《地下水利用》作業(yè)1、2參考答案

1、 地下水利用作業(yè)1、2參考答案作業(yè)(一)第1-2章一、填空題1通常按空隙形狀特征和發(fā)育巖類將其分為：松散巖石中的_孔隙、堅(jiān)硬巖石中的裂隙和可溶巖石中的一溶隙一三大類。2.溶隙可發(fā)展為_溶洞_、_暗河_、_天然井_、_落水洞等多種形態(tài)。溶隙的特點(diǎn)就是巖溶率的變化范圍很大，由小于百分之一到百分之幾十。3存在于巖石空隙中的水，主要形式為一結(jié)合水一、_重力水_、一毛細(xì)水一、_固態(tài)水一和一氣態(tài)水_。4靠近固體表面的重力水，受表面引力的影響，水分子排列整齊，流動(dòng)時(shí)星層流_狀態(tài)；當(dāng)遠(yuǎn)離固體表面，只受重力作用時(shí)，這部分重力水在流速較大時(shí)又容易轉(zhuǎn)為_紊流_運(yùn)動(dòng)。潛水是埋藏于地下第二個(gè)穩(wěn)定隔水層之上，具有_自由_

2、表面的重力水。6潛水的上部沒有連續(xù)完整的隔水頂板，通過上部透水層可與地表相通，其自由表面稱為=潛水面_，潛水面至地表的距離稱為潛水位埋藏深度，潛水面至隔水底板的距離叫潛水含水層的厚度_。潛水面上任一點(diǎn)距基準(zhǔn)面的絕對標(biāo)高稱為潛水位標(biāo)高_(dá)。地下水的循環(huán)是指地下水的_補(bǔ)給_、_徑流_和_排泄的全過程。孔隙率的大小與圓球形顆粒的直徑_無關(guān)-，但是大直徑的空隙體積要比小直徑的空隙體積大。二、問答題為什么說控制地下水位常常是除澇治堿的有效措施？答：因?yàn)橥ㄟ^井灌井排，調(diào)節(jié)地下水量平衡，控制地下水位的埋深，從而改變表土鹽分的垂直分布，增大雨季土壤蓄水能力。經(jīng)驗(yàn)表明，井排(結(jié)合井灌)和水平排水(渠道排水)相比，

3、具有更有效地降低地下水位、占地少、不妨礙機(jī)耕以及表土脫鹽速度快等優(yōu)點(diǎn)。何謂巖石的水理性質(zhì)？水的存在形式與巖石空隙大小有什么樣的關(guān)系？答：巖石與水作用過程中，所表現(xiàn)的容水、持水、給水和透水性能，稱為巖石的水理性質(zhì)，它是劃分含水層與隔水層的重要依據(jù)。水的存在形式與巖石空隙大小關(guān)系密切。巖石空隙大小控制了巖石空隙中水的存在形式，巖石空隙度控制了巖石對水的容納能力，但它不能揭示空隙中水的存在形式，無法反映巖石對水的保持、給水和透水等性質(zhì)，而給水和滲透卻是地下水開發(fā)利用的關(guān)鍵。如：蒙古土的孔隙度通常為20%-40%，但在重力條件下，它的給水與透水能力幾乎為零：而礫石的空隙度僅為25%-40%，但在重力條

4、件下，給水體積占含水體積的80%-85%。何謂含水層？構(gòu)成含水層必須具備哪些條件？答：含水層是指能透過又能給出重力水的巖層。構(gòu)成含水層必須具備以下條件：有儲(chǔ)水空間。有儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)構(gòu)造條件。有良好的補(bǔ)給水源和補(bǔ)給條件。由此可見，只有當(dāng)巖層有地下水自由出入的空間，有適宜的地質(zhì)構(gòu)造和充足的補(bǔ)給水源時(shí)，才能構(gòu)成含水層。這三條缺一不可。潛水具有哪些特征？答：(1)由于潛水面之上一般無穩(wěn)定的隔水層存在，因此具有自由表面，為無壓水。有時(shí)潛水面上有局部的隔水層，且潛水充滿兩隔水層之間，在此范圍內(nèi)的潛水將承受靜水壓力，而呈現(xiàn)局部承壓現(xiàn)象。潛水在重力作用下，由潛水位較高處向潛水位較低處流動(dòng)，其流動(dòng)的快慢取決于

5、含水層的滲透性能和水力坡度。潛水向排泄處流動(dòng)時(shí)，其水位逐漸下降，形成曲面形表面。潛水通過包氣帶與地表相連通，大氣降水、凝結(jié)水、地表水通過包氣帶的空隙通道直接滲入補(bǔ)給潛水，所以在一般情況下，潛水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)是一致的。潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨著地區(qū)和時(shí)間的不同而變化。根據(jù)潛水等水位線圖可分析確定哪些問題？答：根據(jù)潛水等水位線圖來分析確定有關(guān)情況：確定地下水的流向(即地下水面坡度最大的方向)。確定潛水面的坡度。確定地下水埋深。確定潛水與地表水間的補(bǔ)排關(guān)系。確定含水層厚度及其變化情況。分析判斷含水層透水性及厚度的變化。規(guī)劃地下水給水工程的位置或確定其他工程施工是否要采取排水措施等。在承壓水的

6、定義中為什么要強(qiáng)調(diào)充滿兩個(gè)字？答：充滿于兩隔水層之間的含水層中的水稱承壓水。當(dāng)水不能充滿于兩個(gè)隔水層之間時(shí)，水就不承受靜水壓力，對上部隔水層也沒有上托力。所以在承壓水的定義中為什么要強(qiáng)調(diào)充滿兩個(gè)字。承壓水與潛水有哪些不同點(diǎn)？答：由于承壓水具有隔水頂板，它具有與潛水不同的一系列特點(diǎn)：當(dāng)鉆孔揭露承壓含水層時(shí)，在靜水壓力的作用下，初見水位(即頂板高程處)與穩(wěn)定水位不一致。在一般情況下，承壓水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致。因?yàn)槌袎核哂懈羲敯?，大氣降水及地表水不能處處補(bǔ)給它，承壓水的補(bǔ)給區(qū)往往位于地勢較高的含水層出露處。由于承壓水是由補(bǔ)給區(qū)流入廣大的承壓區(qū)，再向低處排泄，故承壓水的出水量、水質(zhì)、水溫等受當(dāng)

7、地氣候的影響較小，隨季節(jié)變化也不明顯。承壓水受地表污染少。影響大氣降水補(bǔ)給地下水因素有哪些？答：大氣降水補(bǔ)給地下水受很多因素的影響，主要有地形、植被、包氣帶巖性、地下水埋深、降水強(qiáng)度和降水量等。一般當(dāng)降水強(qiáng)度適中，降水歷時(shí)長，地形平坦，植被茂盛，包氣帶上部巖層透水性好，地下水埋深適宜時(shí)，大氣降水將會(huì)大量補(bǔ)給地下水。簡述地下水的主要排泄方式。答：地下水的排泄方式有：泉、河流、蒸發(fā)和人工開采等。泉水排泄：泉是地下水的天然露頭。地下水只要在地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)牡胤?，都可以泉水的形式涌出地表。因此，泉水常常是地下水的重要排泄方式。向地表水排泄：地下水向地表水排泄是在地下水位高于地表水位時(shí)出現(xiàn)

8、，特別是切割含水層的山區(qū)河流常常成為主要的排泄方式。蒸發(fā)排泄：蒸發(fā)排泄是指地下水通過土壤蒸發(fā)、植物蒸發(fā)而消耗的過程。在干旱、半干旱的天然狀態(tài)下，地下水的補(bǔ)給量、排泄量與徑流量之間有什么樣的關(guān)系？答：天然狀態(tài)下地下水的補(bǔ)給量、排泄量與徑流量之間的關(guān)系，在不同條件下是不一樣的。山區(qū)的潛水屬于滲入一徑流型循環(huán)，即水量基本上不消耗于蒸發(fā)，徑流排泄(泉、河流)可看作為惟一的排泄方式。因此各種水量間的關(guān)系為：補(bǔ)給量=徑流量=排泄量平原區(qū)淺層地下水接受降水及地表水補(bǔ)給，部分消耗于蒸發(fā)，部分消耗于徑流排泄，為滲入一蒸發(fā)、徑流型循環(huán)。在氣候干旱、地勢低平地區(qū)，徑流很弱，為滲入一蒸發(fā)型循環(huán)。因此有：補(bǔ)給量=排泄量

9、，徑流量補(bǔ)給量(排泄量)作業(yè)(二)第3-5章一、填空題水井的類型按揭露地下水的類型可分為潛水井和承壓井；按揭露含水層的程度及進(jìn)水條件不同可分為_完整井_和_非完整井_。當(dāng)水井貫穿整個(gè)含水層的全部厚度上都進(jìn)水時(shí)的井稱為一完整井_；如果水井的進(jìn)水部分只有井底和含水層的部分厚度時(shí)的井稱為非完整井。2無論是灌溉、供水還是排水，單井的情況是不多見的。通常將比較集中、彼此間的流量和降深發(fā)生干擾的井稱為一井群(或井組)_。3影響水井出水量的主要因素有含水層導(dǎo)水系數(shù)、給水度或儲(chǔ)水系數(shù)、抽水降深、_井半徑_和_影響半徑_。地下水資源包括_天然資源和一開采資源兩個(gè)方面。地下水資源的特性是指_系統(tǒng)性_、_可調(diào)節(jié)性_

10、和_可恢復(fù)性_。6從水文循環(huán)的觀點(diǎn)出發(fā)，地下水資源可分為_補(bǔ)給量_、_儲(chǔ)存量_和_排泄量_。7.地下水中主要的氣體成分有_N2,02,C02,H2,S,CH4一；地下水中占主要地位的7種離子分另U是_Cl-,SO42-,HC03-,K+,Na+,Ca2+,Mg2+_。&總礦化度是指一地下水中所含各種離子、分子及化合物的總量，其單位為一克/升(g/L)_；總硬度是指水中所含Ca2+、Mg2+離子的總量，可分為_暫時(shí)硬度_和_永久硬度_。評價(jià)飲用水時(shí)應(yīng)考慮地下水的_物理性質(zhì)_、_化學(xué)成份_和_細(xì)菌成份_。灌溉水質(zhì)的好壞主要從_水溫_、_水的總礦化度_及_溶解的鹽類成份一三個(gè)方面對作物和土壤產(chǎn)生的影

11、響來考慮。二、問答題何謂井流？何謂抽水井的水位降深及影響半徑？答：當(dāng)從井中抽水時(shí)，井中水位下降，形成井中與井周地下水位差，井周地下水即向井中匯流，地下水面形成一個(gè)以抽水井為中心的漏斗狀曲面，這就是井流。該漏斗狀曲面稱為降落漏斗，漏斗的半徑R稱為影響半徑；井中及井周因抽水而下降的水位稱為動(dòng)水位。水位的下降值稱為水位降深。襲布依公式的假設(shè)條件是什么？答：襲布依公式的推導(dǎo)假設(shè)條件是：(1)含水層均質(zhì)、各向同性，產(chǎn)狀水平、等厚：(2)抽水前天然水力坡度等于零：無垂直方向的補(bǔ)給或排泄：在影響半徑的圓周上為定水頭補(bǔ)給：水流為平面二維流，且服從達(dá)西定律。何謂彈性水量？答：在分布廣闊的潛水含水層中開采地下水，

12、會(huì)在井周圍形成降落漏斗，且漏斗在含水層內(nèi)部擴(kuò)展。當(dāng)抽水的影響未波及到補(bǔ)給邊界，地下水始終處于非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，含水層處于逐漸被疏干的過程，抽水量主要來自含水層的疏干量；而承壓含水層則不同，隨著抽水的進(jìn)行，降落漏斗不在含水層內(nèi)部發(fā)展，而是形成承壓水頭的降低區(qū)，并不存在對含水層的疏干。抽出的水量來自除了一部分來自補(bǔ)給區(qū)外，另一部分是來自含水層中儲(chǔ)存量的釋放，這部分稱為“彈性水量”。簡述含水層各水文各水文地質(zhì)參數(shù)的含義。答：常采用的水文地質(zhì)參數(shù)有：滲透系數(shù)(k);導(dǎo)水系數(shù)(T)；給水度(u);儲(chǔ)水系數(shù)(u*)；壓力傳導(dǎo)系數(shù)(a=T/u*);表示含水層補(bǔ)給條件的影響半徑(R);反映降雨補(bǔ)給程度的降雨人

13、滲系數(shù)(a)。簡述影響半徑的確定。lgR二1.366K(2H一)J二仗答：(1)對無觀測孔的潛水完整井：QlgR二2.73叫二lgr對無觀測孔的承壓水完整井：Q對有一個(gè)觀測孔的承壓含水層，在rw-r-0.178R時(shí):lgR二Slgr一Slgrw11wS-Sw1IgR二對有一個(gè)觀測孔的潛水含水層：S(2H-S)lgr-S(2H-S)lgrw0w1101wS-Sw1IgR二（3）對有兩個(gè)或兩個(gè)以上觀測孔的承壓含水層：Slgr-Slgr1221S-S12對有兩個(gè)或兩個(gè)以上觀測孔的潛水含水層：S(2H-S)lgr-S(2H-S)lgrlgR=10122021(2H-S-S)(S-S)01212承壓含水

14、層的經(jīng)驗(yàn)公式：R=10SK（集哈爾特公式）潛水含水層的經(jīng)驗(yàn)公式：R=2S;，KH0（庫薩金公式）簡述給水度及降雨入滲系數(shù)的確定方法。答：給水度卩是反映潛水含水層出水能力的參數(shù)。確定卩的方法有實(shí)驗(yàn)室法、野外現(xiàn)場試驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值法等。（2）降水滲入系數(shù)a是指降水滲入量與降水總量的比值。a值的大小取決于地表土層的巖性和土層結(jié)構(gòu)、地形坡度、植物覆蓋以及降水量的大小和降水（雨）形式等，一般情況下地表土層的巖性對a值的影響最顯著。確定a值的方法有：動(dòng)態(tài)觀測法、經(jīng)驗(yàn)數(shù)值法、現(xiàn)場測定法及經(jīng)驗(yàn)公式法等。水均衡法、開采試驗(yàn)法和相關(guān)分析法的適用條件分別是什么？答：水量均衡法是區(qū)域性地下水資源評價(jià)的最基本方法。這種方

15、法主要適用于地下水埋藏較淺，地下水的補(bǔ)給和排泄條件較簡單，水均衡要素容易測定的地區(qū)。開采試驗(yàn)法是根據(jù)抽水試驗(yàn)的結(jié)果來確定允許開采量的方法。這種方法主要適用于大中型水源地，不能用來作區(qū)域性的水資源評價(jià)。相關(guān)分析法是根據(jù)開采地下水的長期觀測資料或不同流量不同降深的抽水試驗(yàn)資料，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法找出流量與降深或其他自變量之間的相互關(guān)系，并依據(jù)這種關(guān)系預(yù)測未來開采量或水位降深值的方法。此法適用于對舊水源地?cái)U(kuò)大開采時(shí)的評價(jià)，對新水源地不適用。寫出水均衡法的基本原理及水均衡方程式。答：水均衡法的基本原理是，對于一個(gè)地區(qū)（均衡區(qū)）的含水層組來說，在補(bǔ)給和消耗的不平衡發(fā)展過程中，任一時(shí)段內(nèi)（均衡期）的補(bǔ)給量

16、（R（t）和消耗量（D（t）之差，應(yīng)等于這個(gè)含水層（組）中水體積的變化量，即uF（Ah/At）=R（t）-D（t）,據(jù)此，再把未來的開釆量亦作為一種消耗量考慮進(jìn)去，則可建立如下開采條件下的水均衡方程式：Ah卩F匸=（Q-Q）+（W-Q）AtTCk三、計(jì)算題1一承壓含水層開采井以定流量Q=70m3/h抽水，已知T=564m2/d,a=9X105m2/d。試用泰斯公式計(jì)算當(dāng)抽水時(shí)間t二1h,12=24h,距抽水井r二100m處的水位降深？解：由泰勒公式S=4Qtw氓)及單位轉(zhuǎn)換Q=70m3/h=70 x24m3/d得70 x24Qr270 x241002S=-W()=-W()=0.237W(0.0

17、667)14nT4at4x3.14x5641i4x9x105x一24查教材P.48的W(u)數(shù)值表并進(jìn)行折算取值得：W(0.0667)=2.2，則t廠lh距抽水井r=100m處的水位降深為S1=0.237X2.2=0.521(m)Qr270 x241002S=W()=-W()=0.237W(0.00278)24nT4at4x3.14x5644x9x105x12查教材P.48的W(u)數(shù)值表并進(jìn)行折算取值得:W(0.00278)=5.3,則tl=24h距抽水井r=100m處的水位降深為S2=0.237X5.3=1.26(m)無限分布的承壓，含水層中有4口完整井，按邊長為100m的正方形布置。已知Q1=Q2=Q3=Q4=1200m3/d，含水層辱M=25m，滲透系數(shù)K=50m/d，儲(chǔ)水系數(shù)口*=2X10-4，井半徑rw=0.23m,抽水前天然水位H=220m，求：4口井同時(shí)抽水3個(gè)月時(shí)，正方形中心的水位。解：將T=KM代入泰勒公式的S中得：1001200S0=4xw焉)=4x()2x2x10-4W()=0.306W(2.22x10-6)