地下水動力學(xué)知識點總結(jié)

1、基本問題序號章簡述題答 案11試分析在相同條件下進(jìn)行人工回灌時，承壓含水層和潛水含水層的貯水能力的大小。潛水含水層的貯水能力可表示為Q=mDHF；承壓含水層的貯水能力可表示為Q=m*DHF；式中Q含水層水位變化時DH的貯水能力，DH水位變化幅度；F地下水位受人工回灌影響的范圍。從中可以看出，因為承壓含水層的彈性釋水系數(shù)m*遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于潛水含水層的給水度m，因此在相同條件下進(jìn)行人工回灌時，潛水含水層的貯水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于承壓含水層的貯水能力。21等水位線的疏密程度可以反映出哪些水文地質(zhì)條件? 由達(dá)西定律Q=KJH可以知，在含水層的單寬流量Q保持不變時，等水位線的密集表示水力坡度J大，反映含水層滲透系數(shù)較

2、小或含水層厚度較大；等水位線的稀疏表示水力坡度J小，反映含水層滲透系數(shù)較大或含水層厚度較小。31流網(wǎng)的性質(zhì)包括哪些？在各向同性介質(zhì)中，流線與等水頭線處處垂直，流網(wǎng)為正交網(wǎng)格。在均質(zhì)各向同性介質(zhì)中，流網(wǎng)中每一網(wǎng)格的邊長比為常數(shù)。若流網(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)格的流量不同。若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(jìn)入另一個介質(zhì)時則變成曲邊矩形。42有入滲時，潛水面的形狀及河渠間分水嶺的移動規(guī)律53潛水井流的運動特征潛水井流特征： 流線與等水頭線都是彎曲的曲線，井壁不是等水頭面，抽水井附近存在三維流，井壁內(nèi)外存在水頭差值； 降

3、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，稱為潛水含水層的遲后效應(yīng)63承壓含水層中井流的運動特點承壓水井流特征：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，成虛擬狀態(tài)變化，但導(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。73穩(wěn)定井流與非穩(wěn)定井流的區(qū)別穩(wěn)定井流中，當(dāng)無垂向補給時，地下水流向井的過程中任一斷面

4、的流量都相等，并等于抽水井流量，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。83穩(wěn)定井流的形成條件存在補給且補給量等于抽水量?？赡苄纬傻叵滤€(wěn)定運動的兩種水文地質(zhì)條件。 有側(cè)向補給的有限含水層中，當(dāng)降落漏斗擴展到補給邊界后，側(cè)向補給量和抽水量平衡時，地下水向井的運動便可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)； 在有垂向補給的無限含水層中，隨降落漏斗的擴大，垂向補給量不斷增大。當(dāng)其增大到與抽水量相等時，將形成穩(wěn)定的降落漏斗和地下水的穩(wěn)定運動93產(chǎn)生水躍的原因水躍：抽

5、水井中的水位與井壁外的水位之間存在差值的現(xiàn)象（seepage face）。井損（well loss）是由于抽水井管所造成的水頭損失。井損的存在：滲透水流由井壁外通過過濾器或縫隙進(jìn)入抽水井時要克服阻力，產(chǎn)生一部分水頭損失Dh1。水進(jìn)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Dh2。井壁附近的三維流也產(chǎn)生水頭差Dh3。通常將（Dh1+Dh2+Dh3）統(tǒng)稱為水躍值.103地下水流向井的穩(wěn)定運動和非穩(wěn)定運動的主要區(qū)別是什么？（1）從流量看，穩(wěn)定井流不同斷面的流量處處相等，都等于抽水井的流量；而任一斷面非穩(wěn)定井流的流量都不相等，沿著地下水流向流量逐漸增大，直至抽水井

6、處為最大（抽水井的出水量）。（2）只要給定邊界水頭和井內(nèi)水頭，就可以確定穩(wěn)定井流抽水井附近的水頭分布，且水頭分布不隨時間發(fā)生變化；非穩(wěn)定井流抽水井附近的水頭分布是隨抽水時間而不斷發(fā)生變化的，例如Theis井流，在抽水初期水頭降速快，1/u=1時達(dá)到最大，之后降速由大減小，最后趨于等速下降。113承壓水井的Dupuit公式的水文地質(zhì)概念模型(1)含水層為均質(zhì)、各向同性，產(chǎn)狀水平、厚度不變（等厚）、，分布面積很大，可視為無限延伸；或呈圓島狀分布，島外有定水頭補給；(2)抽水前地下水面是水平的，并視為穩(wěn)定的；含水層中的水流服從Darcys Law，并在水頭下降的瞬間將水釋放出來，可忽略弱透水層的彈性

7、釋水；（3）完整井，定流量抽水，在距井一定距離上有圓形補給邊界，水位降落漏斗為圓域，半徑為影響半徑；經(jīng)過較長時間抽水，地下水運動出現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)；(4)水流為平面徑向流，流線為指向井軸的徑向直線，等水頭面為以井為共軸的圓柱面，并和過水?dāng)嗝嬉恢?；通過各過水?dāng)嗝娴牧髁刻幪幭嗟?，并等于抽水井的流量?23承壓水井的Dupuit公式的表達(dá)式及符號含義 或 式中，sw井中水位降深，m；Q抽水井流量，m3/d；M含水層厚度，m；K滲透系數(shù)，m/d；rw井半徑，m；R影響半徑（圓島半徑），m。133Theim公式的表達(dá)式若存在兩個觀測孔，距離井中心的距離分別為r1，r2，水位分別為H1，H2，在r1 到r2區(qū)間

8、積分得： 式中 s1、s2分別為r1和r2處的水位降深。它與非穩(wěn)定井流在長時間抽水后的近似公式完全一致。這表明，在無限承壓含水層中的抽水井附近，確實存在似穩(wěn)定流區(qū)。143潛水井的Dupuit公式表達(dá)式及符號含義 式中R潛水井的影響半徑，其含義和承壓水井的相同；hw井中水柱高度，m；sw井中水位降深，m；Q抽水井流量，m3/d；M含水層厚度，m；K滲透系數(shù)，m/d；rw井半徑，m。154定流量抽水時Theis公式的適用條件（水文地質(zhì)概念模型）承壓含水層中單井定流量抽水的數(shù)學(xué)模型是在下列假設(shè)條件下建立的：(1)含水層均質(zhì)各向同性，等厚，側(cè)向無限延伸，產(chǎn)狀水平；(2)抽水前天然狀態(tài)下水力坡度為零；(

9、3)完整井定流量抽水，井徑無限??；(4)含水層中水流服從Darcy定律；(5)水頭下降引起的地下水從貯存量中的釋放是瞬時完成的。164寫出泰斯公式及各項符號的含義；泰斯公式的主要用途是什么？Theiss equation描述無補給的承壓水完整井非穩(wěn)定運動過程中降深與抽水量之間關(guān)系的方程式，亦即式中s抽水井的水位降深，m；Q抽水井的流量，m3/d；T含水層的導(dǎo)水系數(shù)，m2/d；W(u)泰斯井函數(shù)；r到抽水井的距離，m；a含水層的導(dǎo)壓系數(shù)，m2/d；m*含水層的彈性是水系數(shù)；t自抽水開始起算的時間，d。174Theis公式反映的降深變化規(guī)律（1）同一時刻隨徑向距離r增大，降深s變小，當(dāng)r時，s0，

10、這一點符合假設(shè)條件。（2）同一斷面(即r固定)，s隨t的增大而增大，當(dāng)t=0時，s=0，符合實際情況。當(dāng)t時，實際上s不能趨向無窮大。因此，降落漏斗隨時間的延長，逐漸擴展。這種永不穩(wěn)定的規(guī)律是符和實際的，恰好反映了抽水時在沒有外界補給而完全消耗貯存量時的典型動態(tài)。（3）同一時刻、徑向距離r相同的地點，降深相同。184Theis公式反映的水頭下降速度的變化規(guī)律（1）抽水初期，近處水頭下降速度大，遠(yuǎn)處下降速度小。當(dāng)r一定時，s-t曲線存在著拐點。拐點出現(xiàn)的時間（此時u=1）為：。（2）每個斷面的水頭下降速度初期由小逐漸增大，當(dāng)=1時達(dá)到最大；而后下降速度由大變小，最后趨近于等速下降。（3）抽水時間

11、t足夠大時，在抽水井一定范圍內(nèi)，下降基本上是相同的，與r無關(guān)。換言之，經(jīng)過一定時間抽水后，下降速度變慢，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生大致等幅的下降。194Theis公式反映出的流量和滲流速度變化規(guī)律（1）通過不同過水?dāng)嗝娴牧髁渴遣坏鹊?，r值越小，即離抽水井越近的過水?dāng)嗝?，流量越大。反映了地下水在流向抽水井的過程中，不斷得到貯存量的補給。（2）由于沿途含水層的釋放作用，使得滲流速度小于穩(wěn)定狀態(tài)的滲流速度。但隨著時間的增加，又接近穩(wěn)定滲流速度。204Theis公式反應(yīng)的影響半徑在無越流補給且側(cè)向無限延伸的承壓含水層中抽水時，雖然理論上不可能出現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，但隨著抽水時間的增加，降落漏斗范圍不斷向外擴展，自含水層

12、四周向水井匯流的面積不斷增大，水井附近地下水測壓水頭的變化漸漸趨于緩慢，在一定的范圍內(nèi)，接近穩(wěn)定狀態(tài)（似穩(wěn)定流），和穩(wěn)定流的降落曲線形狀相同。但是，這不能說明地下水頭降落以達(dá)穩(wěn)定。214Theis配線法的原理由Theis公式兩端取對數(shù)，得到 二式右端的第二項在同一次抽水試驗中都是常數(shù)。因此，在雙對數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)，對于定流量抽水和標(biāo)準(zhǔn)曲線在形狀上是相同的，只是縱橫坐標(biāo)平移了 距離而已。只要將二曲線重合，任選一匹配點，記下對應(yīng)的坐標(biāo)值，代入(4-10)式（4-11）式即可確定有關(guān)參數(shù)。此法稱為降深-時間距離配線法。同理，由實際資料繪制的s-t曲線和與s-曲線，分別與和W(u)-u標(biāo)準(zhǔn)曲線有相似的形狀。

13、因此，可以利用一個觀測孔不同時刻的降深值，在雙對數(shù)紙上繪出s-t曲線和曲線，進(jìn)行擬合，此法稱為降深-時間配線法。如果有三個以上的觀測孔，可以取t為定值，利用所有觀測孔的降深值，在雙對數(shù)紙上繪出s-實際資料曲線與W（u）- u 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合，稱為降深-距離配線法。224Theis配線法的計算步驟在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制W(u)-1/u或W(u)- u的標(biāo)準(zhǔn)曲線。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/曲線或s-t、s-r2曲線。將實際曲線置于標(biāo)準(zhǔn)曲線上，在保持對應(yīng)坐標(biāo)軸彼此平行的條件下相對平移，直至兩曲線重合為止。 任取一匹配點(在曲線上或曲線外均可)，記下匹配點的對應(yīng)坐標(biāo)值：W（u），(

14、或u)、(或t、r2)，按下式分別計算有關(guān)參數(shù)。s-法：s-t法：s-r法：配線法的最大優(yōu)點是，可以充分利用抽水試驗的全部觀測資料，避免個別資料的偶然誤差提高計算精度。234Theis配線法的缺點（1）抽水初期實際曲線常與標(biāo)準(zhǔn)曲線不符。因此，非穩(wěn)定抽水試驗時間不宜過短(原因是是水有滯后現(xiàn)象，初期流量不穩(wěn)定)。（2）當(dāng)抽水后期曲線比較平緩時，同標(biāo)準(zhǔn)曲線不容易擬合準(zhǔn)確，常因個人判斷不同引起誤差。因此在確定抽水延續(xù)時間和觀測精度時，應(yīng)考慮所得資料能繪出s-t或s-t/r2曲線的彎曲部分以便于擬合。如果后期實測數(shù)據(jù)偏離標(biāo)準(zhǔn)曲線，均可能是含水層外圍邊界的影響或含水層巖性發(fā)生了變化等。244Jacob直線

15、圖解法的有優(yōu)缺點優(yōu)點是既可以避免配線法的隨意性，又能充分利用抽水后期的所有資料。但是，必須滿足u0.01或放寬精度要求u0.05，即只有在r較小，而t值較大的情況下才能使用；否則，抽水時間短，直線斜率小，截距值小，所得的T值偏大，而m*值偏小。254有越流補給的承壓水完整井公式的適用條件（1）越流系統(tǒng)中每一層都是均質(zhì)各向同性，無限延伸的第一類越流系統(tǒng)，含水層底部水平，含水層和弱透水層都是等厚的；（2）含水層中水流服從Darcy定律；（3）雖然發(fā)生越流，但相鄰含水層在抽水過程中水頭保持不變（這在徑流條件比較好的含水層中不難達(dá)到）；（4）弱透水層本身的彈性釋水可以忽略，通過弱透水層的水流可視為垂向

16、一維流；（5）抽水含水層天然水力坡度為零，抽水后為平面徑向流；（6）抽水井為完整井，井徑無限小，定流量抽水。264有越流補給的承壓水完整井公式-Hantush-Jacob公式 其中， 式中s抽水井的水位降深，m；Q抽水井的流量，m3/d；T含水層的導(dǎo)水系數(shù)，m2/d；越流井函數(shù)，不考慮相鄰弱透水層彈性釋水時越流系統(tǒng)的井函數(shù)；B越流因素，m；r到抽水井的距離，m；a含水層的導(dǎo)壓系數(shù)，m2/d；m*含水層的彈性是水系數(shù)；t自抽水開始起算的時間，d。274越流完整井流公式反應(yīng)的降深-時間曲線的形狀（1）抽水早期，降深曲線同Theis曲線一致。這表明越流尚未進(jìn)入主含水層，抽水量幾乎全部來自主含水層的彈

17、性釋水。在理論上和Theis曲線一致。（2）抽水中期，因水位下降變緩而開始偏離Theis曲線，說明越流已經(jīng)開始進(jìn)入抽水含水層。這時，抽水量由兩部分組成：一是抽水含水層的彈性釋水，二是越流補給，因此，越流含水層的降深小于無越流含水層的降深，而且隨增大(即越大)，越流含水層的降深比無越流含水層的降深小得越多。(3)抽水后期，曲線趨于水平直線，抽水量與越流補給量平衡，表示非穩(wěn)定流已轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定流。284越流完整井流公式反映的水頭下降速度越流含水層水位下降速度比無越流含水層慢。與無越流含水層一樣，當(dāng)t足夠大時，在一定的范圍內(nèi)，水位下降速度是相同的。294有一個觀測孔時,越流含水層抽水試驗的單孔拐點法求參

18、步驟 在單對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制s-lgt曲線，用外推法確定最大降深smax，并用（4-43）式計算拐點處降深sp； 根據(jù)sp確定拐點位置，并從圖上讀出拐點出現(xiàn)的時間tp； 做拐點P處曲線的切線，并從圖上確定拐點P處的斜率ip；求出有關(guān)數(shù)值后，查表確定和值； 根據(jù)值求B值：按下式分別計算T和值： 驗證，因為圖解出的smax和sp常有較大的隨意性而引起誤差，所以進(jìn)行驗證是必要的。將所求得的參數(shù)代入越流井流公式，并給出不同的t值，計算理論深降。然后把它同實測降深比較，如果不吻合，則應(yīng)重新圖解計算。304有多個觀測孔時, 越流含水層抽水試驗的多孔拐點法求參步驟 繪每個觀測孔的s-lgt曲線，并從圖上確定每

19、條曲線直線段的斜率近似地代替拐點處的斜率。 根據(jù)各孔的斜率作r-曲線，應(yīng)為一條直線。取該直線的斜率，得： 將r-lgip直線段延長交橫軸于一點，讀得r=0時的（）。，把它代入下式： 將所求得的B、T代入有關(guān)公式，計算出不同觀測孔的拐點處降深： 利用從s-lgt曲線上讀得tp值，然后按下式算出各孔的值： 最后取其平均值。314考慮潛水含水層遲后疏干的Boulton模型的假設(shè)條件是什么?（1）均質(zhì)、各向同性、隔水底板水平的無限延伸的含水層；（2）初始自由水面水平；（3）完整井、井徑無限小，降深s<<H0（含水流初始厚度）的定流量抽水；（4）水流服從Darcy定律；（5）抽水時，水位下降

20、，含水層的水不能瞬時排出，存在著遲后現(xiàn)象。324潛水完整井非穩(wěn)定流抽水時的降深-時間曲線的形狀可以明顯地看到三個階段：第一個階段：抽水早期(也許只有幾分鐘)，降深-時間曲線與承壓水完整井抽水時的Theis曲線一致，主要表現(xiàn)為潛水位下降了。但含水介質(zhì)不能立即通過重力排水把其中的水排出，而只是由于壓力降低引起水的瞬時釋放，即彈性釋水。含水層的反應(yīng)和一個貯水系數(shù)小的承壓含水層相似。一般來說，水流主要是水平運動。第二個階段：降深-時間曲線的斜率減小，明顯地偏離Theis曲線，有的甚至出現(xiàn)短時間的假穩(wěn)定。它反映疏干排水的作用，好象含水層得到了補給，使水位下降速度明顯減緩。含水層的反應(yīng)類似于一個受到越流補

21、給的承壓含水層。但降落漏斗仍以緩慢速度擴展著。第三個階段：這個階段的降深一時間曲線又與Theis曲線重合。說明重力排水已跟得上水位下降，遲后疏干影響逐漸變小，可以忽略不計。抽水量來自重力排水，降落漏斗擴展速度增大。此時，給水度所起的作用相當(dāng)于承壓含水層的貯水系數(shù)。決定于含水層的條件，這一階段可以從抽水后的幾分鐘到幾天后開始。334Neuman模型的假設(shè)條件Neuman模型是在下列假設(shè)條件下建立的：（1）含水層均質(zhì)各向異性，側(cè)向無限延伸，坐標(biāo)軸和主滲透方向一致，隔水層水平；（2）初始潛水面水平；（3）水流服從Darcy定律；（4）完整井，定流量抽水；（5）抽水期間自由面上沒有入滲補給或蒸發(fā)；潛水面降深和含水層厚度相比小得多，因此在建立潛水面邊界條件時可以忽略水頭H對x、y的導(dǎo)數(shù)或?qū)的導(dǎo)數(shù)。344Neuman解的降深-時間曲線的特點解析解描述的降深-時間曲線和抽水過程的三個階段相一致。抽水早期，這些曲線和Theis曲線一致，說明此時抽水量基本上來自彈性釋水。第二階段，由于重力排水的影響，曲線和獲得&qu