水文地質(zhì)總復(fù)習(xí)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

總復(fù)習(xí)第1頁第1頁一、緒論1、水文地質(zhì)學(xué)簡樸定義水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水圈科學(xué)。地下水：地殼淺部含水層中可供生產(chǎn)、生活使用井、泉水；包氣帶水；特點(diǎn)是不能依托重力流動?；鹕絿姲l(fā)伴隨水汽；礦物水；是賦存于礦物結(jié)晶格架內(nèi)部和格架之間水。第2頁第2頁二、地球上水分布與循環(huán)1）、表部層圈水。統(tǒng)指地殼上半部（地表下列15km~17km深度范圍內(nèi)）到大氣圈中水?；瘜W(xué)狀態(tài)以H2O分子形式存在；物理狀態(tài)有汽、液、固三態(tài)，以液態(tài)為主。第3頁第3頁2）、深部層圈水。地球深部指地殼下部到下地幔與地核之間部分。但高溫高壓環(huán)境使水物理化學(xué)狀態(tài)發(fā)生了改變。第4頁第4頁自然界中水循環(huán)1）、水文循環(huán)。所謂水文循環(huán)是指地球表部層圈中水，即大氣水、地表水及地殼淺部地下水互相間交替轉(zhuǎn)換過程。

2、地質(zhì)循環(huán)。地球深部層圈水與表部層圈水之間互相轉(zhuǎn)化過程稱為地質(zhì)循環(huán)。第5頁第5頁三、地質(zhì)基礎(chǔ)巖石分類：1、巖漿巖（火山巖）；2、沉積巖；——松散巖石3、變質(zhì)巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)：1、巖層接觸關(guān)系2、褶曲3、斷裂結(jié)構(gòu)第6頁第6頁四、巖石水理性質(zhì)(一)巖石中空隙1、孔隙由于松散巖石是由大小不等顆粒構(gòu)成，在顆?；蝾w粒集合體之間充斥空隙，這些孔隙互相連通，呈小孔狀，稱為孔隙。松散巖石中孔隙多少用孔隙度表示，第7頁第7頁2、裂隙固結(jié)堅(jiān)硬巖石普通不存在或只保留有部分顆粒之間空隙（或孔隙）。堅(jiān)硬巖石主要發(fā)育各種成因裂隙。分為成巖裂隙，結(jié)構(gòu)裂隙和風(fēng)化裂隙。堅(jiān)硬巖石裂隙發(fā)育程度通慣用裂隙率表示。第8頁第8頁3、溶隙（溶穴）可溶性巖石，如石灰?guī)r，白云巖等，在地下水溶蝕作用下產(chǎn)生空隙（洞），稱為溶穴。用巖溶率表示。第9頁第9頁（二）、巖石中水存在形式按物理狀態(tài)分：氣態(tài)水，液態(tài)水，固態(tài)水。老式水文地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)研究液態(tài)水。依據(jù)其受力情況，又能夠分為結(jié)合水(強(qiáng)結(jié)合水（吸著水），弱結(jié)合水（薄膜水）)。，毛細(xì)水和重力水。礦物內(nèi)部存在水稱為礦物結(jié)合水。第10頁第10頁（三）、巖石水理性質(zhì)巖石水理性質(zhì)反應(yīng)巖石儲容或透過地下水性能。與巖石空隙性有密切關(guān)系。容水性巖石能容納一定水量性能。度量指標(biāo)為容水度。容水度指巖石中所能容納水體積與巖石總體積之比。可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。由定義可見，容水度與普通巖石空隙度相稱。但膨脹性粘土飽水后體積會增大，容水度不小于孔隙度。第11頁第11頁持水性巖石持水性是指在重力作用下巖石仍能保持一定水量性能。持水度：巖石在重力作用下釋水后保持水體積與巖石體積之比。在重力作用下巖石所能保持水分主要是結(jié)合水，以及部分孔角毛細(xì)水。因此，粘性土持水度大甚至可與容水度相等，而裂隙巖石等持水度很小第12頁第12頁給水性地下水位下降時(shí)，飽水巖石中水在重力作用下能否自由釋出或釋出數(shù)量多少，即為巖石給水性。用給水度度量。給水度（μ）：當(dāng)?shù)叵滤幌陆狄粋€(gè)單位時(shí)，在重力作用下，單位水平面積上巖石柱體所釋出水體積。以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，無量綱粘性土給水度幾乎為零，而粗粒松散巖石和裂隙巖石給水度甚至能夠靠近容水度。第13頁第13頁（四）、含水系統(tǒng)1、包氣帶和飽水帶地表下列第一個(gè)連續(xù)自由水面以上部分稱為包氣帶，水面下列部分稱為飽水帶。2、含水層地下水面之下，經(jīng)常為地下水所飽和透水層稱之含水層3、隔水層普通情況下不允許重力水透過或僅能透過很少許重力水巖層屬于隔水層。第14頁第14頁含水層中越流假如某一含水層上覆或下伏地層為弱透水層。含水層就含有半承壓性質(zhì)。當(dāng)這個(gè)含水層與相鄰含水層之間存在水位差時(shí)，地下水便會從高水頭含水層通過弱透水層流向低水頭含水層。這種現(xiàn)象稱為越流。第15頁第15頁四、地下水類型（一）、地下水分類當(dāng)前較為通用地下水分類方法，一是依據(jù)地下水單一特性分類，如，依據(jù)地下水起源不同，可把地下水分成滲透水，凝結(jié)水，初生水，埋藏水等；依據(jù)地下水礦化程度分為淡水、微咸水、咸水、鹽水和鹵水等；按地下水埋藏條件，可將地下水分成包氣帶水、潛水和承壓水等；按含水介質(zhì)類型可把地下水分成孔隙水、裂隙水和巖溶水等。一是依據(jù)地下水綜合特性分類。有一個(gè)綜合分類法綜合考慮了地下水埋藏條件和含水介質(zhì)特性，把地下水分成九種類型。第16頁第16頁（二）、各類型地下水特性1、包氣帶水包氣帶水是最靠近地表地下水，受氣候原因影響最大。分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致。其中土壤水受毛管力和重力作用為主，因此主要作垂直運(yùn)動（上層滯水可有水平運(yùn)動，但不構(gòu)成包氣帶水運(yùn)動主流）。補(bǔ)給以降水和灌水入滲為主，以及潛水和凝結(jié)水補(bǔ)給；消耗下列滲和蒸發(fā)蒸騰為主。第17頁第17頁2、潛水潛水是地表下列，第一個(gè)穩(wěn)定隔水層（或弱透水層）以上，含有自由水面重力水。這個(gè)自由水面稱為潛水面。潛水面距地面距離稱為潛水面埋藏深度。由潛水面往下至隔水層頂板之間儲存有重力水，稱之為潛水含水層。潛水面距隔水層頂板距離就是含水層厚度（區(qū)域上來看，這個(gè)厚度通常是改變）。潛水面絕對高程就稱為潛水位。第18頁第18頁結(jié)識潛水等水位線圖也稱潛水面等高線圖。利用潛水等水位線圖可處理下述問題：擬定潛水流向；擬定潛水面水力坡度；擬定潛水與地表水之間互補(bǔ)關(guān)系；擬定潛水面埋藏深度；推斷含水層巖性和厚度改變；依據(jù)潛水等水位線圖能夠合理布置取水或集水設(shè)施；通過時(shí)間同時(shí)長系列潛水等水位線圖，能夠分析潛水區(qū)域分布特點(diǎn)，為水資源合理開發(fā)提供依據(jù)。第19頁第19頁3、承壓水承壓水是充斥地表下列任意兩個(gè)隔水層或弱透水層之間含有承壓性質(zhì)重力水。在沒有揭發(fā)承壓含水層時(shí)，承壓水絕對水位是理論值。當(dāng)通過鉆井等手段揭穿了頂板之后，馬上觀測到水位稱為初見水位，其后，在無外部干擾情況下水位會因靜水壓力改變而變動，直至一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，稱為靜止水位（通常高于初見水位，可依此判別是否承壓水）。此時(shí)水面標(biāo)高是真正承壓地下水水位或測壓水位?；蚍Q承壓水頭（承壓水頭理論上是指承壓水靜止水位至含水層頂板距離，也稱之為承壓水頭高度）。地面標(biāo)高與承壓水位之差為承壓水位埋深。承壓水頭高出地面稱為正水頭，低于地面稱為負(fù)水頭。第20頁第20頁承壓水等水壓線圖承壓水等水壓線圖是承壓含水層測壓水位等高線圖。注意等測壓水位面是虛構(gòu)面。普通情況下，鉆孔打到圖上標(biāo)示水位并不能取到水，必須打到承壓含水層本身才干有水。這是與潛水等水位圖不同地方。因此，需要結(jié)合承壓含水層頂板等值線圖確定含水層埋深。利用等水壓線圖能夠處理以下問題：確定承壓水流向；確定承壓水面坡度；確定承壓水與其它含水層或地表水之間關(guān)系；初步判斷含水層厚度和透水性等。第21頁第21頁承壓含水層彈性儲水與釋水度量指標(biāo)是儲水系數(shù)（或彈性給水度），物理含義是，當(dāng)測壓水位改變一個(gè)單位時(shí)，單位面積含水層柱體所增長或釋放出水量，無量綱。第22頁第22頁五、地下水運(yùn)動基本定律

第23頁第23頁滲流幾種概念層流當(dāng)液體流速較小時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)做有序，互不混雜流動稱為層流。紊流當(dāng)液體流速較大時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)無序，互相混雜流動稱為紊流。第24頁第24頁滲流幾種概念穩(wěn)定流：流場中任意點(diǎn)所有運(yùn)動要素（流速、流量、壓強(qiáng)等）僅是空間坐標(biāo)函數(shù)稱為穩(wěn)定流；非穩(wěn)定流：流場中任意點(diǎn)所有運(yùn)動要素（流速、流量、壓強(qiáng)等）同時(shí)是空間坐標(biāo)和時(shí)間變量函數(shù)稱為非穩(wěn)定流。第25頁第25頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律①等效滲流概念及空間平均模式物理模型所謂等效是指在保持巖層中滲入流量、滲入壓強(qiáng)以及滲流阻力等效原則下，假設(shè)實(shí)際滲流充斥整個(gè)巖體空間（即忽略巖體骨架）。此時(shí)認(rèn)為滲流是連續(xù)水流，滲流場中各運(yùn)動要素同時(shí)是時(shí)間和空間連續(xù)函數(shù)。第26頁第26頁u——滲入流速【LT-1】；Q——單位時(shí)間內(nèi)透過過水?dāng)嗝鏉B入流量【L3T-1】；A——過水?dāng)嗝妫ù怪庇跐B流巖層斷面）面積【L2】。第27頁第27頁v——滲流實(shí)際流速（或?qū)嶋H平均流速）【LT-1】；Q——單位時(shí)間內(nèi)透過過水?dāng)嗝鏉B入流量【L3T-1】；A’——實(shí)際過水?dāng)嗝妫ù怪庇跐B流巖層斷面）面積【L2】。第28頁第28頁滲入流速與實(shí)際流速關(guān)系第29頁第29頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律②線性滲入定律——達(dá)西定律K——巖石滲入系數(shù)（或稱水力傳導(dǎo)系數(shù)）【LT-1】；hw——水頭損失，滲流通過兩過水?dāng)嗝嬷g水位差【L】,J稱為水力坡度或水力梯度；l——兩過水?dāng)嗝婢嚯x（滲入長度）【L】。式中其它符號意義同前述。第30頁第30頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律水力梯度（或稱水力坡降）反應(yīng)了滲流流經(jīng)兩個(gè)過水?dāng)嗝嬷g水頭損失百分比，或者說水力梯度是沿水流方向上單位滲入路徑上水頭損失。達(dá)西定律是線性關(guān)系式，反應(yīng)了滲流有序互不混雜運(yùn)動特性。達(dá)西定律能夠較好描述層流運(yùn)動。因此達(dá)西定律是線性滲入定律。第31頁第31頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律③非線性滲入定律哲才（A.Chezy）公式：第32頁第32頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律④滲入性量化評價(jià)——滲入系數(shù)滲入系數(shù)K物理意義滲入系數(shù)反應(yīng)了滲流速度，因此與速度含有相同量綱。闡明當(dāng)水力梯度一定期，滲入系數(shù)愈大，透過巖層水量就愈大，巖石滲入性就愈好；滲入系數(shù)與水力坡降成反比，滲入系數(shù)愈大，水力坡降就愈小，巖石透水性好，水頭損失就小。因此滲入系數(shù)能定量反應(yīng)巖石滲入性。第33頁第33頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律⑤水頭、水頭損失概念第34頁第34頁由于普通情況下水力梯度很小，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往取兩斷面間平均水力梯度，即：第35頁第35頁地下水滲流連續(xù)性方程：第36頁第36頁（二）地下水運(yùn)動基本規(guī)律2）承壓水運(yùn)動方程假設(shè)承壓含水層含有可壓縮性，且符合彈性理論，并設(shè)滲入介質(zhì)及滲流本身壓縮與膨脹主要發(fā)生在垂直方向上，其余方向認(rèn)為是不變。則水密度和介質(zhì)孔隙度都是壓力函數(shù)。第37頁第37頁令分別稱S為貯水系數(shù)（或彈性給水度）T為導(dǎo)水系數(shù)。第38頁第38頁承壓含水層存在越流時(shí)設(shè)上、下弱透水層厚度分別為

1、M2；滲入系數(shù)分別為K1、K2。由于K1、K2<<K，可近似認(rèn)為水垂直通過弱透水含水層進(jìn)入主含水層以后折向水平流動。此時(shí)，越流含水系統(tǒng)地下水運(yùn)動方程可表示成第39頁第39頁稱為越流原因，量綱【L】越流方程可寫成：稱為越流系數(shù)第40頁第40頁3）潛水運(yùn)動方程但潛水體積隨自由水面改變，由于有外部水量通過自由水面進(jìn)入潛水含水層。因此，對三維潛水流必須加上潛水面邊界條件。第41頁第41頁潛水二維流偏微分方程推導(dǎo)裘布依（Dupuit）假設(shè)潛水面比較平緩；垂直流速能夠忽略不計(jì)，或者說水頭不隨深度改變；任意過水?dāng)嗝嫔纤搅魉傧嗟?；含水層底板是水平。即令?2頁第42頁潛水二維流偏微分方程：若底板是傾斜，設(shè)底板方程為：b=b(x,y),潛水偏微分方程可表示為：第43頁第43頁4）匯源項(xiàng)有匯源項(xiàng)時(shí)，承壓水流動方程可表示成：W稱為匯源項(xiàng)。對地下滲流場而言，W為正時(shí)表示是匯，W為負(fù)時(shí)表示是源。習(xí)慣上以抽水為匯，注水為源。有時(shí)為了書寫簡練，往往把抽（排）、注水與越流、入滲等捆綁在一起，統(tǒng)稱匯源項(xiàng)。第44頁第44頁⑧地下滲流定解問題及求解辦法泛定方程與定解條件同時(shí)構(gòu)成滲流場定解問題。1）初始條件所謂初始條件就是在解非穩(wěn)定流時(shí)給定計(jì)算起始時(shí)刻滲流場內(nèi)各點(diǎn)水頭值。普通表述為：式中，

——滲流域；——滲流域內(nèi)已知函數(shù)。第45頁第45頁2）邊界條件a)第一類邊界條件或稱已知水頭條件。即邊界上每一時(shí)刻水頭都是已知。普通表述為：式中，S1——滲流場邊界曲面；

1——二維滲流場邊界曲線；——邊界曲面上已知水頭；——邊界線上已知水頭。第46頁第46頁b)第二類邊界條件,也稱已知流量邊界。此時(shí)水頭對于邊界法向偏導(dǎo)數(shù)已知或邊界上單位面積或長度法向流量已知。普通表述為：為隔水邊界第47頁第47頁C)第三類邊界條件,又稱混合邊界條件。普通表述為：式中，

、

為邊界上已知函數(shù)。3）求解辦法直接積分法，數(shù)值法，勢函數(shù)法，復(fù)勢法等第48頁第48頁地下水運(yùn)動二、井流計(jì)算第49頁第49頁一、基本概念一）地下水開采井分類依據(jù)水井貫穿含水層情況：完整井；不完整井。依據(jù)水井揭發(fā)含水層性質(zhì)：承壓含水層完整井，承壓含水層不完整井；潛水含水層完整井，潛水含水層不完整井。第50頁第50頁二）與抽水相關(guān)幾種術(shù)語靜水位（初始水位）H0(x,y,0)：——未抽水之前，或者說未經(jīng)人為擾動時(shí)地下水位（標(biāo)高）。動水位H(x,y,t)：

——抽取地下水時(shí)，在影響邊界范圍內(nèi)，任意點(diǎn)地下水位。影響邊界：——抽水井抽水時(shí)，滲流場中水力坡度為零曲面或曲線稱為抽水影響邊界。第51頁第51頁降落漏斗——滲流場中有匯點(diǎn)時(shí)，由影響邊界至匯點(diǎn)（抽水井中心），水頭下降形成以抽水井為中心漏斗狀凹形曲面。稱之為降落漏斗。水位降深s(x,y,t)——降落漏斗內(nèi)任意點(diǎn)靜水位與動水位之差稱為水位降深；s(x,y,t)=H0(x,y,0)-H(x,y,t)第52頁第52頁有抽水井地下滲流場真正達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要滿足下述水文地質(zhì)條件：①含水層有側(cè)向補(bǔ)給，且側(cè)向補(bǔ)給量等于抽水量；②降落漏斗區(qū)有垂向補(bǔ)給，如潛水接受降水入滲補(bǔ)給，且補(bǔ)給量等于抽水量；③地下水系統(tǒng)底界有越流補(bǔ)給抽水含水層，且補(bǔ)給量等于抽水量。第53頁第53頁二、穩(wěn)定井流一）承壓完整井設(shè)在均質(zhì)，各項(xiàng)同性，厚度處處為M承壓水含水層中，滲入系數(shù)為K，初始時(shí)刻，含水層中水位處處為H0。承壓水穩(wěn)定流方程為：第54頁第54頁二、穩(wěn)定井流一）承壓完整井設(shè)在均質(zhì)，各項(xiàng)同性，厚度處處為M承壓水含水層中，滲入系數(shù)為K，初始時(shí)刻，含水層中水位處處為H0。設(shè)有半徑為rw完整井抽水，成為滲流場中匯點(diǎn)。滲流場中地下水呈徑向流流向抽水井，影響半徑為R。在柱坐標(biāo)(r,,z)下承壓水徑向穩(wěn)定流方程可表述為：

第55頁第55頁抽水達(dá)到穩(wěn)定期，在徑向坐標(biāo)r處取與抽水井管同軸圓柱面為過水?dāng)嗝妫瑒t當(dāng)抽水井抽水量為Q時(shí)，過水?dāng)嗝媪髁恳驳扔赒。此時(shí)，水頭是對稱，與

無關(guān)。即：。柱坐標(biāo)方程變?yōu)椋?/p>

第56頁第56頁承壓水完整井流定解問題：Hw——抽水井水位第57頁第57頁由于：由達(dá)西定律可知斷面上流量：第58頁第58頁因此有第59頁第59頁sw——抽水井中心水位降深第60頁第60頁假如在降落漏斗范圍滲流場中，距抽水井分別為r1，r2處有兩眼觀測井，觀測到水位分別為H1，H2，則定解問題可改寫成：第61頁第61頁第62頁第62頁第63頁第63頁二）完整潛水井設(shè)在均質(zhì)，各向同性，潛水面水平，因而含水層厚度基本不變潛水含水層中，滲入系數(shù)為K，初始時(shí)刻，含水層中水位處處為h0。即滿足裘布依（Dupuit）假設(shè)潛水面比較平緩；垂直流速能夠忽略不計(jì)，或者說水頭不隨深度改變；任意過水?dāng)嗝嫔纤搅魉傧嗟?；含水層底板是水平?4頁第64頁設(shè)有半徑為rw完整井抽水，成為滲流場中匯點(diǎn)。滲流場中地下水呈徑向流流向抽水井，影響半徑為R。柱坐標(biāo)下潛水穩(wěn)定流方程可表述為：第65頁第65頁抽水達(dá)到穩(wěn)定期，在徑向坐標(biāo)r處取與抽水井管同軸圓柱面為過水?dāng)嗝?，則當(dāng)抽水井抽水量為Q時(shí)，過水?dāng)嗝媪髁恳驳扔赒。此時(shí)，水頭是對稱，與

無關(guān)。并且由于含水介質(zhì)是均質(zhì)各向同性，即Kr=K

=K。柱坐標(biāo)方程變?yōu)椋旱?6頁第66頁把h2看做一個(gè)變量，通過線性化改變，使方程變?yōu)椋篽——潛水含水層厚度第67頁第67頁定解問題第68頁第68頁第69頁第69頁第70頁第70頁假如在降落漏斗范圍滲流場中，距抽水井分別為r1，r2處有兩眼觀測井，觀測到水位分別為H1，H2，則定解問題可改寫成：第71頁第71頁第72頁第72頁三、非穩(wěn)定井流一）承壓含水層完整井非穩(wěn)定流泰斯（Theis）解

設(shè)均質(zhì)、各向同性、等厚、水平延伸無限含水層中，初始時(shí)刻滲流場中任意點(diǎn)，。當(dāng)抽水水頭下降時(shí)引起水量釋放是瞬時(shí)完畢。設(shè)有井徑無限小（設(shè)為rw）完整井進(jìn)行定流量抽水，成為滲流場中匯點(diǎn)。滲流場中地下水呈徑向流流向抽水井，并服從達(dá)西定律。第73頁第73頁在柱坐標(biāo)下承壓水非穩(wěn)定流井流定解問題：s=H0-H——水位降深第74頁第74頁解析解稱為泰斯（Theis）公式第75頁第75頁稱為雅柯布（Jacob）公式第76頁第76頁二）潛水含水層完整井非穩(wěn)定井流布爾頓（Boulton）解布爾頓假設(shè)：含水層為均質(zhì)各向同性，底板水平無限含水層；初始自由水面水平；完整抽水井在無限含水層中是一個(gè)匯點(diǎn)（井徑無限小）；定流量抽水，降深s(rw,t)<<H0；水流服從達(dá)西定律；抽水時(shí)含水層中水不能瞬時(shí)釋放，存在滯后現(xiàn)象。第77頁第77頁定解問題：第78頁第78頁布爾頓給出解析解：抽水早期：抽水中期：抽水晚期：第79頁第79頁式中：——疏干原因，【L】；——無壓含水層A組井函數(shù)；——無壓含水層B組井函數(shù)；——零階第二類變形貝塞爾函數(shù)。第80頁第80頁四、求水文地質(zhì)參數(shù)1、利用泰斯公式擬定水文地質(zhì)參數(shù)①配線法對泰斯井函數(shù)和兩邊取對數(shù)，得到：第81頁第81頁顯然，在雙對數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)，s—t曲線與原則曲線含有相同形狀，只是縱橫坐標(biāo)平移了。因此，只要讓這兩條曲線重疊，讀取圖上任意點(diǎn)值，代入相關(guān)公式，即可求出我們需要S，T值。故稱之為配線法。詳細(xì)環(huán)節(jié)：在雙對數(shù)紙上繪制原則曲線；在與繪制原則曲線模數(shù)相同透明雙對數(shù)紙上繪制以s為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)s—t曲線；在保持相應(yīng)坐標(biāo)軸平行情況下，把透明雙對數(shù)紙重疊在繪有原則曲線對數(shù)紙上移動，直至兩條曲線基本重疊為止；第82頁第82頁在重疊曲線上或曲線外任取一點(diǎn)，讀取該點(diǎn)在兩張對數(shù)紙上坐標(biāo)，即讀?。簩⒌玫街荡胂率角髤?shù);第83頁第83頁②直線圖解法改寫雅柯布公式;可見，s—lgt為線性關(guān)系，其斜率為。第84頁第84頁在半對數(shù)紙上以s為縱坐標(biāo)，以t為橫坐標(biāo)，把抽水歷時(shí)時(shí)間和相應(yīng)時(shí)刻降深點(diǎn)上，連成直線（或取直線）。求得直線斜率i，并代入下式計(jì)算導(dǎo)水系數(shù)延長直線直至使s=0(t=t0)。則第85頁第85頁第86頁第86頁③水位恢復(fù)法含水層中抽水井一旦停止抽水，水位將回升。這個(gè)過程稱為水位恢復(fù)。設(shè)含水層中抽水井在t=0時(shí)刻以定流量開始抽水，而在t=tp時(shí)刻停止抽水。當(dāng)t>tp時(shí)，觀測孔水位降深為s’=H0-H稱為剩余降深。相應(yīng)于s’，有t’=t-tp（t為抽水以來歷時(shí)時(shí)間）。假如把剩余降深s’視為抽水（由t=0至t,流量為Q）與注水（t’=t-tp時(shí)段里，注水量為Q）疊加，則由泰斯公式可得：第87頁第87頁當(dāng)時(shí)，可簡化成：因此能夠類比直線圖解法，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制曲線（應(yīng)為直線）。其斜率為：從而有：第88頁第88頁地下水基本化學(xué)成份

及形成機(jī)理第89頁第89頁地下水是一個(gè)混合溶液。自然界已發(fā)覺元素，大多可在地下水中找到。水是一個(gè)良好溶劑。能夠溶解巖土中礦物鹽類，同時(shí)，水又是一個(gè)載體，能夠遷移，分散與富集地殼中元素。

地下水與巖土之間處于一個(gè)化學(xué)平衡關(guān)系。第90頁第90頁一、地下水中主要化學(xué)成份地下水中既溶有各種不同氣體、離子、分子化合物，也溶有許多有機(jī)物。1、地下水中主要?dú)怏w成份O2、N2、H2S及CO2等。普通情況下含量較低。第91頁第91頁地下水中O2和N2主要起源于大氣降水。

地下水中溶解氧含量不小于3.5mg/L時(shí)，表明地下水是處于氧化地球化學(xué)環(huán)境；當(dāng)?shù)叵滤蠳2含量遠(yuǎn)超O2含量時(shí)，闡明地下水處于還原地球化學(xué)環(huán)境中，大量O2耗于氧化。第92頁第92頁地下水中CO2起源于由于表生帶生物化學(xué)作用使有機(jī)物分解作用以及地殼深部變質(zhì)作用和火山作用?！獪\部地下水中CO2主要是大氣及土壤層中生物化學(xué)作用產(chǎn)物，隨下滲水流進(jìn)入地下水?！貧ぶ幸恍┥畈糠忾]環(huán)境中地下水中CO2，也許是碳酸鹽巖變質(zhì)過程中分解結(jié)果，或上地幔易揮發(fā)餾分中CO2逸出相關(guān)。

第93頁第93頁地下水中H2S有兩種主要起源。一是由生物化學(xué)作用形成：這種作用通常發(fā)生在溫度不高于80℃地殼淺部另一個(gè)起源是由地殼深部變質(zhì)作用和火山作用形成

第94頁第94頁2、地下水中主要離子成份——氯離子沉積巖中巖鹽或其它含氯化合物溶解；巖漿巖中含氯礦物（如氯磷灰石、方解石等）風(fēng)化溶解；直接來自熱流及巖漿火山噴發(fā)物；人為污染。氯離子是地下水中最穩(wěn)定離子。含量隨礦化度增高而增長。高礦化水中氯離子含量可達(dá)數(shù)克/升，甚至高達(dá)100g/L以上。

第95頁第95頁——硫酸根離子石膏或其它硫酸鹽巖溶解；含硫礦物氧化；煤系地層和金屬硫化物礦床中黃鐵礦等硫化物水解。“酸雨”降落地表，滲入地下。硫酸根離子是中檔礦化水中最主要陰離子。

第96頁第96頁——重碳酸根離子地下水中重碳酸根離子來自有地下水對碳酸鹽巖溶解。地下水中重碳酸根離子含量普通不超出數(shù)百毫克/升，是低礦化水中主要陰離子。第97頁第97頁——鈉離子

沉積巖中巖鹽及其它鈉鹽溶解；巖漿巖和變質(zhì)巖地域含鈉礦物風(fēng)化溶解：

海水入侵。鈉離子在低礦化水中含量僅為數(shù)毫克/升至數(shù)十毫克/升。但在高礦化水中可達(dá)數(shù)十克/升或者更高。因此鈉離子是高礦化水中主要陽離子。但由于鈉離子易被巖石吸附，因此含量又總是低于氯離子。第98頁第98頁——鉀離子

鉀離子主要起源于沉積巖中鉀鹽溶解，以及巖漿巖、變質(zhì)巖中含鉀礦物風(fēng)化溶解。在地下水中鉀離子含量遠(yuǎn)低于鈉離子，是由于鉀離子大量地參與形成不溶于水次生礦物，如水云母等，并易為植物吸取。第99頁第99頁——鈣離子

地下水中鈣離子主要來自于灰?guī)r、白云巖以及含石膏沉積巖溶解。巖漿巖、變質(zhì)巖中含鈣礦物風(fēng)化溶解也是這類地域鈣離子主要起源之一。鈣離子是低礦化水中主要陽離子，含量普通為數(shù)百毫克/升。第100頁第100頁——鎂離子

地下水中鎂離子主要起源于含鎂碳酸鹽類巖石，如白云巖等溶解，巖漿巖、變質(zhì)巖中含鎂礦物風(fēng)化溶解。第101頁第101頁鎂離子在地下水中含量為每升數(shù)毫克至數(shù)十毫克。除含白云質(zhì)巖石地域外，地下水中鎂離子含量總少于鈣離子。原因在于鎂元素在地殼上豐度低于鈣，并且，鎂離子易被巖石顆粒吸附以及被植物吸取。第102頁第102頁二、地下水化學(xué)成份形成作用1、溶濾作用——指水—巖土互相作用時(shí)，巖土中一部分物質(zhì)溶于水中作用。溶濾作用既包括在不破壞礦物結(jié)晶格架情況下，礦物部分化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入水中作用，也包括巖土中可溶鹽溶解，難溶鹽及不溶鹽風(fēng)化溶解作用。第103頁第103頁2、濃縮作用——地下水受蒸發(fā)失去水分，使鹽分富集過程稱為濃縮作用。濃縮作用不但使地下水礦化度增高，水成份也將隨之發(fā)生改變。濃縮作用普通發(fā)生在以地下水蒸發(fā)為主要排泄路徑地域。

第104頁第104頁3、脫碳酸作用——由于溫度升高或壓力減少，使CO2溶解度變小，一部分溶解CO2轉(zhuǎn)為游離CO2自水中逸出，即脫碳酸作用。脫碳酸作用是水中減少，礦化度減少。第105頁第105頁4、脫硫酸作用——在還原環(huán)境中，當(dāng)有有機(jī)質(zhì)存在時(shí)，脫硫細(xì)菌能使水中還原為H2S，這種作用稱為脫硫酸作用。脫硫酸作用結(jié)果，是地下水中硫酸根離子減少以至消失，硫化氫氣體增多，重碳酸根離子增長，pH值變大。第106頁第106頁5、陽離子互換作用——巖土顆粒表面帶有負(fù)電荷，能夠吸附陽離子。在一定條件下，巖土顆粒吸附一些陽離子能與地下水中陽離子發(fā)生置換，這種作用稱為陽離子互換作用，或稱陽離子交替吸附作用。

離子吸附能力與離子在水中濃度相關(guān)。地下水中某種離子濃度大，則該種離子互換能力也大第107頁第107頁6、混合作用——兩種或兩種以上不同化學(xué)成份，不同礦化度地下水混合后，形成一個(gè)完全不同于原來地下水，稱為水混合作用。

第108頁第108頁三、地下水化學(xué)成份分析內(nèi)容及資料整理簡分析主要用于理解區(qū)域地下水化學(xué)成份及其改變規(guī)律。分析項(xiàng)目除物理性質(zhì)外，主要測試和計(jì)算分析七大離子，礦化度，總硬度，pH值，以及耗氧量等第109頁第109頁全分析普通定量分析耗氧量，pH值以及干涸殘余物等內(nèi)容第110頁第110頁地下水硬度總硬度暫時(shí)硬度永久硬度——極軟水——軟水——微硬水——硬水——極硬水第111頁第111頁地下水總礦化度——淡水——微咸水——咸水——鹽水——鹵水第112頁第112頁地下水酸堿性——強(qiáng)酸性水——弱酸性水——中性水——弱堿性水——強(qiáng)堿性水第113頁第113頁庫爾洛夫式舒卡列夫分類法第114頁第114頁地下水資源評價(jià)第115頁第115頁二、地下水資源特性和分類

（二）地下水資源分類依據(jù)《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—），在供水水文地質(zhì)勘察評價(jià)中把地下水資源劃分為補(bǔ)給量、儲存量和允許開采量三大類。1、補(bǔ)給量2、儲存量3、允許開采量第116頁第116頁二、地下水資源特性和分類

（二）地下水資源分類1、補(bǔ)給量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求，地下水補(bǔ)給量應(yīng)計(jì)算由下列路徑進(jìn)入含水層（帶）水量：①地下水徑流流入。②降水滲入。③地表水滲入。④越層補(bǔ)給。⑤其它路徑滲入。并要求，計(jì)算補(bǔ)給量時(shí)，應(yīng)按自然狀態(tài)和開采條件兩種情況進(jìn)行。第117頁第117頁二、地下水資源特性和分類

（二）地下水資源分類2、儲存量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）把儲存量區(qū)別為潛水含水層儲存量和承壓水含水層彈性儲存量。GB50027—并沒有給出儲存量通常意義上定義。但能夠看出，規(guī)范明確了地下水儲存量就是含水層中重力水體積。第118頁第118頁二、地下水資源特性和分類

（二）地下水資源分類3、允許開采量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求，允許開采量計(jì)算和擬定，應(yīng)符合下列要求：

①取水方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。②在整個(gè)開采期內(nèi)動水位不超出設(shè)計(jì)值，出水量不會減少。③水質(zhì)、水溫改變不超出允許范圍。④不發(fā)生危害性環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象和影響已建水源地正常生產(chǎn)。第119頁第119頁二、地下水資源特性和分類

（二）地下水資源分類第120頁第120頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量依據(jù)《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—），研究（評價(jià)）區(qū)域地下水補(bǔ)給量可表示成：第121頁第121頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量⑴水平方向補(bǔ)給量對于研究區(qū)外徑流進(jìn)入均衡區(qū)地下水，在定解問題中普通是作為邊界條件來處理。依據(jù)已知資料占有程度，把邊界條件作為第一類、第二類或第三類邊界條件。第122頁第122頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量規(guī)范給出了流入量計(jì)算采用達(dá)西公式：式中——邊界上流入量，【L3T-1】；——邊界長度，【L】；——含水層厚度【L】；——滲入系數(shù)，【LT-1】；——水力坡度，無量綱。第123頁第123頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量對于邊界上含水層厚度、滲入系數(shù)和水力坡度改變較大情況，可對邊界分段上水平凈流量分段求和第124頁第124頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量當(dāng)采用第二類邊界條件時(shí)，法向流量表示成：式中——單寬流量；

——水力坡度方向與邊界外法向夾角。第125頁第125頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量⑵垂直方向補(bǔ)給量地下水垂直方向補(bǔ)給量普通可表示為：第126頁第126頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量①降水入滲補(bǔ)給量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求：按降水入滲系數(shù)計(jì)算時(shí)式中——日平均降水入滲補(bǔ)給量（m3/d）；

——年平均降水入滲系數(shù)；——降水入滲面積（m2）；——年降水量（m）。第127頁第127頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量對于地下水徑流條件較差，以垂直補(bǔ)給為主潛水分布區(qū)，計(jì)算降水入滲補(bǔ)給量時(shí)式中——一年內(nèi)每次降水后，地下水水位升幅之和（m）；

——潛水含水層給水度。第128頁第128頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量②地表水體補(bǔ)給量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求：河、渠入滲補(bǔ)給量可依據(jù)勘察區(qū)上下游斷面流量差或河渠滲入相關(guān)公式計(jì)算和擬定。通常對于常年有水河流等地表水體，假如切割含水層深度較大時(shí)，作為第一或第三類邊界條件進(jìn)行處理即可。而對于不與含水層直接接觸地表水體，或者間歇性季節(jié)河流，水體與地下水位脫節(jié)，就不應(yīng)再視為邊界，而應(yīng)視為垂直方向補(bǔ)給帶（區(qū)）。第129頁第129頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量式中——地表水水面面積，【L2】；——含水層垂向滲入系數(shù)，【LT-1】；——地表水體水位標(biāo)高，【L】；——地下水位標(biāo)高【L】；——河床至地下水面距離【L】；——河床標(biāo)高【L】。第130頁第130頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量如進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，則要在地表水體單元上，加上地表水滲漏補(bǔ)給量第131頁第131頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量③越流補(bǔ)給量對于第一類越流，可按下式計(jì)算對于非均質(zhì)各向同性開采含水層，可直接用下式計(jì)算：第132頁第132頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量式中稱為越流原因，量綱【L】。

——分別為上、下含水層水頭，【L】；——分別為上、下弱透水層厚度，【L】；

——分別為上、下弱透水層垂向滲入系數(shù)，【LT-1】；——分別為上、下弱透水層越流過水?dāng)嗝婷娣e【L2】；——開采含水層水位或開采降落漏斗平均水位【L】；——為主含水層導(dǎo)水系數(shù)，【L2T-1】。第133頁第133頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——補(bǔ)給量④澆灌回滲補(bǔ)給量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求，農(nóng)田澆灌水和人工漫灌水入滲補(bǔ)給量，可依據(jù)灌入量、排放量減去蒸發(fā)量及其它消耗量進(jìn)行計(jì)算。式中——澆灌水量；——澆灌回滲系數(shù)。

值需要依據(jù)作物類型、澆灌方式和定額，由試驗(yàn)擬定。第134頁第134頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——儲存量⑴容積儲存量也即潛水含水層儲存量。《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）要求，可按下式計(jì)算：式中Q容儲——地下水儲存量（m3）；

——潛水含水層給水度；V——潛水含水層體積（m3）；第135頁第135頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——儲存量當(dāng)含水層厚度或給水度不同時(shí)，要分區(qū)計(jì)算。因此，可表示成：——地下水容積儲存量【L3】；——第i計(jì)算區(qū)潛水含水層給水度；——第i計(jì)算區(qū)面積，【L2】；——第i計(jì)算區(qū)潛水含水層厚度，【L】n——計(jì)算分區(qū)數(shù)目。第136頁第136頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——儲存量⑵彈性儲存量承壓水含水層彈性儲存量，可按下式計(jì)算：式中Q彈儲——地下水彈性儲存量（m3）；F——含水層面積（m2）；S——彈性釋水系數(shù)；h——承壓水含水層自頂板算起壓力水頭高度（m）。第137頁第137頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——儲存量對于分區(qū)計(jì)算彈性儲存量，可表示成：式中——地下水彈性儲存量【L3】；——第i計(jì)算區(qū)承壓含水層貯水系數(shù)；——第i計(jì)算區(qū)面積，【L2】；——第i計(jì)算區(qū)承壓水位高程，【L】；——第i計(jì)算區(qū)承壓含水層頂板高程，【L】；n——計(jì)算分區(qū)數(shù)目。第138頁第138頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——允許開采量《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—）把供水水源地按需水量大小，分為四級：特大型：需水量15萬m3/d；大型：5萬m3/d需水量<15萬m3/d；中型：1萬m3/d需水量<5萬m3/d；小型：需水量<1萬m3/d。對不同水文地質(zhì)條件下允許開采量計(jì)算和確定，規(guī)范做出了對應(yīng)要求。第139頁第139頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——允許開采量①當(dāng)評價(jià)區(qū)地下水在開采條件下各項(xiàng)均衡要素能夠擬定期，采用水均衡法計(jì)算和擬定允許開采量。開采條件下水量均衡方程表示下列：——單位時(shí)間內(nèi)評價(jià)區(qū)含水系統(tǒng)中水體積改變量；第140頁第140頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——允許開采量當(dāng)開采時(shí)，為負(fù)值，因此，預(yù)測可采量公式可表示成;——可開采量；——平均給水度；——評價(jià)區(qū)（均衡區(qū)）面積；——時(shí)段內(nèi)水位平均變幅；——評價(jià)時(shí)段（均衡時(shí)段）。第141頁第141頁四、地下水資源評價(jià)

（一）、地下水水量評價(jià)——允許開采量②在含水層厚度不大，地下水徑流補(bǔ)給為主，儲存量較少，而下游又允許疏干情況下，可采用地下水?dāng)嗝鎻搅髁糠〝M定允許開采量。但要求允許開采量小于最小地下水徑流量。③對含有長期開采動態(tài)資料，并且證實(shí)地下水有充足補(bǔ)給，能形成較穩(wěn)定水位下降漏斗時(shí)，可依據(jù)總出水量與區(qū)域漏斗中心處水位下降相關(guān)關(guān)系，計(jì)算單位下降系數(shù)，并結(jié)合相應(yīng)補(bǔ)給量，