吉林大學(xué)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章地球上的水及其循環(huán)1、水文循環(huán)的定義：大氣水、地表水、地殼巖石空隙中地下水之間的水分交換。、水文循環(huán)的分類:壞、按循環(huán)路徑不同：大循環(huán)(海-陸)與小循環(huán)(海-海、陸-陸)2、按時空尺度不同：全球水文循環(huán)，流域水文循環(huán)、水-土-生系統(tǒng)水文循環(huán)、水文循環(huán)的運(yùn)動規(guī)律海洋的蒸發(fā)量大于降水量陸地的降水量大于蒸發(fā)量大陸輸入水汽量與輸出水汽量基本平衡4、影響水文循環(huán)的氣象因素主要包括：氣溫、氣壓、濕度、蒸發(fā)、降水絕對濕度(m或e):某一時刻空氣中的水汽含量g/m3相對濕度(r):空氣中水汽含量的飽和程度；r=(e/E)xlOO%或r=(m/M)x100%降水量(x):定時間內(nèi)，

2、降落在平地上的降水所集成的水層厚度，(mm);降水強(qiáng)度：每分鐘內(nèi)的降水量，暴雨0.5mm/分；徑流：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流動的水流。第二章巖石中的空隙和水空隙:巖、土中各種類型孔隙的總稱。孔隙:顆粒及顆粒集合體之間的空隙。裂隙：巖石在各種應(yīng)力作用下破裂變形產(chǎn)生的空隙。溶穴：可溶的沉積巖在地下水溶蝕下產(chǎn)生的空隙。有溶孔、溶隙、溶洞等三種主要類型的含水介質(zhì)比較：1、連通性孔隙介質(zhì)最好，其它較差2、空間分布孔隙介質(zhì)分布均勻，裂隙不均勻，溶穴極不均勻孔隙大小均勻，裂隙大小懸殊，溶穴極懸殊、孔隙比率孔隙介質(zhì)最大，裂隙最小、空隙滲透性孔隙介質(zhì)，各向同性；裂隙與溶穴，各向異性。造成空隙

3、介質(zhì)上述差異的主要原因是沉積物形成和空隙形成的環(huán)境與水有關(guān)的巖土性質(zhì)：容水度：巖石完全飽水時所容納的水的體積與巖石總體積的比值。給水度：當(dāng)?shù)叵滤幌陆狄粋€單位高度時，單位水平面積巖石柱體，在重力作用下釋放出水的體積。單位面積巖石柱體釋出水體積v卩=gx100%巖石的總體積V持水度：重力釋水后單位體積巖石中所能保持的最大水體積。巖石保持水的體積Vr巖石的總體積Vx100%巖石中水的存在形式如下：巖石骨架地殼巖石中水L巖石空隙結(jié)構(gòu)水結(jié)晶水沸石水結(jié)合水（礦物表面結(jié)合水）強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水液態(tài)水固態(tài)水氣態(tài)水重力水毛細(xì)水第三章地下水的賦存廣義地下水：地表以下巖石空隙中的水（包氣帶、飽水帶中的水）狹義地下水

4、：地表以下飽水帶巖層空隙中的水重力水。地下水按綜合特征分類分類依據(jù)：埋藏條件（賦存部位）含水介質(zhì)的類型（賦存空間）分類類型：埋藏條件分三類，含水介質(zhì)分三類，共九類。如下表孔隙水裂隙水巖溶水包氣帶水孔隙上層滯水裂隙上層滯水巖溶上層滯水潛水孔隙潛水裂隙潛水巖溶潛水承壓水孔隙承壓水裂隙承壓水巖溶承壓水1、潛水：飽水帶中第一個具有自由表面且有一定規(guī)模的會水層中的重力水。潛水等水位線圖的作用：確定潛水的流向（即高水位低水位）;判斷地表水與潛水的補(bǔ)給關(guān)系（繪制河流附近潛水等水位線圖）；確定潛水的埋藏深度（某點(diǎn)地面標(biāo)高潛水位）；確定引水工程位置（取水井應(yīng)布置在地下水流匯集地方,截水溝布置在垂直流向方向）；推

5、斷含水層巖性和厚度變化（透水性越弱，等水位線越密；含水層厚度越大，等水位線越疏）；確定泉水出漏點(diǎn)和沼澤化的范圍（出現(xiàn)在潛水位和地形等高線相等處）確定水力坡度水力坡度=水位差水流距離2、承壓水：充滿于兩個隔水層之間的含水層中的水。等水壓線圖：某一承壓含水層測壓水位相等的各點(diǎn)的連線構(gòu)成的圖。等水壓線圖的作用確定承壓水的流向（即高水位低水位）確定水力坡度（水頭差比水流距離）定性判斷含水層的厚度與滲透性的變化確定潛水與承壓水的相互關(guān)系（與潛水等水位線繪在一張圖上判斷）貯水系數(shù)：承壓含水層測壓水位下降一個單位深度，單位水平面積會水層釋出水的體積。給水度：潛水位下降一個單位深度，單位水平面積巖石柱體，在重

6、力作用下釋出水的體積。3、上層滯水：包氣帶中弱透水層之上積聚的具有自由水面的重力水。第四章地下水運(yùn)動的基本規(guī)律達(dá)西定律：通過多次實(shí)驗(yàn)得出：出水端的流量Q與砂柱、測壓管水頭之間的關(guān)系為：Q=KcdQ滲透流量；w一柱橫斷面積；h水頭損失（m）;L滲流途徑;K滲透系數(shù)參看下圖(Fo斷面】一斷面一Q滲透流量；w過水?dāng)嗝妫ㄉ爸鶛M斷面積）；h-水頭損失（上下過水?dāng)嗝娴乃^差）；L滲透途徑（上下過水由水力學(xué)中水動力學(xué)基本原理：IJ水力梯度hydraulicgradient由上式可以得出Q=KI3滲透流速:V=Kl這是達(dá)西定律的另一表達(dá)形式，滲透流速與水力梯度的一次方成正比，即線性滲透定律，K為其線性比例系數(shù)

7、，稱滲透系數(shù)。水力梯度：是沿滲流途徑上的水頭損失與相應(yīng)的滲流長度之比，即I=-dh/dn（n為等水頭面（線）的外法線方向，也是水頭降低的方向）。滲透系數(shù);水力梯度1=1時的滲透流速（V=KI）。第五章毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象:將細(xì)小的玻璃管插入水中，水會在管中上升到一定的高度才停止，這便是固、液、氣、三相界面上產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)負(fù)壓:水在孔隙中經(jīng)常形成凹形彎液面，產(chǎn)生的表面附加壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)作用于液面的方向相反，習(xí)慣上稱之為毛細(xì)負(fù)壓。第六章地下水的化學(xué)組分及其演變1、地下水的主要離子成分:地下水中分布最廣、含量最多的離子共七種：氯離子、硫酸根離子、重碳酸根離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、及鎂離子。2、

8、地下水主要離子的賦存規(guī)律：溶解性總固體：溶解性總固體是指溶解在水中的無機(jī)鹽和有機(jī)物的總稱（不包括懸浮物和溶解氣體等非固體組分），用縮略詞TDS（也可以稱之為礦化度表示。一般情況下，隨著TDS的變化，地下水中主要離子成分也隨之發(fā)生變化。低TDS水中，常以重碳酸根離子及鈣離子、鎂離子為主；高TDS水中，以氯離子及鈉離子為主；TDS中等的水中，陰離子常以硫酸根離子為主，陽離子則可以是鈉離子，也可以是鈣離子。3、地下水化學(xué)成分形成作用溶濾作用：在水和巖土相互作用下，巖土中一部分物質(zhì)轉(zhuǎn)入地下水中，這就是溶濾作用。（其結(jié)果是巖土失去一部分可溶物質(zhì)，地下水則補(bǔ)充了新的組分）一個地區(qū)經(jīng)受溶濾愈強(qiáng)烈，持續(xù)時間愈

9、長久，地下水的TDS愈低，愈是以難溶離子為其主要成分。濃縮作用：地下水在蒸發(fā)排泄條件下，水分不斷失去，鹽分相對濃集，而引起的一系列地下水化學(xué)成分的變化過程。（其結(jié)果是高礦化度，以易溶離子為主的地下水）脫碳酸作用：水中二氧化碳隨溫度升高及壓力降低而減小，一部分二氧化碳便成為游離二氧化碳從水中逸出，這就是脫碳酸作用。（其結(jié)果是碳酸鈣及碳酸鎂沉淀析出，地下水中重碳酸離子及鈣離子、鎂離子減少，TDS降低，深部地下水上升成泉，泉口往往形成鈣化）脫硫酸作用：在還原環(huán)境中，當(dāng)有有機(jī)質(zhì)存在時，脫硫酸細(xì)菌促使硫酸根離子還原為硫化氫。陽離子交替吸附作用：一定條件下，巖土顆粒將吸附地下水中某些陽離子，而將原來吸附的

10、部分陽離子轉(zhuǎn)為地下水中組分，這就是陽離子交替吸附作用。粘土及粘土類最易發(fā)生交替吸附作用，而在致密的結(jié)晶巖中，不會發(fā)生這種作用?；旌献饔茫撼煞植煌膬煞N水混合在一起，形成化學(xué)成分不同的地下水，便是混合作用。（其結(jié)果是可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成化學(xué)類型完全不同的地下水）溶濾水:富含二氧化碳與氧氣的滲入成因的地下水，溶濾它所流經(jīng)的巖土而獲得其主要化學(xué)成分，這種水稱之為溶濾水。4、地下水化學(xué)成分分析及其圖示分析方式：1）簡分析：用于了解區(qū)域地下水化學(xué)成分的概貌，分析項(xiàng)目少，精度要求低，簡便快捷，成本不高，技術(shù)上容易掌握。2）全分析：分析項(xiàng)目多，精度要求高。通常在簡分析的基礎(chǔ)上選擇有代表性的水樣進(jìn)行全分析，

11、以較全面的了解地下水的化學(xué)成分。3）專門分析:為配合專門的任務(wù)而進(jìn)行的分析。水分析成果的表示方法：1）離子毫克數(shù)表示法：每升水中所含離子的毫克數(shù)；2）離子毫克當(dāng)量數(shù)表示法；3）離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)；4）庫爾洛夫式表示法：以數(shù)學(xué)分式的形式表示水的化學(xué)成分的方法。凡是毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)大于10%的離子均列入分式。從大到小的順序在分子的位置上排列陰離子，分母位置上排列陽離子，百分含量值放在離子的右下角，若右下角為原子數(shù)占據(jù)時，則將原子數(shù)移至右上角。分式前為特殊成分，氣體成分，礦化度M（g/L）,含量在離子右下角。分式后為水溫to分類與圖示方法：舒卡列夫分類：根據(jù)地下水中六種主要離子（鉀合并于鈉中）及礦化度

12、劃分的。含量大于25%毫克當(dāng)量的陰離子和陽離子進(jìn)行組合，共分成49型水，每型以一個阿拉伯?dāng)?shù)字作為代號，按礦化度有劃分為4組：A組礦化度小于1.5g/L，B組1.5-10g/L，C組10-40g/L，D組大于40g/L。舒卡列夫分類圖表超過25%毫克當(dāng)HCHC03+SHCO3+SO4HCO3+SOSO4+Cl量的離子0304+ClCl4ClCa181522293643Ca+Mg291623303744Mg3101724313845Na+Ca4111825323946Na+Ca+Mg5121926334047Na+Mg6132027344148Na7142128354249第七章地下水的補(bǔ)給與排泄

13、1、地下水的補(bǔ)給來源：大氣降水、地表水、凝結(jié)水、來自其他含水層的或含水系統(tǒng)的水等天然補(bǔ)給；灌溉回歸水、水庫滲漏水，以及專門性的人工補(bǔ)給。2、地下水的排泄：地下水通過泉、向地表水泄流、土面蒸發(fā)、葉面等方式實(shí)現(xiàn)天然排泄；通過井孔、排水渠道、坑道等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)人工排泄。泉是點(diǎn)排泄，各種分類形成不同泉的特點(diǎn)傳統(tǒng)分類：將泉分為上升泉和下降泉上升泉是承壓水的排泄、下降泉是潛水或上層滯水的排泄。傳統(tǒng)分類存在弊端，根據(jù)出露原因可以將泉分為以下五類（1）侵蝕泉;單純由于地形切割地下水面而出露，包括切割潛水含水層（下）及揭露承壓水隔水頂板（上）。（2）接觸泉：地形切割使相對隔水底板出露，地下水從含水層與隔水底板接觸

14、處出露。（下）（3）溢流泉;水流前方出現(xiàn)相對隔水層，或下伏相對隔水底板抬升時，地下水流動受阻，溢流地表。（下）（4）斷層泉：地形面切割導(dǎo)水?dāng)嗔眩瑪嗔褞y壓水位高于地面時出露成泉。（上）（5）接觸帶泉：巖脈或巖漿巖侵入體與圍巖的接觸帶，地下水沿冷凝收縮形成的導(dǎo)水通道出露。（上）第九章地下水的動態(tài)與均衡地下水動態(tài)：地下水各種要素（水位、水量、水化學(xué)成分、水溫等）隨時間的變化，稱為地下水動態(tài)。地下水均衡：某一地區(qū)在某一段時間內(nèi)，地下水水量（鹽量、熱量）收支狀況。均衡表達(dá)式；A-B=Z收入項(xiàng)（A）包括：大氣降水量（X）、地表水流入量（Y1）、地下水流入量（W1）、水汽凝結(jié)量（Z1）。支出項(xiàng)（B）包括：

15、地表水流出量（丫2）、地下水流出量（W2）、騰發(fā)量（Z2）。均衡期水的儲存量變化為Aw,包括：地表水變化量V,包氣帶水變化量m,潛水變化量h,承壓水變化量PheX-（Y2-Yi）-（W2-W1）-（Z2-Zi）=V+m+MAh+MeAhe地下水動態(tài)的影響因素：分為兩類：一類是地下水諸要素（水量、鹽量、熱量、能量等）本身的收支變化，即外界激勵（輸入）因素；另一類是影響激勵（輸入）響應(yīng)（輸出）關(guān)系的轉(zhuǎn)換因素（影響地下水動態(tài)曲線具體形態(tài)的因素）；后者主要是地質(zhì)因素。影響因素有：氣象因素、水文因素、其他因素（地震、固體潮、潮汐、外部載荷）、人為因素等。第十章孔隙水孔隙水：指存在于疏松巖層孔隙中的地下水

16、。洪積物中的地下水水文地質(zhì)分帶：洪積扇具有一定規(guī)律的沉積結(jié)構(gòu)，根據(jù)其中地下水在埋藏、分布、水位、水質(zhì)、水量等各方面不同特點(diǎn)，分三個水文地質(zhì)帶。頂部徑流帶（地下水深埋帶、鹽分溶濾帶）地勢高，潛水埋深大；b地形坡度大，因而水力坡度大，徑流強(qiáng)，水平排泄；c降水、地表水和山區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給，動態(tài)變化大；強(qiáng)透水地層；化學(xué)成分以溶濾作用為主，HC03Ca型水中部溢出帶（鹽分過路帶）因地形變緩、顆粒變細(xì)、透水性變差，地下水徑流受阻，潛水雍高而接近地表，形成泉或沼澤；水平和垂直排泄；接受降水與上游潛水的補(bǔ)給，動態(tài)變化?。籨出現(xiàn)粘性土或夾層，滲透性減小；e由于蒸發(fā)，TDS增大，HCO3-SO4或SO4-HCO3

17、尾部垂直交替帶（地下水下沉帶、鹽分堆積帶）a由于蒸發(fā)和地表水的排泄，潛水埋深增大；b垂直排泄為主；c.上部潛水接受降水補(bǔ)給，下部承壓水接受前兩個帶補(bǔ)給d以粘性土為主，K很??；e.上部潛水濃縮作用強(qiáng)，TDS增大，SO4-C1或C1-SO4;下部承壓水水質(zhì)相對好，水量大。總體規(guī)律由山口向平原（盆地），由于水動力條件控制著沉積作用，洪積扇顯示良好的地貌巖性分帶：地貌上坡度由陡變緩，巖性上由粗變細(xì)。從而決定了巖層透水性由好到差，地下水位埋深由大到小，補(bǔ)給條件由好到差；隨之，排泄由徑流為主轉(zhuǎn)化到以蒸發(fā)為主，水化學(xué)作用由溶濾到濃縮，礦化度由小到大，水化學(xué)類型產(chǎn)生相應(yīng)變化；地下水位的變動也由大到小。第十一章

18、裂隙水裂隙水：賦存于堅硬巖石裂隙中的地下水。成巖裂隙水成巖裂隙成巖過程中形成a沉積巖中的脫水收縮裂隙b巖漿巖中的冷凝收縮裂隙成巖裂隙特點(diǎn)a不隨深度增加而數(shù)量減少或消失-般為張性裂隙裂隙的連通性好，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育的玄武巖成巖裂隙水特點(diǎn)層狀、脈狀和帶狀潛水，上覆有粘性土覆蓋時可成為承壓水水質(zhì)好，HC03型水水量豐富，可作為重要的供水水源。（如內(nèi)蒙一帶）風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙風(fēng)化作用形成a分布于基巖表層，隨深度增加數(shù)量減少或消失b發(fā)育程度受巖性、氣候、地形控制密度大，密集均勻-般為張性裂隙，特別是卸荷減壓裂隙地帶風(fēng)化裂隙水特點(diǎn)埋藏淺，分布廣，但含水層厚度和規(guī)模不大層狀裂隙潛水，水位、水量隨季節(jié)變化大c就地補(bǔ)給就地排泄，旱季泉流量減小或干枯d.水量小,HC03型淡水構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙構(gòu)造變動產(chǎn)生a