水文地質(zhì)學(xué)課程實驗指導(dǎo)書

《水文地質(zhì)學(xué)》課堂實驗/實踐指導(dǎo)書課程中文名稱：水文地質(zhì)學(xué)課程英文名稱：Hydrogeology課程編號：021060110適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程學(xué)時數(shù)：總學(xué)時32，理論28，實驗4學(xué)分?jǐn)?shù)：2課程類別：專業(yè)課程應(yīng)開課學(xué)期：第三學(xué)期實驗/實踐一：承壓水模擬演示實驗實驗/實踐類型：操作型實驗學(xué)時：2學(xué)時實驗要求：培養(yǎng)觀察、分析和動手能力一、實驗/實踐目的建立對承壓水的補(bǔ)給、排泄和徑流的感性認(rèn)識，熟悉與承壓水有關(guān)的基本概念。二、實驗/實踐內(nèi)容1.分析承壓含水層補(bǔ)給與排泄的關(guān)系。2.觀察抽水、注水條件下，承壓水壓力面的特怔。3.觀察各種條件下，承壓水流線的特征。4.觀測天然條件下泉流量的衰減曲線。三、儀器設(shè)備1.承壓水演示儀（圖1）的主要部件有：（1）槽體：內(nèi)盛白色石英均質(zhì)砂，模擬含水層。（2）穩(wěn)水箱，模擬河水。（3）模擬觀測孔及井（抽水或注水)。（4）測壓（示蹤）點、測壓管架及示蹤劑注入裝置。2.用品有（1）量筒二個（200ml、500ml）（2）秒表一個。（3）小鋼尺一把。四、實驗/實踐原理、方法、手段和步驟采用分析討論問題與觀察模擬現(xiàn)象相結(jié)合的方式進(jìn)行。1.熟悉承壓水模擬演示儀的裝置與功能。2.抬髙上游水箱水位補(bǔ)給承壓含水層，保持水箱水位穩(wěn)定，待測壓水位穩(wěn)定后，測定各點水頭及泉流量（若在上游水箱中放入示蹤劑，可觀察滲透途徑）。在示意剖面圖上繪出承壓含水層的測壓水位線，分析計算結(jié)果與討論結(jié)果是否一致。計算該演示儀內(nèi)的石英砂的滲透系數(shù)（K)。3.分別兩次降低補(bǔ)給區(qū)河水位，但仍補(bǔ)給含水層，待穩(wěn)定后，分別測定各點水頭及泉流量，看它們有何特征？4.在定水頭補(bǔ)給的條件下（保持水箱水位不變)，對b井進(jìn)行抽水（或注水)，待穩(wěn)定后，測定泉流量及抽水井水量并觀察降落漏斗（或反降落漏斗）的形成。同時注入示蹤劑，觀察某濃線特征。5.停止b井抽水（或注水)，上游水箱停止供水，詞時用秒表及量筒配合測定泉流量隨時間的變化。五、實驗/實踐結(jié)果處理本實驗主要是通過對演示實驗的觀察，加深理解與承壓水有關(guān)的基本概念。六、實驗/實踐注意事項1．實驗報告撰寫上要求包含實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容、實驗步驟以及實驗數(shù)據(jù)處理過程。2．要注意實驗過程中的用水、用電安全；七、預(yù)習(xí)與思考題1．從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)，水力坡度有何變化？為什么？2．泉流量的大小取決于哪些因崇？3.在定水頭補(bǔ)給的條件下（保持水箱水位不變>,如果b井抽水，泉流量的減少量與抽水井水量是否相等？為什么？4.分析泉流量衰減規(guī)律及影響泉流量動態(tài)的因素。5.在b井抽水或注水時，承壓水壓力面也形成降落漏斗或反降落漏斗，但在注入示蹤劑后，承壓水的流線有何變化？為什么？實驗/實踐二：土壤滲吸實驗實驗/實踐類型：操作型實驗學(xué)時：2學(xué)時實驗要求：培養(yǎng)觀察、分析和動手能力一、實驗/實踐目的1.通過穩(wěn)定流條件下的滲透實驗，進(jìn)一步加深理解線性滲透定律——達(dá)西定律.2.加深理解滲透速度（V）、水力坡度（I）、滲透系數(shù)（K）之間的關(guān)系，并熟悉實驗室測定滲透系數(shù)（K）的方法。二、實驗/實踐內(nèi)容1.了解達(dá)西滲透實驗裝罝（見圖2)。2.驗證達(dá)西滲透定律。3.測定不同試樣的滲透系數(shù)。三、儀器設(shè)備1.達(dá)西儀裝置2.量筒（500mL）一個3.秒表4.搗棒5.試樣：①礫石（粒徑5-10mm）；②砂（粒徑0.6-0.9mm）；四、實驗/實踐原理、方法、手段和步驟在巖石空隙中，由于水頭差的作用，水將沿著巖石的空隙運動.由于空隙的大小不同，水在其中運動的規(guī)律也不相同。實踐證明，在自然界絕大多數(shù)情況下，地下水在巖石空隙中的運動服從線性滲透定律。單位時間內(nèi)通過過水?dāng)嗝娴牧髁繛椋篞=K?S?式中：Q——滲透流量K-滲透系數(shù)（m3?d-1或cm3?s-1）S-過水?dāng)嗝婷娣e（m2或cm2）h—上、下游過水?dāng)嗝娴乃^差（m或cm);L-滲透途徑的長度（m或cm)iI-水力坡度。利用該實驗可驗證線性滲透定律：Q=K?S?I或V=KI，其主要內(nèi)容為：流量Q或滲透速度V）與水力坡度I的一次方成正比。在實驗時多次調(diào)整水力坡度（改變水頭），看其流量Q（或滲透速度V）的變化是否與水力坡度成一次方的正比關(guān)某。實驗時，可直接測定流量Q，過水?dāng)嗝婷娣eS和水力坡度I，從而可求出滲透系數(shù)K=Q/I?S。五、實驗/實踐結(jié)果處理根據(jù)實驗測定的各項參數(shù)，利用達(dá)西定律計算介質(zhì)的滲透率。六、實驗/實踐注意事項1．實驗報告撰寫上要求包含實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、實驗步驟以及實驗數(shù)據(jù)處理過程。2．要注意實驗過程中的用水、用電安全；七、預(yù)習(xí)與思考題1.當(dāng)試樣中水未流動時，三個測壓管的水頭與溢水口水面保