水文學(xué)與水文供水地質(zhì)

1、1.1地球的分圈：J內(nèi)圈：地殼、地幔、地核。、外圈：大氣圈、水圈、生物圈1.2礦物：礦物是地殼中各種地質(zhì)作用的自然產(chǎn)物，具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造，因而也就有一定得物理和化學(xué)性質(zhì)。造巖礦物：組成巖石最主要的礦物。特征：晶形：自然界中的礦物可以分為結(jié)晶的和非結(jié)晶的，其中結(jié)晶的占大多數(shù)。顏色：指礦物新鮮面上的顏色。光澤：指礦物的新鮮面上反射光線的能力。硬度：指礦物抵抗摩擦及刻劃的能力。巖石：是在各種地質(zhì)條件下由一種或幾種礦物組成的集合體。巖石分類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖巖漿巖的形成：巖漿沿著地殼巖石的裂隙上升到地殼范圍內(nèi)或噴出地表，熱量逐漸散失，最后冷卻凝固而成的巖石就叫巖漿巖。巖漿巖的分類：酸

2、性巖、中性巖、基性巖、超基性巖。（根據(jù)巖漿巖中SiO2含量的多少）噴出巖，侵入巖（淺成、深成）沉積巖：沉積巖是在地表環(huán)境中已經(jīng)形成的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕、熔解等外力地質(zhì)作用的破壞而產(chǎn)生的巖石碎屑、溶質(zhì)等物質(zhì)，在原地或經(jīng)過(guò)搬運(yùn)在適宜的環(huán)境沉積起來(lái)，再經(jīng)過(guò)成巖作用而形成的巖石。沉積巖的特征：層理構(gòu)造，含化石。松散巖石的級(jí)配：試樣中小于0.5mm的土粒占60%即j60=0.5mm。1.3相對(duì)地質(zhì)年代的劃分依據(jù)：地殼運(yùn)動(dòng)、生物演變。1.4地殼運(yùn)動(dòng)的形成：水平運(yùn)動(dòng)（為主）、垂直運(yùn)動(dòng)。巖層產(chǎn)狀：巖層在空間位置上的狀況。巖層產(chǎn)狀三要素：走向、傾向、傾角。巖層產(chǎn)狀表示方法：方位表示法。巖層的接觸關(guān)系：整合接觸平

3、行不整合與角度不整合接觸火成接觸斷層接觸褶曲：巖層的一個(gè)彎曲，它是巖層塑性變形的結(jié)果。褶曲形成：擠壓。褶曲基本類型：背斜、向斜。"直立褶曲褶曲的分類：在橫剖面上斜歪褶曲'倒轉(zhuǎn)褶曲'平臥褶曲斷裂構(gòu)造：巖石受力作用超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)巖石所發(fā)生的破裂。線形褶曲:短軸褶曲穹窿構(gòu)造構(gòu)造盆地?cái)嗔褬?gòu)造的分類：裂隙、斷層。裂隙：是巖層沒(méi)有發(fā)生顯著位移的破裂。裂隙的分類：按成因分為;非構(gòu)造裂隙:構(gòu)造裂隙按形成時(shí)應(yīng)力特點(diǎn)分為：張裂隙，剪裂隙斷層：巖層斷裂后沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)發(fā)生了顯著的位移，這種構(gòu)造叫做斷層。正斷層斷層的分類：據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移情況逆斷層亍推斷層'壓?性斷層張性斷層據(jù)斷層形

4、成的力學(xué)性質(zhì)<扭性斷層壓扭性斷層I、張扭性斷層2.1空隙分類：孔隙、裂隙、溶隙?？紫堵蚀笮〉挠绊懸蛩兀簬r石的密實(shí)程度、顆粒的均勻性、顆粒的形狀、顆粒的膠結(jié)程度。巖石的水理性質(zhì)：溶水性：巖石能容納一定水量的性能。持水性：在重力的作用下，巖石依靠分子引力和毛細(xì)力在其空隙中能保持一定水量的性能。給水性：各種巖石飽水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。透水性：巖石允許水流通過(guò)的能力。2.2含水層：能夠透過(guò)并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。隔水層：不能透過(guò)并給出水，或透過(guò)和給出水的數(shù)量微不足道的巖層。透水層：允許水流通過(guò)單不含水的巖層構(gòu)成含水層的條件：巖石要具有能容納重力水的空隙。有儲(chǔ)存和聚集地下水的地

5、質(zhì)條件。具有充足的補(bǔ)給來(lái)源。2.3地下水的分類：上層滯水、潛水、承壓水?？紫端?，裂隙水，巖溶水。潛水：飽水帶中第一個(gè)具有自由表面的含水層中的水稱為潛水。潛水的埋藏特點(diǎn)：具有自由表面、在重力作用下由潛水位較高處向潛水位較低處流動(dòng)、動(dòng)態(tài)變化大、易受污染。潛水等水位線圖：決定潛水流向、求潛水的水力坡度、確定潛水的埋藏深度、提供合理的取水位置、推斷含水層巖性或厚度的變化、確定地下水與地表水的相互補(bǔ)給關(guān)系、確定泉水出露點(diǎn)和沼澤化的范圍。承壓水：充滿上下兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水。承壓水的特點(diǎn)：有穩(wěn)定的隔水頂板存在，沒(méi)有自由水面，水體承受靜水壓力，與有壓管道中的水流相似。等水壓線圖的特點(diǎn)：確定流

6、向，確定承壓水水壓面的坡度，確定承壓水位埋深，缺德事承壓水含水層的埋深，確定承壓水頭的大小2.4地下水的補(bǔ)給方式：大氣降水補(bǔ)給、地表水補(bǔ)給、凝結(jié)水補(bǔ)給、含水層之間補(bǔ)給、人工補(bǔ)給。排泄方式：泉水排泄、向地表水排泄、蒸發(fā)排泄、不同類型含水層之間排泄。3.2地下水化學(xué)成分的性質(zhì)：總含鹽量與總?cè)芙夤腆w，氫離子濃度，硬度，侵蝕性CO2總?cè)芙夤腆w（TDS:通常在105110溫度下將水樣蒸干后所得干涸殘余物的總量。TDS=總鹽量一1/2HCO3-硬度急硬度：地下水中所有暫時(shí)硬度：將沸水加熱"久硬度：水沸騰后仍Ca2七M(jìn)g2胸子的總含量。至沸騰后，由于形成碳酸鹽沉淀而失去的那一部分Ca2士Mg2的數(shù)

7、量留在水中的Ca2士Mg24含量。侵蝕性CO2:這部分游離的、將消耗于溶解碳酸鹽的CO?。RrHSMhcosq：t庫(kù)爾洛夫式：Br0.002H2S0.01M15t18CCa73Mg10將毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)大于10%勺陰離子按由大到小的次序排列在分子的位置，以同樣辦法將陽(yáng)離子排在分母位置上，水中的總?cè)芙夤腆w（M和特殊元素則以g/L為單位依次排列與公式之前。3.3地下水化學(xué)成分在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各種作用：溶濾作用、濃縮作用、離子的交替和吸收作用、脫硫酸作用、脫碳酸作用。3.4垂直地下水取水構(gòu)筑物類型：潛水完整井：鑿井至潛水含水層底板（隔水層），水流從井的四周流入井內(nèi)。潛水非完整井：鑿井未至潛水含水層底板，

8、地下水可以從井底及井的四周流入井內(nèi)承壓完整井：鑿穿承壓含水層頂板，并穿透整個(gè)含水層到隔水底板，水流從四周流入井內(nèi)。承壓非完整井：鑿穿承壓含水層的頂板后僅穿透一部分含水層，地下水可以從井的四周流入井內(nèi)。裘布衣公式：計(jì)算Qs、K潛水完整井:承壓完整井:H2-h22H-ss.RigrQ=2.73KMHrh=2.73KigRrQ=1.36K=1.36KRigrMsRigrK滲透系數(shù)H潛水含水層厚度h井內(nèi)動(dòng)水位至含水層底板的距離r井半徑，管井過(guò)濾器半徑R-影響半徑M承壓含水層厚度s承壓井抽水時(shí)井內(nèi)的水位下降值4.3泰斯公式：S=QW（u）=0.183Q1g2.25at4二TTr24.4水位地質(zhì)參數(shù)：滲透

9、系數(shù)（KO:是表示含水層滲透性能的參數(shù)。導(dǎo)水系數(shù)（T）:是表示含水層導(dǎo)水能力大小的系數(shù)。釋水系數(shù)（呻）：?jiǎn)挝幻娣e的承壓含水層柱體，在水頭降低1m時(shí)，釋放的水體水位傳導(dǎo)系數(shù)a=T表示含水層中水位傳導(dǎo)速度的參數(shù)。影響半徑（R）:是表示含水層補(bǔ)給條件的參數(shù)。利用非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)資料配線法、直線圖解法、恢復(fù)水位法、拐點(diǎn)法求參數(shù)的步驟1配線法：在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制W（P）-0的標(biāo)準(zhǔn)曲線。 在另一張模數(shù)相同的透明雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制實(shí)測(cè)的s-t/r2曲線。 將實(shí)測(cè)曲線置于標(biāo)準(zhǔn)曲線上，在保持對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸彼此平行的條件下相對(duì)平移，直至兩曲線重合為止。 任取一匹配點(diǎn)（在曲線上或曲線外均可），記錄匹配點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值：.

10、1tW（H）一、s、n，代入Theis公式分別計(jì)算出有關(guān)參數(shù)。r直線圖解法：根據(jù)觀測(cè)井資料在半對(duì)數(shù)紙上做s-t圖線（t取對(duì)數(shù)尺度）。 將s-t圖線的直線部分延長(zhǎng)，交縱坐標(biāo)得s0，交橫坐標(biāo)得t0。求直線的斜率m由于lg?=1所以一個(gè)對(duì)數(shù)周期相應(yīng)的降深s就是斜率mQ竺r2用T=0.183式計(jì)算T值，用a=0.455r2*10m或a=0.455計(jì)算a值和"mt0恢復(fù)水位法： 根據(jù)水位恢復(fù)列s-虹計(jì)算表t在半對(duì)數(shù)紙上作s-L一-的直線。 t求直線斜率m=s_Q根據(jù)T=0.183計(jì)算T值。.”：s拐點(diǎn)法：1. 在半對(duì)數(shù)格紙上繪制實(shí)測(cè)的s-t曲線。用外推法確定最大降深smax拐點(diǎn)降深si=1/2

11、smax,并確定ti做拐點(diǎn)i處的切線，確定切線斜率mf(r/B)=2.3si/mi,查表算出r/B的值B=r/(r/B),T=0.183Qe(加/mi,a=Br/2ti5.1沖積物：河流沉積作用形成的堆積物沖積物特點(diǎn)：分選好、磨圓好、孔隙大、透水性強(qiáng)。河谷階地：由于河床的下切作用而形成的階地河谷階地的形成：地殼的間歇性上升和河流的作用共同形成。河谷階地類型：上游的侵蝕階地、中游的基座階地、下游的沉積階地。洪積物：由洪流形成的沉積物叫洪積物 洪積物特點(diǎn)：物質(zhì)成分單一，不同沖溝洪積物巖性差別大；分選性差；磨圓度低，一般為次圓狀及次棱角狀；層理不發(fā)育；不具二元結(jié)構(gòu)而呈多元結(jié)構(gòu)。沖洪積扇中的地下水的特

12、點(diǎn)：補(bǔ)給-徑流帶，潛水深埋帶潛水溢出帶，鹽分過(guò)渡帶垂直交替帶，鹽分堆積帶，下泄帶。風(fēng)化裂隙水的特點(diǎn)：一般為潛水，水量不大，動(dòng)態(tài)變化大，層狀分布。5.7巖溶形成的條件：巖石的可溶性；巖石的透水性；水的侵蝕性；水的流動(dòng)條件。巖溶水的特點(diǎn)：富水性一般較強(qiáng)富水性、透水性不均勻接受補(bǔ)給能力強(qiáng)徑流可以是滲流也可以是管道流排泄較集中動(dòng)態(tài)變化大水質(zhì)受污染。7.1勘察階段的劃分：初勘，詳勘勘察內(nèi)容：水文地質(zhì)測(cè)繪，物探，鉆探，抽水試驗(yàn)，地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)單孔穩(wěn)定流抽水的主要任務(wù)：1. 測(cè)定含水層的鉆孔涌水量，及其與水位下降的關(guān)系，確定單位降深涌水量與最大涌水量。2. 確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)確定影響半徑的大小確定降落

13、漏斗的形狀及其擴(kuò)展情況。技術(shù)要求(詳見(jiàn)課本p187-188)抽水試驗(yàn)層次及試驗(yàn)段的確定抽水試驗(yàn)井水位下降值和下降次數(shù)的確定抽水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定連續(xù)時(shí)間的確定抽水試驗(yàn)的測(cè)量要求2.1水系：河流的干流及其全部支流構(gòu)成脈絡(luò)相通的河流系統(tǒng)。中泓線：河道個(gè)橫斷面表面最大流速點(diǎn)的連線。流域：匯集地面水和地下水的區(qū)域。分水線：當(dāng)?shù)匦蜗騼蓚?cè)傾斜，使雨水分別匯集到兩條不同的河流中去，這一地形上的脊線起著分水的作用，是相鄰兩流域的界線。出口斷面：閉合流域：地面分水線與地下分水線重合，河床切割較深。流量Q單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)河流過(guò)水?dāng)嗝娴乃?。徑流總量W在一定時(shí)段內(nèi)通過(guò)河流過(guò)水?dāng)嗝娴目偹?。W=QT徑流模數(shù)M單位流域面積F

14、(km2)上平均產(chǎn)生的流量Qm=咋。徑流深度R:將計(jì)算時(shí)段內(nèi)的徑流總量，均勻分布于測(cè)站以上的整個(gè)流域面積上，此時(shí)得到的平均水層深度。R=W1000FR徑流系數(shù)a:同一時(shí)段內(nèi)流域上的徑流深度與降水量之比值。:.=P2.3地面徑流的形成過(guò)程：降水過(guò)程蓄滲過(guò)程坡比漫流過(guò)程河槽集流過(guò)程地面徑流影響因素：氣象因素流域下墊面因素人為因素2.4閉合流域水量平衡方程式：P-流域平均降水量E流域平均蒸發(fā)量p-V=R-E-V2Vi時(shí)段開(kāi)始時(shí)流域蓄水量P=R+E土AV(士AV=V2-V1)V2時(shí)段末流域畜水量r出口斷面徑流量Po=R°E。Po=''P流域多年平均降水量n11nRoR流域多年

15、平均徑流量n11nE°=寸酬域多年平均蒸發(fā)量n12.5水位：河流斷面某時(shí)刻的水位為該時(shí)刻斷面上的水面高程。3.2頻率：在具體重復(fù)的試驗(yàn)中，某隨機(jī)事件A出現(xiàn)的次數(shù)(頻數(shù))m與試驗(yàn)總次數(shù)n的比值，即WA=mn概率：隨機(jī)事件在客觀上出現(xiàn)的可能性，即該事件的發(fā)生率，亦稱機(jī)率。累積頻率：等于及大于或等于及小于某水文要素出現(xiàn)的可能性年頻率：每年取一個(gè)最大代表值組成隨機(jī)樣本系列，樣本的容量n為年數(shù)，由該樣本所得的頻率稱為年頻率。年頻率：每年取多個(gè)代表值組成隨機(jī)樣本系列，樣本的容量s為次數(shù)，由該樣本所得的頻率稱為次頻率。1設(shè)計(jì)頻率(p):研究洪峰流量、洪水位、暴雨時(shí)，P<50%,T=-研究枯水

16、位流量，枯水P，_1位時(shí),P>50%,T=。1-P重現(xiàn)期：某事件出現(xiàn)一次所需長(zhǎng)期平均間隔年限(T)或多少年一遇。3.3經(jīng)驗(yàn)頻率曲線： 繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的步驟：將實(shí)測(cè)資料按其數(shù)值大小遞減排序計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率P=缶100%以流量為縱坐標(biāo)，累積頻率為橫坐標(biāo)點(diǎn)圖。 過(guò)點(diǎn)群中間繪制一條光滑曲線。XiflX2f2Xnfnx=3.4均值X：加權(quán)平均法：fi+f2+，+fnfi,f2fn為頻率算術(shù)平均法：XXXini4意義：反映隨機(jī)變量的平均水平，能代表整個(gè)隨機(jī)變量系列的水平高低，故也稱數(shù)學(xué)期望。Z(X-X)均方差s：總體：s=vn樣本：s=2n-1意義：反映實(shí)測(cè)系列中各個(gè)隨機(jī)變量離均差的平均情況。s_i(

17、Xi-X2_怔(Kiif變差系數(shù)CV:Vxx'n"EiX意義：系列中每一項(xiàng)對(duì)均值的平均離差。-33x-X-Ki-i3偏態(tài)系數(shù)CS：樣本：CS=33n'3sn'3Cv意義：表示s每變化一個(gè)單位時(shí)，系列偏斜了多少表示系列的方向：CS=0,對(duì)稱分布、CS>0正偏分布、CS<0負(fù)偏分布。表示系列的偏斜程度，|CS|越大，偏的越狠。設(shè)計(jì)值Xp:Xp=X(i+Cve)3.5理論頻率曲線：用數(shù)學(xué)形式確定的，符合經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)分布規(guī)律的曲線。繪制理論頻率曲線步驟：由實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算X、cv；確定cs；求不同P的離均系數(shù)中P由pCV+i=Kp,求KP由Xp=KpX,求不同

18、P的Xp在海森概率格紙上以P為橫坐標(biāo)，xp為縱坐標(biāo)，目估并繪制一條光滑的曲線。3.7經(jīng)驗(yàn)適線法步驟： 將審核過(guò)的水文資料按遞減順序排列，利用公式p=%乂i00%計(jì)算各隨機(jī)變量的經(jīng)驗(yàn)頻率，并點(diǎn)繪與概率格紙上。 計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)x、CV;假定CS；確定線形根據(jù)Cs、R查離均系數(shù)值表計(jì)算理論頻率曲線縱坐標(biāo)，繪制理論頻率曲線。觀測(cè)理論頻率曲線是否符合經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)的分布趨勢(shì)，若基本符合點(diǎn)群分布趨勢(shì)，則統(tǒng)計(jì)參數(shù)即為對(duì)總體的估計(jì)值，可以在圖上查出設(shè)計(jì)頻率的水位特征值。否則，根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)頻率曲線的影響，標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)調(diào)整統(tǒng)計(jì)參數(shù)重新適線。 理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線吻合。 按規(guī)范定出設(shè)計(jì)頻率，求出設(shè)計(jì)值。"

19、建立變量間的最佳配合線3.8相關(guān)分析的內(nèi)容：計(jì)算相關(guān)系數(shù)r相關(guān)分析應(yīng)注意的問(wèn)題：首先應(yīng)分析論證變量間存在關(guān)系或具有相關(guān)條件須有10年以上的同期觀測(cè)資料相關(guān)系數(shù)|r|>0.8,且回歸線誤差Sy不大于均值的10%15%相關(guān)分析成果才認(rèn)為可以使用。 插補(bǔ)資料時(shí)，如遇無(wú)實(shí)測(cè)點(diǎn)控制的外延部分應(yīng)慎重，應(yīng)避免輾轉(zhuǎn)相關(guān)。 相關(guān)方程不可逆。相關(guān)分析計(jì)算：詳見(jiàn)教材Page77-【例3.11】4.2年徑流量：一年內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的水量，稱為該斷面以上流域的年徑流量。設(shè)計(jì)年徑流量的推求方法： 具有長(zhǎng)期實(shí)測(cè)資料，設(shè)計(jì)年徑流量的推算n芝20：頻率分析。 資料不足情況下設(shè)計(jì)年徑流量的推算104n玄20:相關(guān)分析延長(zhǎng)

20、至20年以上，利用徑流資料展延系列頻率分析-一利用降水資料展延系列缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流量的推算"以求:UpQ4.3模型,年徑流量設(shè)計(jì)年徑流量代表年法推求年徑流量的年內(nèi)分配，是從實(shí)測(cè)資料中選取某一年的徑流年內(nèi)分配作為設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配，即按此模型計(jì)算，稱為代表年法。K=,Qip=KQid（同倍比放大）°QdQp：洪水：流域內(nèi)的暴雨或大面積的降雨產(chǎn)生的大量地面水流,在短期內(nèi)匯入河槽，使河4.4中流量驟增，水位猛漲，河槽水流成波狀下泄，這種徑流稱為洪水。設(shè)計(jì)洪水：根據(jù)洪水特征值擬定的一次洪水過(guò)程線和洪水組成。設(shè)計(jì)洪水三要素：洪峰流量、洪水過(guò)程線、洪水總量。特大值：Kn=9芝2（是平均值2倍或2倍以上為特大值）QnT=T2-T11T：特大值重現(xiàn)期重現(xiàn)期：,T2：實(shí)測(cè)資料最晚年份T1：調(diào)查或考察資料的最早年份4.5枯水徑流的影響因素：流域的水文地質(zhì)條件和流域面積大小、人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。5.1降水：大氣水到達(dá)地面的過(guò)程。降水三要素：降水量（用降落在不透水平面上的雨水的深度來(lái)表示）降水歷時(shí)（降水所經(jīng)歷的時(shí)間）降水強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)的降水量）5.2流域平均降水量的計(jì)算方法：算術(shù)平均法:Pf1_1n_RP2"nPinn1加權(quán)平均法:Pf1&q