水文地質(zhì)學(專升本)地質(zhì)大學期末開卷考試題庫及答案一、名詞解釋1.孔隙度：指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例。它反映了巖石中孔隙的發(fā)育程度，是衡量巖石儲存流體能力的一個重要指標。計算公式為：孔隙度（n）=孔隙體積（Vn）/巖石總體積（V）×100%。例如，對于疏松的砂層，其孔隙度可能達到30%40%，而致密的巖石如花崗巖，孔隙度可能小于1%。2.給水度：飽水巖石在重力作用下排出的水的體積與巖石總體積之比。它表示巖石在重力作用下能夠釋放出的水量。給水度的大小與巖石的顆粒大小、孔隙度、顆粒排列等因素有關。一般來說，粗顆粒的巖石如礫石，給水度較大，可達20%30%；而細顆粒的巖石如黏土，給水度較小，可能小于5%。3.滲透系數(shù)：是表征巖石透水性的定量指標，它表示在單位水力梯度作用下，地下水在巖石中的滲透速度。滲透系數(shù)的大小取決于巖石的孔隙性質(zhì)和流體的物理性質(zhì)。其單位通常為m/d或cm/s。例如，在粗砂中，滲透系數(shù)可能達到10100m/d，而在黏土中，滲透系數(shù)可能小于0.001m/d。4.降落漏斗：在抽水井周圍，由于地下水被抽取，水位會逐漸下降，形成一個以抽水井為中心的漏斗狀水位下降區(qū)，稱為降落漏斗。降落漏斗的范圍和形狀與抽水流量、含水層的性質(zhì)、抽水時間等因素有關。長期大量抽水可能會導致降落漏斗不斷擴大和加深，影響周圍地區(qū)的地下水位和水資源狀況。5.越流：相鄰含水層通過弱透水層發(fā)生的水量交換現(xiàn)象。當相鄰含水層之間存在水頭差時，地下水會通過弱透水層從水頭高的含水層向水頭低的含水層流動。越流現(xiàn)象在多層含水層系統(tǒng)中較為常見，它對地下水的動態(tài)和資源評價有重要影響。6.泉：地下水的天然露頭。泉是由于地下水在地表出露而形成的，根據(jù)泉的成因和補給來源，可以分為上升泉和下降泉。上升泉是由承壓水補給形成的，泉水通常具有一定的壓力，能夠自動涌出地面；下降泉是由潛水或上層滯水補給形成的，泉水一般是在重力作用下流出地面。7.地下水動態(tài)：指地下水的水位、水量、水質(zhì)、水溫等要素隨時間的變化情況。地下水動態(tài)受多種因素的影響，包括自然因素（如氣象、水文、地質(zhì)等）和人為因素（如開采、灌溉等）。研究地下水動態(tài)對于合理開發(fā)利用和保護地下水資源具有重要意義。8.地下水均衡：某一地區(qū)在一定時間段內(nèi)，地下水的補給量與排泄量及儲存量的變化量之間的數(shù)量關系。通過研究地下水均衡，可以了解地下水的收支情況，評價地下水資源的可持續(xù)利用程度。地下水均衡方程可以表示為：補給量排泄量=儲存量的變化量。9.潛水：埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層之上，具有自由水面的地下水。潛水直接接受大氣降水和地表水的補給，其水位隨季節(jié)和氣象條件變化較大。潛水的分布范圍較廣，是人類重要的供水水源之一。10.承壓水：充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。承壓水具有承壓性，其水位高于含水層頂板。承壓水的補給區(qū)和分布區(qū)不一致，補給來源較遠，受外界影響較小，水質(zhì)一般較好。二、選擇題1.巖石中顆粒的分選性越好，孔隙度（）A.越大B.越小C.不變D.不一定答案：A。分選性好意味著顆粒大小較為均勻，這樣顆粒之間的排列更規(guī)則，孔隙相對較大且連通性好，所以孔隙度越大。2.下列巖石中，透水性最好的是（）A.黏土B.粉砂C.中砂D.礫石答案：D。礫石的顆粒最大，孔隙大且連通性好，地下水在其中流動阻力小，所以透水性最好。而黏土顆粒細小，孔隙小且多為微孔，透水性最差。3.潛水等水位線圖不能用于確定（）A.潛水流向B.潛水埋藏深度C.潛水與地表水的關系D.承壓水的水頭高度答案：D。潛水等水位線圖可以根據(jù)等水位線的疏密和彎曲情況確定潛水流向，通過等水位線與地形等高線對比可以確定潛水埋藏深度，也能分析潛水與地表水的補給關系。但它反映的是潛水的水位情況，不能用于確定承壓水的水頭高度。4.當含水層的滲透系數(shù)增大時，抽水井的降深（）A.增大B.減小C.不變D.不一定答案：B。根據(jù)抽水試驗的相關公式，在其他條件相同的情況下，滲透系數(shù)增大，地下水的流動阻力減小，抽水井周圍的水位下降幅度會減小，即降深減小。5.下列泉中，屬于上升泉的是（）A.侵蝕泉B.接觸泉C.斷層泉D.溢流泉答案：C。斷層泉是由于斷層切割了承壓含水層，使承壓水沿斷層上升涌出地表形成的，屬于上升泉。侵蝕泉、接觸泉和溢流泉一般是由潛水或上層滯水補給形成的，屬于下降泉。6.地下水的補給來源不包括（）A.大氣降水B.地表水C.凝結(jié)水D.海水倒灌答案：D。大氣降水是地下水最主要的補給來源，地表水（如河流、湖泊等）也可以補給地下水，在干旱地區(qū)，凝結(jié)水也可能是地下水的補給源之一。而海水倒灌是一種特殊的現(xiàn)象，它是指海水侵入陸地含水層，不是正常的地下水補給方式。7.下列因素中，對地下水動態(tài)影響最大的是（）A.地質(zhì)構造B.氣象因素C.人類活動D.巖性答案：C。隨著人類社會的發(fā)展，人類活動如大規(guī)模的地下水開采、修建水利工程、工業(yè)廢水排放等對地下水的水位、水量、水質(zhì)等動態(tài)變化產(chǎn)生了巨大的影響。雖然地質(zhì)構造、氣象因素和巖性也會影響地下水動態(tài)，但相比之下，人類活動的影響更為顯著。8.地下水的排泄方式不包括（）A.泉排泄B.蒸發(fā)排泄C.人工開采排泄D.越流排泄答案：D。越流是相鄰含水層之間的水量交換，不是地下水向外界的排泄方式。泉排泄是地下水通過泉的形式排出地表，蒸發(fā)排泄是潛水在蒸發(fā)作用下轉(zhuǎn)化為水汽進入大氣，人工開采排泄是人類通過井等設施抽取地下水。9.潛水的水位是指（）A.含水層頂板的高程B.含水層底板的高程C.潛水面的高程D.承壓水的水頭高程答案：C。潛水的水位是指潛水面的高程，它反映了潛水的埋藏深度和壓力狀態(tài)。含水層頂板和底板的高程與潛水水位不同，承壓水的水頭高程是承壓水的特征指標，與潛水水位無關。10.當含水層的厚度增大時，其儲存量（）A.增大B.減小C.不變D.不一定答案：A。地下水的儲存量與含水層的厚度、孔隙度等因素有關。在其他條件相同的情況下，含水層厚度增大，其儲存地下水的空間增大，儲存量也會增大。三、簡答題1.簡述影響孔隙度大小的因素。影響孔隙度大小的因素主要有以下幾個方面：顆粒的排列方式：顆粒排列越規(guī)則，孔隙度越大。例如，等粒球形顆粒作立方體排列時，孔隙度為47.64%；作四面體排列時，孔隙度為25.95%。顆粒的分選性：分選性好，即顆粒大小較為均勻時，孔隙度較大；分選性差，顆粒大小差異大，小顆粒會填充大顆粒之間的孔隙，使孔隙度減小。顆粒形狀：顆粒形狀越不規(guī)則，表面越粗糙，顆粒之間的接觸點越多，孔隙度越小。膠結(jié)程度：膠結(jié)物含量越多，膠結(jié)作用越強，孔隙被填充的程度越高，孔隙度越小。成巖作用：在成巖過程中，壓實作用會使顆粒緊密排列，孔隙度減?。欢芪g作用會溶解巖石中的某些成分，增加孔隙度。2.簡述達西定律的內(nèi)容及適用條件。達西定律是描述地下水在多孔介質(zhì)中滲透運動的基本定律，其表達式為：Q=K×A×（H1H2）/L，其中Q為滲透流量，K為滲透系數(shù)，A為過水斷面面積，（H1H2）為水頭差，L為滲透途徑長度。達西定律的適用條件為：層流狀態(tài)：地下水在巖石孔隙中的流動必須是層流，即水流呈平行流動，各流線之間互不干擾。當水流速度較大時，可能會出現(xiàn)紊流，此時達西定律不再適用。均質(zhì)的多孔介質(zhì)：巖石的孔隙性質(zhì)在空間上是均勻的，滲透系數(shù)在各個方向上相同。不可壓縮的流體：地下水的密度和粘滯性不隨壓力和溫度的變化而變化。3.簡述潛水的特征。潛水具有以下特征：埋藏條件：潛水埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層之上，具有自由水面，稱為潛水面。補給與排泄：潛水直接接受大氣降水和地表水的補給，其補給區(qū)與分布區(qū)基本一致。排泄方式主要有蒸發(fā)排泄、泉排泄和向地表水排泄等。水位動態(tài)：潛水水位受氣象、水文等因素影響較大，季節(jié)性變化明顯。在雨季，潛水補給增加，水位上升；在旱季，補給減少，水位下降。水質(zhì)：潛水與外界聯(lián)系密切，容易受到污染，水質(zhì)相對較差。其水質(zhì)變化也較大，受補給源、地形、巖性等因素的影響。開采條件：潛水埋藏較淺，開采相對容易，但由于其水位和水量變化較大，開采時需要考慮季節(jié)性變化的影響。4.簡述承壓水的特征。承壓水具有以下特征：埋藏條件：承壓水充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間，含水層中的水承受一定的壓力，其水位高于含水層頂板。補給與排泄：承壓水的補給區(qū)與分布區(qū)不一致，補給來源較遠，補給條件相對較差。排泄方式主要有泉排泄、向相鄰含水層越流排泄和人工開采排泄等。水位動態(tài)：承壓水受外界影響較小，水位動態(tài)相對穩(wěn)定，季節(jié)性變化不明顯。水質(zhì)：由于承壓水與外界聯(lián)系相對較少，受污染的可能性較小，水質(zhì)一般較好。但在補給區(qū)附近，水質(zhì)可能會受到一定影響。開采條件：開采承壓水需要鑿穿隔水層頂板，開采難度相對較大。但由于其水位穩(wěn)定，水量相對豐富，是一種較為可靠的供水水源。5.簡述地下水的補給方式。地下水的補給方式主要有以下幾種：大氣降水補給：大氣降水是地下水最主要的補給來源。當降水落到地面后，一部分通過地表入滲進入地下，補給地下水。降水的強度、持續(xù)時間、降水面積等因素會影響入滲量的大小。地表水補給：河流、湖泊、水庫等地表水在一定條件下可以補給地下水。當河水位高于地下水位時，河水會通過河床滲漏補給地下水。地表水與地下水的補給關系受地形、巖性、水位差等因素的影響。凝結(jié)水補給：在干旱地區(qū)，空氣中的水汽在夜間或清晨溫度降低時會凝結(jié)成液態(tài)水，滲入地下補給地下水。雖然凝結(jié)水的補給量相對較小，但在某些特殊地區(qū)可能是地下水的重要補給源之一。含水層之間的補給：在多層含水層系統(tǒng)中，相鄰含水層之間可能存在水頭差，從而發(fā)生越流補給。此外，當一個含水層被另一個含水層切割時，也會發(fā)生直接的補給關系。人工補給：隨著水資源的日益緊張，人工補給地下水的方式越來越受到重視。人工補給的方法包括修建水庫、灌溉渠道滲漏、人工回灌等，通過這些方式可以增加地下水的補給量，改善地下水資源狀況。6.簡述地下水的排泄方式。地下水的排泄方式主要有以下幾種：泉排泄：泉是地下水的天然露頭，是地下水排泄的重要方式之一。根據(jù)泉的成因和補給來源，可以分為上升泉和下降泉。泉水的流量和水質(zhì)受含水層的性質(zhì)、補給條件等因素的影響。蒸發(fā)排泄：潛水在蒸發(fā)作用下轉(zhuǎn)化為水汽進入大氣，是潛水排泄的一種重要方式。蒸發(fā)排泄的強度與氣溫、濕度、風速等氣象因素以及潛水埋藏深度、包氣帶巖性等因素有關。在干旱地區(qū)，蒸發(fā)排泄可能是地下水的主要排泄方式。向地表水排泄：當?shù)叵滤桓哂诘乇硭粫r，地下水會通過河床、湖岸等向地表水排泄。這種排泄方式在河流、湖泊與地下水有密切聯(lián)系的地區(qū)較為常見。含水層之間的排泄：在多層含水層系統(tǒng)中，地下水可以通過越流的方式從一個含水層排泄到另一個含水層。此外，當一個含水層的水頭高于相鄰含水層時，也會發(fā)生直接的排泄關系。人工開采排泄：人類通過井等設施抽取地下水，用于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等方面，是一種重要的人工排泄方式。大規(guī)模的人工開采可能會導致地下水位下降、地面沉降等環(huán)境問題。7.簡述影響地下水動態(tài)的因素。影響地下水動態(tài)的因素可以分為自然因素和人為因素兩大類：自然因素氣象因素：大氣降水是地下水的主要補給來源，降水的多少和強度直接影響地下水的水位和水量。氣溫和蒸發(fā)量也會影響潛水的蒸發(fā)排泄，從而影響地下水的動態(tài)。水文因素：河流、湖泊等地表水與地下水之間存在著密切的水力聯(lián)系。河水位的變化會影響地表水與地下水的補給關系，進而影響地下水的動態(tài)。地質(zhì)因素：地質(zhì)構造、巖性、含水層的埋藏條件等地質(zhì)因素會影響地下水的儲存、運移和補給排泄條件。例如，斷裂構造可能會成為地下水的徑流通道，影響地下水的流動方向和速度。生物因素：植物的蒸騰作用會消耗土壤中的水分，從而影響潛水的動態(tài)。在植被茂密的地區(qū)，植物蒸騰對地下水的影響更為明顯。人為因素開采地下水：大規(guī)模的地下水開采會導致地下水位下降，形成降落漏斗，改變地下水的動態(tài)平衡。長期過量開采還可能引發(fā)地面沉降、海水倒灌等環(huán)境問題。灌溉和排水：農(nóng)業(yè)灌溉過程中，大量的水滲入地下，會增加地下水的補給量；而排水系統(tǒng)的建設會降低地下水位，影響地下水的動態(tài)。修建水利工程：水庫、大壩等水利工程的建設會改變地表水的分布和水位，從而影響地表水與地下水的補給關系。例如，水庫蓄水會使周邊地下水位上升。工業(yè)廢水排放：工業(yè)廢水的排放可能會污染地下水，改變地下水的水質(zhì)和化學成分，同時也可能影響地下水的流動和動態(tài)。8.簡述泉的分類及其特點。泉可以根據(jù)不同的分類方法進行分類，常見的分類方法及各類泉的特點如下：按泉水的成因分類上升泉：由承壓水補給形成，泉水具有一定的壓力，能夠自動涌出地面。上升泉的流量相對穩(wěn)定，水溫、水質(zhì)變化較小。例如，斷層泉是由于斷層切割了承壓含水層，使承壓水沿斷層上升涌出地表形成的。下降泉：由潛水或上層滯水補給形成，泉水一般是在重力作用下流出地面。下降泉的流量和水位受氣象、水文等因素的影響較大，季節(jié)性變化明顯。例如，侵蝕泉是由于地形切割使?jié)撍雎兜乇硇纬傻?。按泉水的溫度分類冷泉：水溫低于當?shù)啬昶骄鶜鉁?，一般為普通的地下水露頭。冷泉的水源主要來自淺層地下水，水溫受外界環(huán)境影響較大。溫泉：水溫高于當?shù)啬昶骄鶜鉁?，一般是由于地下水在深部循環(huán)過程中受到地熱的影響而升溫。溫泉中通常含有多種礦物質(zhì)和微量元素，具有一定的醫(yī)療保健價值。按泉水的流量穩(wěn)定性分類穩(wěn)定泉：流量比較穩(wěn)定，不受季節(jié)變化的影響。這類泉的補給來源一般比較穩(wěn)定，如深層承壓水補給的泉。間歇泉：泉水呈周期性的噴發(fā)，流量和水位有明顯的變化。間歇泉的形成與特殊的地質(zhì)構造和水文條件有關，通常是由于地下熱水在一定的管道系統(tǒng)中周期性地加熱和噴發(fā)造成的。9.簡述地下水均衡研究的意義。地下水均衡研究具有以下重要意義：評價地下水資源：通過分析地下水的補給量、排泄量和儲存量的變化，能夠準確地評價地下水資源的數(shù)量和質(zhì)量，為合理開發(fā)利用地下水資源提供科學依據(jù)。例如，確定可開采量，避免過度開采導致地下水資源枯竭。預測地下水動態(tài)：根據(jù)地下水均衡原理，可以建立數(shù)學模型，預測地下水水位、水量、水質(zhì)等要素隨時間的變化情況。這對于水資源的規(guī)劃和管理具有重要意義，能夠提前采取措施應對可能出現(xiàn)的問題。研究環(huán)境問題：地下水均衡研究有助于了解人類活動對地下水資源和環(huán)境的影響。例如，大規(guī)模的地下水開采可能導致地下水位下降、地面沉降、海水倒灌等環(huán)境問題，通過均衡分析可以評估這些問題的嚴重程度，并提出相應的防治措施。指導水資源管理：在水資源管理中，地下水均衡研究可以為制定合理的水資源分配方案、水資源保護措施等提供決策支持。例如，根據(jù)不同地區(qū)的地下水均衡狀況，合理調(diào)整用水結(jié)構，優(yōu)化水資源配置。促進學科發(fā)展：地下水均衡研究涉及到地質(zhì)學、水文學、數(shù)學等多個學科的知識，其研究成果可以推動相關學科的發(fā)展和交叉融合，為解決復雜的水資源問題提供更有效的方法和理論。10.簡述潛水等水位線圖的用途。潛水等水位線圖是反映潛水面形狀和水位變化的一種重要圖件，具有以下用途：確定潛水流向：垂直于等水位線，由高水位指向低水位的方向即為潛水流向。通過確定潛水流向，可以了解地下水的運動方向，為地下水的開發(fā)利用和污染防治提供依據(jù)。計算潛水水力梯度：在潛水流向上，單位距離內(nèi)的水頭差即為潛水水力梯度。水力梯度的大小反映了潛水流動的動力大小，與地下水的滲透速度密切相關。確定潛水埋藏深度：將地形等高線與潛水等水位線疊加，可以計算出各地的潛水埋藏深度，即地面高程與潛水位高程之差。這對于了解潛水的分布和開發(fā)條件具有重要意義。分析潛水與地表水的關系：通過比較河水位與潛水水位的高低，可以判斷潛水與地表水之間的補給關系。如果河水位高于潛水位，則河水補給潛水；反之，則潛水補給河水。合理布置取水井和排水溝：根據(jù)潛水流向和水力梯度，合理布置取水井的位置和間距，以獲得最大的出水量。同時，在進行排水工程設計時，可以根據(jù)潛水等水位線圖確定排水溝的走向和坡度，提高排水效率。預測地下水污染擴散方向：當發(fā)生地下水污染時，根據(jù)潛水流向可以預測污染物的擴散方向，為污染防治和治理提供指導。四、論述題1.論述地下水對工程建設的影響。地下水對工程建設的影響是多方面的，既有有利的一面，也有不利的一面，具體如下：對地基基礎工程的影響地基沉降：當?shù)叵滤幌陆禃r，土的有效應力增加，會導致地基土的壓縮變形，引起建筑物的沉降。例如，在大量開采地下水的地區(qū)，地面沉降現(xiàn)象較為普遍，可能會使建筑物的基礎不均勻沉降，導致墻體開裂、結(jié)構損壞等問題。基坑突涌：在深基坑開挖過程中，如果坑底以下存在承壓水，當承壓水的水頭壓力大于坑底土的自重壓力時，可能會發(fā)生基坑突涌現(xiàn)象，導致基坑邊坡失穩(wěn)、坑底隆起等事故。地基承載力降低：地下水的存在會使土的飽和度增加，土的抗剪強度降低，從而降低地基的承載力。特別是在軟土地基中，地下水的影響更為明顯，可能需要采取地基處理措施來提高地基的承載能力。對地下建筑工程的影響滲漏問題：地下水會通過混凝土結(jié)構的裂縫、孔隙等部位滲入地下建筑物內(nèi)部，導致滲漏現(xiàn)象。滲漏不僅會影響建筑物的正常使用，還可能會腐蝕建筑結(jié)構，降低建筑物的耐久性。侵蝕作用：地下水中的某些化學成分，如酸性物質(zhì)、硫酸鹽等，會對混凝土、鋼材等建筑材料產(chǎn)生侵蝕作用，破壞建筑結(jié)構的完整性。例如，硫酸鹽會與混凝土中的氫氧化鈣反應，生成膨脹性的產(chǎn)物，導致混凝土開裂、剝落。凍脹破壞：在寒冷地區(qū)，當?shù)叵滤惠^高時，土壤中的水分在凍結(jié)過程中會體積膨脹，對地下建筑物產(chǎn)生凍脹力。如果凍脹力超過建筑物的抗凍能力，會導致建筑物的基礎上抬、墻體開裂等破壞現(xiàn)象。對邊坡穩(wěn)定性的影響增加下滑力：地下水在邊坡土體中形成的靜水壓力和動水壓力會增加邊坡的下滑力，降低邊坡的穩(wěn)定性。特別是在降雨或地下水位上升時，這種影響更為顯著，容易引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災害。軟化巖土體：地下水會使巖土體的強度降低，尤其是對于一些遇水軟化的巖石和土體，如頁巖、黏土等。巖土體強度的降低會導致邊坡的抗滑能力減弱，增加邊坡失穩(wěn)的風險。對隧道工程的影響突水突泥：在隧道施工過程中，如果遇到富水地層，可能會發(fā)生突水突泥事故，給施工安全帶來嚴重威脅。突水突泥不僅會淹沒隧道，還可能會導致圍巖失穩(wěn)、坍塌等問題。圍巖變形：地下水的存在會使圍巖的力學性質(zhì)發(fā)生變化，導致圍巖變形。在軟巖隧道中，地下水的影響更為明顯，可能需要采取加強支護等措施來控制圍巖變形。有利影響作為冷卻水源：在一些工業(yè)項目中，地下水可以作為冷卻水源，為生產(chǎn)設備提供冷卻服務，具有成本低、水溫穩(wěn)定等優(yōu)點。提供地熱能：地下熱水可以作為地熱能的來源，用于供暖、發(fā)電等領域，是一種清潔、可再生的能源。2.論述如何合理開發(fā)利用和保護地下水資源。合理開發(fā)利用和保護地下水資源是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要任務，需要從以下幾個方面入手：科學規(guī)劃與管理制定科學的水資源規(guī)劃：根據(jù)區(qū)域的水資源狀況、經(jīng)濟社會發(fā)展需求和生態(tài)環(huán)境要求，制定全面、科學的地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃。規(guī)劃應明確水資源的開發(fā)利用目標、布局和措施，確保地下水資源的合理配置。建立健全水資源管理體制：加強水資源管理部門的職能，建立統(tǒng)一的水資源