地下水動力學(xué)全

1、.地下水動力學(xué)是研究地下水在孔隙巖石、裂隙巖石、和喀斯特巖石中運動規(guī)律的科學(xué)。它是模擬地下水流基本狀態(tài)和地下水中溶質(zhì)運移過程，對地下水從數(shù)量和質(zhì)量上進行定量評價和合理開發(fā)利用，以及興利除害的理論基礎(chǔ)。1 .流量:單位時間通過過水斷面的水量稱為通過該斷面的滲流量。2 .滲流速度（比流量）：假設(shè)水流通過整個巖層斷面（骨架+空隙）時所具有的虛擬平均流速，定義為通過單位過水斷面面積的流量。.實際速度：孔介質(zhì)中地下水通過空隙面積的平均速度；地下水流通過含水層過水斷面的平均流速，具值等于流量除以過水斷面上的空隙面積，量綱為L/T。3 .滲流場:發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場。由固體骨架和巖石空隙中的水兩者組成.

2、層流:水質(zhì)點作有秩序、互不混雜的流動。4 .紊流:水質(zhì)點作無秩序、互相混雜的流動。.穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流：若流場中所有空間點上一切運動要素都不隨時間改變時，稱為穩(wěn)定流，否則稱為非穩(wěn)定流。5 .雷諾數(shù):表征運動流體質(zhì)點所受慣性力和粘性力的比值。6 雷諾數(shù)的物理意義：水流的慣性力與黏滯力之比。.滲透系數(shù)：在各項同性介質(zhì)（均質(zhì)）中，用單位水力梯度下單位面積上的流量表示流體通過孔隙骨架的難易程度，稱之為滲透系數(shù)。7 .流網(wǎng)：在滲流場中，由流線和等水頭線組成的網(wǎng)絡(luò)稱為流網(wǎng)。8 .折射現(xiàn)象：地下水在非均質(zhì)巖層中運動，當水流通過滲透系數(shù)突變的分界面時，出現(xiàn)流線改變方向的現(xiàn)象。9 .裘布依假設(shè)：絕大多數(shù)地下水具有

3、緩變流的特點。.緩變流：各流線接近于平行直線的運動.完整井:貫穿整個含水層，在全部含水層厚度上都安裝有過濾器并能全斷面進水的井。.非完整井：未揭穿整個含水層、只有井底和含水層的部分厚度上能進水或進水部分僅揭穿部分含水層的井。14 .水位降深:抽水井及其周圍某時刻的水頭比初始水頭的降低值。15 .水位降落漏斗：抽水井周圍由抽水（排水）而形成的漏斗狀水頭（水位）下降區(qū)，稱為降落漏斗。16 .影響半徑：是從抽水井到實際觀測不到水位降深處的徑向距離。17 .有效井半徑：由井軸到井管外壁某一點的水平距離。在該點，按穩(wěn)定流計算的理論降深正好等于過濾器外壁的實際降深。18 .井損水流經(jīng)過濾器的水頭損失和在井

4、內(nèi)向上運動至水泵吸水口時的水頭損失，統(tǒng)稱為井損。.水躍:在實驗室砂槽中進行井流模擬實驗時發(fā)現(xiàn)，只有當井中水位降低非常小時，抽水井中的水位與井壁外的水位才基本一致，當井中水位降低較大時，抽水井中的水位與井壁外的水位之間存在差值的現(xiàn)象。19 .滲出面（水躍）：當潛水流入井中時，井壁水位高于井中水位，稱其為滲出面。.疊加原理：在數(shù)學(xué)物理中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：幾種不同原因的綜合所產(chǎn)生的效果，等于這些不同原因單獨產(chǎn)生效果的累加。20 .有效孔隙度：有效孔隙的體積與多孔介質(zhì)的總體積之比。21 .有效孔隙：互相連通，不被結(jié)合水所占據(jù)的空隙.死端孔隙：一端與孔隙相連，另一端封閉，其中的地下水相對停滯。.貯水率

5、：面積為一個單位，厚度為一個單位，當水頭降低一個單位時所釋放出的水量.貯水系數(shù)：面積為一個單位，厚度為含水層整個厚度M的水層柱體積，當水頭改變一個單位時的彈性釋水或貯存的水量。22 .過水斷面：垂直于滲流方向取一個巖石截面.水力坡度：在滲流場中，大小等于梯度值，方向沿著等水頭面的法線，并指向水頭降低方向的矢量。23 .滲透系數(shù)與滲透率：水力坡度為1時，滲透系數(shù)大小就等于滲透流速，在液體動力黏質(zhì)系數(shù)為0.001pa.s,壓力差為101325pa,通過面積為1平方厘米，長度為1cm時的流量為1立方厘米每秒.導(dǎo)水系數(shù)：水力坡度為1時，通過含水層整個厚度的單寬流.水力坡度：等于梯度值，由等水頭面指向水

6、頭降低的方向的矢量值.滲透力：滲透水流作用對土骨架產(chǎn)生的拖拽力.管涌：在滲透水流作用下，土中細顆粒在粗顆粒所形成的空隙通道中移動、流失，土的空隙不斷擴大，滲流量也隨之加大，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流通道，土體發(fā)生破壞的現(xiàn)象。.越流：在半承壓含水層與相鄰含水層之間存在水頭差，就會導(dǎo)致高水頭通過透水界面流向低水頭。.入滲強度（入滲率）：入滲是水滲入土壤的現(xiàn)象，單位時間深水深.似穩(wěn)定：井中的水位降深趨于穩(wěn)定，在短時間內(nèi)無法觀測到水位降深，若延長觀測時間，又可以觀測到緩慢的水位降深，這種情況就叫做似穩(wěn)定狀態(tài).地下水動力學(xué)的研究對象：廣義：研究地下水在多孔介質(zhì)中的運動規(guī)律及應(yīng)用，分為三個方面：水頭場分

7、布規(guī)律（水量模型）非飽和帶:毛細水運動規(guī)律飽和帶：重力水運動規(guī)律濃度場分布規(guī)律（水質(zhì)模型）溫度場分布規(guī)律（水溫模型）狹義:研究飽水帶地下水水頭分布規(guī)律，對含水層進行定量評價，為合理開采地下水提供依據(jù)。.達西定律適用于層流范圍是否正確？為什么？不正確。由Jv的經(jīng)驗關(guān)系曲線表明，當v很小時，v與J呈線性關(guān)系，此時Re<110,地下水的運動符合達西定律；當v增大，v與J的關(guān)系曲線不符合達西定律，但此時地下水運動仍為層流運動。.滲流的三個假設(shè)條件：假象水流的性質(zhì)（如密度、粘滯性等）和真實地下水相同，但它充滿了既包括含水層也包括巖石顆粒占據(jù)的空間假象水流運動時，在任意巖石體積內(nèi)所受的阻力等于其真實

8、水流所受阻力通過任一斷面的流量及任意一點的壓力或水頭均和實際水流相同.Dupuit公式的假設(shè)條件有哪些？含水層均質(zhì)同性，產(chǎn)狀水平，無限延伸；天然水力坡度為零，為穩(wěn)定流；服從達西定律；影響半徑處有定水頭補給；二維流。3 .潛水流中的滯后現(xiàn)象是由于滲透系數(shù)值變小而引起的嗎？為什么？不正確。因為潛水含水層被疏干時，大部分水是在重力作用下排出的一一即重力疏干，重力疏干不能瞬時完成，而是逐漸被排放出來，即出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。滲透系數(shù)只影響給水度的大小，而不會影響滯后現(xiàn)象的發(fā)生。.簡述有均勻入滲時，河間地塊均質(zhì)潛水含水層中地下水分嶺的存在與移動規(guī)律及其影響因素分水嶺若存在，則-口由此得a=2W2/移動規(guī)律：由上

9、式餐一為時，則5,分水嶺位于河渠中央；1_義為時，則""5,分水嶺靠近左河；%時，則0>3,分水嶺靠近右河。影響因素：分水嶺的存在有移動規(guī)律與L-訴小小關(guān)。.給水度是時間t的函數(shù)這種說法是否正確？并說明理由：正確由于飽水帶中水分的運動滯后于地下水位的降落速度，存在滯后疏干。潛水面雖然下降了，但潛水面以上的非飽和帶內(nèi)的水繼續(xù)向下不斷地補給潛水。因此，給水度在抽水期間是以一個遞減的速率逐漸增大的。當時間足夠長時，給水度才趨于一個常數(shù)值。.常見的水文地質(zhì)邊界類型：第一類邊界條件：給定水頭邊界條件，具有無限補給或排泄地下水的能力，如與地下水具有水力聯(lián)系的地表河流、湖泊等；第二

10、類邊界條件:給定流量邊界條件，典型的有隔水邊界、地下水分水嶺。第三類邊界條件:混合邊界，流量和水頭呈某種線性關(guān)系的邊界。.折射現(xiàn)象特點：當K1WK2,且K1和K2均不等于0,角度都等于0,表明水流垂直通過界面不發(fā)生折射；當K1=KZa1=a2,表示在均質(zhì)巖層中不發(fā)生折射；當K1WK2,且K1,K2均為有限值時，角度都等于90C,表明水流平行于界面時不發(fā)生折射；當水流斜向通過界面時，介質(zhì)的滲透系數(shù)K越大，角度也越大，流線越靠近界面。K相差越大，角度也相差越大，流線通過界面后偏移程度也越大。.信手流網(wǎng)繪制原則：首先分析水文地質(zhì)條件，搞清補給區(qū)、排泄區(qū)、或源匯項分布、邊界條件等；先繪制肯定的流線和等

11、水頭線；隔水邊界是流線；無入滲、無蒸發(fā)條件下潛水面是流線；湖泊、河流邊界可看成等水頭線；有兩個以上排泄點時應(yīng)確定分水線、面、點。.流網(wǎng)的意義：解釋水文地質(zhì)現(xiàn)象；判斷地下水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)；分析地下水的補給、排泄、徑流特征；計算滲流場任意點的水頭、壓強、水力坡度、滲透流速等；依據(jù)流網(wǎng)選擇垃圾填埋場位置等。4 .流網(wǎng)的性質(zhì)/特性：在各向同性介質(zhì)中，流線與等勢線處處垂直，故流網(wǎng)為正交網(wǎng)在均勻各向同性介質(zhì)中，流網(wǎng)中每一個網(wǎng)格的邊長比為常數(shù)當流網(wǎng)中各相鄰流線的流函數(shù)差值相同，且每個網(wǎng)格的水頭差值相等時，通過每個網(wǎng)格的流量相等當兩個透水性不同的介質(zhì)相鄰時，在一個介質(zhì)中為曲邊正方形的流網(wǎng)，越過界面進入另一介質(zhì)中

12、，則變成曲邊矩形。5 .試述滲透系數(shù)K,滲透率k,導(dǎo)水系數(shù)T的主要區(qū)別。K定義（略）。與巖性和滲透液體的物理性質(zhì)有關(guān)。k定義（略）。只與巖性有關(guān)，與滲透液體性質(zhì)無關(guān)。T定義（略）。與巖性、滲透液體的物理性質(zhì)和含水層厚度有關(guān)。6 .Dupuit假設(shè)無效白地區(qū)：存在入滲的潛水分水嶺地段；（2）滲出面附近。滲出面是在下游邊界面上，潛水面以下、下游水面以上的地段。滲出面上潛水面往往和邊界面相切，有較大的垂向分速度；（3）垂直的隔水邊界附近。.指導(dǎo)野外調(diào)查工作，分析影響水庫滲漏的因素（a<0）K愈大，愈易滲漏。水庫調(diào)查時要避開喀斯特發(fā)育帶、構(gòu)造破碎帶或古河道發(fā)育帶；滲流途徑l小,即兩河之間距離越短

13、越易滲漏。要避免將庫址選在分水嶺過于狹窄的地帶；入滲補給量W愈小，愈易滲漏。在干旱地區(qū)水庫選址時，要避開存在滲透性差的覆蓋層（地下水無法得到有效補給量）；鄰河水位愈低（h2愈?。诐B漏。選址時應(yīng)注意選在鄰河水位高的地段。7 .穩(wěn)定井流與非穩(wěn)定井流的區(qū)別：穩(wěn)定井流中，當無垂向補給時，地下水流向井的過程中任一斷面的流量都相等，并等于抽水井流量Q,地下水位h不隨時間t變化。非穩(wěn)定井流中，地下水流向井的過程中，沿途不斷得到含水層釋放補給，通過任一斷面的流量都不相等，井壁處流量最大并等于抽水井流量，地下水位h隨時間t而變化，初期變化大，后期變化減小。.潛水井流的特征：流線與等水頭線都是彎曲的曲線，井

14、壁不是等水頭面，抽水井附近存在三維流，井壁內(nèi)外存在水頭差值；降落漏斗位于含水層內(nèi)部，水位降落漏斗的曲面就是含水層的上部界面，導(dǎo)水系數(shù)T隨時間t和徑向距離r變化；潛水含水層水位下降伴有彈性釋水和重力疏干，為緩慢排水過程，抽水量主要來源于含水層疏干。.承壓水井流的特征：流線與等水頭線在剖面上的形狀不相同，等水頭線近似直線，等水頭面即為鉛垂面，降深不太大時承壓井流為二維流；降落漏斗在含水層外部呈虛擬狀態(tài)變化，導(dǎo)水系數(shù)不隨時間t變化；承壓井流的抽水量來自承壓含水層水頭降落漏斗范圍內(nèi)由于減壓作用造成的彈性釋放，是瞬時完成的。8 .產(chǎn)生水躍的原因：井損的存在：滲透水流由井壁外通過過濾器或縫隙進入抽水井時要

15、克服阻力，產(chǎn)生一部分水頭損失hl;水進入抽水井后，井內(nèi)水流井水向水泵及水籠頭流動過程中要克服一定阻力，產(chǎn)生一部分水頭差h2;井壁附近的三維流也產(chǎn)生水頭差h3o.利用Theis公式確定水文地質(zhì)參數(shù)的配線法的步驟？在雙對數(shù)坐標中繪制w（u）和1/u在另一張模數(shù)相同的透明雙對數(shù)紙上繪制實測的s-t/r2曲線或s-1曲線。將實際曲線置于標準曲線上，在保持對應(yīng)坐標軸彼此平行的條件下相對平移，直至兩曲線重合為止。任取一配點（在曲線上或曲線外均可），記下匹配點的對應(yīng)坐標：W（u）、1/u、s、t/r2（或t）,代入下式求參數(shù)：.井徑和流量的關(guān)系Dupuit公式中井徑和流量的關(guān)系Q不完全符合實際。在Dupui

16、t公式中井半徑rw以對數(shù)形T=4；RWu»式出現(xiàn)，井徑對流量的影響不太大，但實際卻相反。在大“a,或!*_燈曰降深時，井徑不同，流量差異很大。當降深相同時，井F7T徑增加同樣的幅度，強透水巖層中井的流量增加比弱透水J-巖層中的井多；對同一巖層，井徑增加同樣的幅度，大降深抽水的流量增加的多，小降深流量增加的少；對同樣的巖層和降深，當井徑較小時，井徑增加所引起的流量增長率大；中等井徑時（300mm至500mm）,增長率減??；大井徑時，流量隨井徑的增長不明顯。.滲出面對浸潤曲線的影響：在井附近，由Dupuit計算所得浸潤線要低于實際浸潤線；當r&H0時Dupuit計算曲線與實際浸潤

17、曲線不完全一致，當r>0.9H0時，Dupuit計算曲線與實際浸潤曲線完全一致；在用Dupuit計算流量時，用井中水位hw計算所得的流量是精確的.井損對應(yīng)的這部分水頭損失通常包括三部分：水流通過過濾器時所產(chǎn)生的水頭損失；水流穿過過濾器時，由接近水平的運動變?yōu)闉V水管內(nèi)的垂向運動，因水流方向偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的水頭損失；水流在濾水管內(nèi)向上運動時，不斷有水流入井內(nèi)，因流量和流速不斷增加所引起的水頭損失；水流在井管內(nèi)向上運動至水泵吸水口的沿程水頭損失。.映射原則：虛井應(yīng)有下列特征：虛井和實井的位置對稱于邊界；虛井的流量和實井相等；虛井性質(zhì)取決于邊界性質(zhì)：對于定水頭補給邊界，虛井性質(zhì)和實井相反。如實井為抽

18、水井，則虛井為注水井；對于隔水邊界（抽水井），虛井和實井性質(zhì)相同，都是抽水井。虛井與實井的結(jié)構(gòu)相同；虛井的工作時間和實井相同。.無限含水層中單井定流量抽水的非穩(wěn)定流Theis模型水文地質(zhì)條件（八個假設(shè)條件）含水層側(cè)向無限延伸；抽水前水頭面是水平的，水力坡度為0;水頭下降引起地下水從儲存量中的釋放是瞬間完成的；無垂向補給、排泄，即W=0；滲流滿足Darcy定律；完整井，井徑無限小且定流量抽水；完整井，假設(shè)流量沿井壁均勻進水。.承壓含水層中單井定流量抽水的數(shù)學(xué)模型假設(shè)條件：含水層性質(zhì)各向同性，等厚，側(cè)向無限延伸，產(chǎn)狀水平抽水前天然狀態(tài)下水力坡度為零完整井定流量抽水，井徑無限小含水層中水流服從達西定

19、律水頭下降引起的地下水從貯存量中的釋放時瞬間完成的對于含水層的來說其壓縮性主要表現(xiàn)在空隙和水的壓縮性上（，）貯水系數(shù)既適用于承壓含水層，也適用于潛水含水層。（V）符合達西定律的地下水流，其滲透速度與水力坡度呈直線關(guān)系，所以滲透系數(shù)或滲透系數(shù)的倒數(shù)是該直線的斜率。（，）在均質(zhì)各向異性、等厚、無限分布的承壓含水層中，以定流量抽水時，形成的等降深線為橢圓形。長軸方向水力坡度小、滲流速度大，短軸方向水力坡度大，滲流速度小。（，）平行和垂直層面的等效滲透系數(shù)的大小，主要取決于各分層滲透系數(shù)的大小。（V）對于同一層狀含水層來說，水平方向的等效滲透系數(shù)大于垂直方向的等效滲透系數(shù)。（，）在滲流場中，一般認為流

20、線能起隔水邊界作用，而等水頭線能起透水邊界的作用。47 （V）在實際計算中，如果邊界面上的流量和水頭都已知，則該邊界既可以做第一類邊界也可作為第二類邊界。（，）同一時刻在潛水井流的觀測孔中測得的平均水位降深值總是大于該處潛水湖的降深值。（V）在無限含水層中，當含水層的導(dǎo)水系數(shù)相同是，開采同樣多的水在承壓含水層中形成的降落漏斗體積要比在潛水含水層大。（V）只要給定邊界水頭和井內(nèi)水頭，就可以確定抽水井附近的水頭分布，而不管滲透系數(shù)和抽水量的大小如何。（，）潛水井的流量和水位降深之間是二次拋物線關(guān)系。這說明，流量隨降深的增大而增大，但流量增加的幅度愈來愈小。（V）24.在地下水運動計算中，其水頭就等

21、于測壓管水頭。（，）.貯水系數(shù)的大小與含水層和水的彈性性質(zhì)有關(guān)。（，）.潛水面某點的水頭等于該點的位置高度。（，）.達西定律實質(zhì)上就是滲流的能量守恒或轉(zhuǎn)換定律。（，）.滲透系數(shù)是表征巖層滲透性能的一個參數(shù)。（，）.導(dǎo)水系數(shù)與單寬流量具有相同的量綱。（V）.上、下兩層含水介質(zhì)的K值相差愈大，則水流斜向通過界面時，流線偏移的程度也愈大。（，）.流網(wǎng)線稀疏，說明水力坡度小，流速小，徑流微弱。（，）.滲流的連續(xù)性方程也稱為滲流的質(zhì)量守恒定律。（，）.取流線作為研究區(qū)邊界時可作為隔水邊界來處理。（V）.用Dupuit公式計算出的浸潤曲線總是比實際浸潤曲線偏低。（，）.潛水井附近的觀測孔中的水面比該處潛水

22、面低。（，）.貯水系數(shù)的大小與含水層和水的彈性性質(zhì)有關(guān)。（，）.地下水運動是一維的、二維的還是三維的與所選取的坐標系有關(guān)。70 49.導(dǎo)水系數(shù)在三維條件下是無意義的。（，）51.各向同性介質(zhì)中，無論均質(zhì)還是非均質(zhì)流線和等水頭線都處處正（，）54.水平等厚的承壓完整井流，等水頭面是一系列同心圓柱面。（，）57.Dupuit公式的假設(shè)條件之一是抽水前地下水是不流動的。（，）59.穩(wěn)定井流中，只要給定邊界水頭和井中的水頭，抽水井附近的水頭分布就確定了。（V）.當涌水量Q為定值時，Theis公式中的時間與降深成正比。（，）.滿足Theis條件的井流，每個斷面的水頭速度的變化規(guī)律是先由小變大，后又由大變小，最后等速。（，）.在下有過濾器的承壓含水層中抽水時，井壁內(nèi)外水位不同的主要原因是由于存在井損的緣故。（，）.在無限含水層中，當含水層的導(dǎo)水系數(shù)相同時，開采同樣多的水在承壓含水層中形成的降落漏斗體積要比潛水含水層大。（，）.在過濾器周圍填礫的抽水井，其水位降深要小于相同條件下未填礫抽水井的水位降深。（，）.只要給定邊界水頭和井內(nèi)水頭，就可以確定抽水井附近的水頭分布，而不管滲透系數(shù)和抽水量的大小如何。（，）.在無補給的無限含水層中抽水時，水位永遠達不到穩(wěn)定。（，）.潛水井的流量和水位降深之間是二次拋物線關(guān)系。這說明，流量隨降深的增大而增大，但