù)F=Σω_i(s_obs-s_sim)2，選用Levenberg-Marquardt算法，設置T、S上下限，迭代至收斂；（4）不確定性分析：采用蒙特卡洛法生成1000組參數(shù)，計算95%置信區(qū)間；（5）結果驗證：用獨立驗證期水位檢驗，Nash效率系數(shù)>0.8視為合格。52.說明裂隙巖體等效連續(xù)體模型（ECM）與離散裂隙網(wǎng)絡模型（DFN）的適用條件及優(yōu)缺點。答案：ECM適用條件：裂隙密度>10條/m3，開度變異系數(shù)<0.5，研究區(qū)尺度>100倍裂隙間距；優(yōu)點：計算量小，可耦合熱-溶質場；缺點：無法刻畫優(yōu)勢通道，參數(shù)代表性差。DFN適用條件：裂隙稀疏，現(xiàn)場可測幾何參數(shù)，尺度<10倍裂隙間距；優(yōu)點：直觀反映非均質，可模擬通道化流動；缺點：數(shù)據(jù)需求高，計算復雜，需三維成像支持。53.闡述濱海含水層變密度流數(shù)值模擬的關鍵步驟及注意事項。答案：（1）概念模型：劃分淡水、海水、過渡帶，確定密度-濃度關系ρ=ρ_f+0.714c；（2）數(shù)學模型：采用SEAWAT代碼，耦合流動與溶質運移方程，引入密度項；（3）空間離散：垂向加密至0.5m，避免數(shù)值彌散；（4）邊界條件：海岸線設為定濃度35kg/m3，底部無通量，內陸定流量；（5）參數(shù)賦值：滲透系數(shù)場通過抽水試驗與FEFLOW反演獲取，孔隙度0.25；（6）校準與驗證：用2000-2020年氯離子剖面校準，目標RMSE<50mg/L；（7）情景預測：設置RCP4.5、RCP8.5海平面上升情景，評估2100年入侵距離。54.給出利用環(huán)境示蹤劑1?C校正地下水碳酸鹽混合稀釋效應的完整方程，并說明各參數(shù)獲取方法。答案：校正方程：1?C_corr=1?C_meas·(δ13C_corr-δ13C_so)/(δ13C_f-δ13C_so)，其中δ13C_corr=δ13C_meas+ε·(1-1?C_corr/1?C_f)，ε為碳同位素分餾系數(shù)（-12‰）；參數(shù)獲取：δ13C_so通過土壤CO?采樣獲取，平均值-22‰；δ13C_f為補給區(qū)δ13C_DIC，取-14‰；1?C_f為現(xiàn)代碳百分比，取100pMC；1?C_meas由AMS測定；迭代求解得1?C_corr后，用t=-8267·ln(1?C_corr/100)計算年齡。55.說明高砷地下水原生與次生賦存機制的差異，并給出原位修復技術路線。答案：原生機制：還原環(huán)境下含鐵氧化物還原溶解，As(V)還原為As(III)進入溶液；沉積環(huán)境為三角洲平原，有機質豐富；次生機制：人為抽水導致氧化環(huán)境，含砷黃鐵礦氧化，As隨Fe2?釋放；修復路線：（1）生物修復：注入乳酸鹽刺激硫酸鹽還原菌，形成硫化物沉淀As?S?；（2）滲透反應墻：填充零價鐵與生物炭，吸附-共沉淀As；（3）原位氧化：注入過硫酸鹽將As(III)氧化為As(V)，降低毒性；（4）長期監(jiān)測：設置多層監(jiān)測井，季度采樣，As濃度<10μg/L視為達標。六、計算題（共30分）56.（10分）某承壓含水層進行階梯抽水試驗，抽水井流量Q=800m3/d，觀測孔距r=50m，水位降深數(shù)據(jù)如下：t(min)10204080120200s(m)0.450.650.851.051.151.25試用Cooper-Jacob簡化公式求T與S，并評估是否滿足公式適用條件。答案：（1）轉換時間單位：t(day)=t(min)/1440；（2）繪制s-logt曲線，線性段斜率Δs=0.40m對應logcycle；（3）T=2.303Q/(4πΔs)=2.303×800/(4π×0.40)=366m2/d；（4）取t?=0.014day（s=0截距），S=2.25Tt?/r2=2.25×366×0.014/502=4.6×10??；（5）檢驗：u=r2S/(4Tt)=502×4.6×10??/(4×366×0.014)=0.07<0.01，滿足條件。57.（10分）某裂隙巖體單裂隙開度b=0.3mm，裂隙間距2m，巖體寬100m、高50m，水力梯度i=0.01，水溫15℃，求單寬流量q；若裂隙網(wǎng)絡分形維數(shù)D=1.6，求等效滲透系數(shù)K_eq。答案：（1）單裂隙K_f=ρgb2