工程地质与水文地质练习题.docx

水文工程与地质习题
习题一：地球上的水及其循环
一、名词解释：
1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环：海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11．饱和差：某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
15．径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
16．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
17．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
18．分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。
19．流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。
20．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。
21．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。
22．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
23．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空
1．水文地质学是研究 地下水 的科学。它研究 岩石圈 、 水圈 、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或 信息载体。
3．自然界的水循环分为 水文 循环和 地质 循环。
4．水文循环分为 大 循环和 小 循环。
5．水循环是在 太阳辐射 和 重力 作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。
6．水循环是在太阳辐射和重力作用下，以 蒸发 、 降水 和 径流 等方式周而复始进行的。
7．主要气象要素有 气温、气压、湿度、蒸发、降水 。
8．在水文学中常用 流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。
三、判断题
1．地下水是水资源的一部分。 （ √ ）
2．海洋或大陆内部的水分交换称为大循环。 （ × ）
3．地下水中富集某些盐类与元素时，便成为有工业价值的工业矿水。（ √ ）
4．水文循环是发生于大气水和地表水之间的水循环。 （ × ）
5．水通过不断循环转化而水质得以净化。 （ √ ）
6．水通过不断循环水量得以更新再生。 （ √ ）
7．水文循环和地质循环均是H2O分子态水的转换。（ × ）
8．降水、蒸发与大气的物理状态密切相关。 （ √ ）
9．蒸发是指在100℃时水由液态变为气态进入大气的过程。（ × ）
10．蒸发速度或强度与饱和差成正比。 （ √ ）
四、简答题
1．水文地质学的发展大体可划分为哪三个时期？
1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，本世纪中叶至今的发展时期。
2．水文地质学已形成了若干分支学科，属于基础性的学科分支有哪些？
水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学。
3．水文循环与地质循环的区别？
水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O 分子态水的转换，通常更替较快；地质循环发生于地球浅层圈和深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成，转换速度缓慢。
4．简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？
水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。
地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。水汽随风飘移，在适宜条件下形成降水。落到陆地的降水，部分汇聚于江河湖沼形成地表水，部分渗入地下，部分滞留于包气带中，其余部分渗入饱水带岩石空隙之中，成为地下水。地表水与地下水有的重新蒸发返回大气圈，有的通过地表径流和地下径流返回海洋。
5．大循环与小循环的区别？
海洋与大陆之间的水分交换为大循环。
海洋或大陆内部的水分交换为小循环。
6．水循环的作用？
一方面，水通过不断转化而水质得以净化；另方面，水通过不断循环水量得以更新再生。
五、论述题
1． 影响水面蒸发的因素有哪些? 如何影响？
影响因素有：气温、气压、湿度和风速。
气温愈高，绝对湿度愈低，蒸发愈强烈，反之，蒸发愈弱。
气压是通过气压差的大小影响空气对流而影响蒸发的，气压差和风速愈大，蒸发就愈强烈，反之，蒸发愈弱
2. 自然界水循环的意义？
水通过不断循环转化使水质得以净化；水通过不断循环水量得以更新再生；维持生命繁衍与人类社会发展；维持生态平衡。
习题二 岩石中的空隙与水分
一、名词解释
1．岩石空隙：地下岩土中的空间。
2．孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
3．孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。
4．裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。
6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。
7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
8．结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。
9．重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。
10．毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。
11．支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。
12．悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。
13．容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。
14．重量含水量：松散岩石孔隙中所含水的重量与干燥岩石重量的比值。
15．体积含水量：松散岩石孔隙中所含水的体积与包括孔隙在内的岩石体积的比值。
16．饱和含水量：孔隙充分饱水时的含水量。
17．饱和差：饱和含水量与实际含水量之间的差值。
18．饱和度：实际含水量与饱和含水量之比。
19．孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。
20．给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。
21．持水度：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。
22．残留含水量：包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗时的含水量。
23．岩石的透水性：岩石允许水透过的能力。
24．有效应力：实际作用于砂层骨架上的应力。
二、填空
1．岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的 多少、大小、形状 、连通情况和分布规律，对地下水的分步和运动具有重要影响。
2．岩石空隙可分为松散岩石中的 孔隙 、坚硬岩石中的裂隙 、和可溶岩石中的 溶穴 。
3．孔隙度的大小主要取决于 分选程度 及 颗粒排列 情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
4．岩石裂隙按成因分为：成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙。
5．地下水按岩层的空隙类型可分为：孔隙水、裂隙水、和岩溶水。
6．毛细现象是发生在 固、液、气 三相界面上的。
7．通常以 容水度、含水量、给水度 、持水度和透水性来表征与水分的储容和运移有关的岩石性质。
8．岩性对给水度的影响主要表现为空隙的 大小 与 多少 。
9．松散岩层中，决定透水性好坏的主要因素是 孔隙 大小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度 才对岩石的透水性起作用。
三、判断题
1．松散岩石中也存在裂隙。 （ √ ）
2．坚硬岩石中也存在孔隙。 （ √ ）
3．松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响。 （ × ）
4．两种颗粒直径不同的等粒圆球状岩石，排列方式相同时，孔隙度完全相同。（ √ ）
5．松散岩石中颗粒的分选程度对孔隙度的大小有影响。 （ √ ）
6．松散岩石中颗粒的排列情况对孔隙度的大小没影响。 （ × ）
7．松散岩石中孔隙大小取决于颗粒大小。 （ √ ）
8．松散岩石中颗粒的排列方式对孔隙大小没影响。 （ × ）
9．裂隙率是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石体积的比值。 （ × ）
10．结合水具有抗剪强度。 （ √ ）
11．在饱水带中也存在孔角毛细水。 （ × ）
12．在松散的砂层中，一般来说容水度在数值上与孔隙度相当。 （ √ ）
13．在连通性较好的含水层中，岩石的空隙越大，给水度越大。 （ √ ）
14．松散岩石中，当初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水位下降后，给水度偏小。（ √ ）
15．对于颗粒较小的松散岩石，地下水位下降速率较大时，给水度的值也大。（ × ）
16．颗粒较小的松散岩石中，重力释水并非瞬时完成，往往滞后于水位下降，所以给水度与时间有关。（ √ ）
17．松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之和。 （ √ ）
18．松散岩石中，孔隙直径愈小，连通性愈差，透水性就愈差。 （ √ ）
19．在松散岩石中，不论孔隙大小如何，孔隙度对岩石的透水性不起作用。（ × ）
20．饱含水的砂层因孔隙水压力下降而压密，待孔隙压力恢复后，砂层仍不能恢复原状。（ × ）
21．粘性土因孔隙水压力下降而压密，待孔隙压力恢复后，粘性土层仍不能恢复原状。（ √ ）
22．在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是一个常数。（ √ ）
23．在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中.在补给期时，给水度大,水位上升大，给水度小，水位上升小。 （ × ）
24．某一松散的饱水岩层体积含水量为30％，那么该岩层的孔隙度为0.3。 （ √ ）
四、简答题
1． 简述影响孔隙大小的因素，并说明如何影响？
影响孔隙大小的因素有:颗粒大小、分选程度、和颗粒排列方式。当分选性较好时，颗粒愈大、孔隙也愈大。当分选性较差时，由于粗大颗粒形成的孔隙被小颗粒所充填，孔隙大小取决于实际构成孔隙的细小颗粒的直经。排列方式的影响：立方体排列比四面体排列孔隙大。
2．简述影响孔隙度大小的主要因素，并说明如何影响？
影响孔隙度大小的因素有：颗粒排列情况、分选程度、颗粒形状及胶结程度。排列方式愈规则、分选性愈好、颗粒形状愈不规则、胶结充填愈差时，孔隙度愈大；反之，排列方式愈不规则、分选性愈差、颗粒形状愈规则、胶结充填愈好时，孔隙度愈小。
3．裂隙率一般分为哪几种? 各自的定义？
裂隙率分为面裂隙率、线裂隙和体积裂隙率。
面裂隙率：单位面积岩石上裂隙所占比例。
线裂隙率：与裂隙走向垂直方向上单位长度内裂隙所占的比例。
体积裂隙率：单位体积岩石裂隙所占体积。
4．地壳岩石中水的存在形式有哪些？
地壳岩石中水的存在形式：
(1) 岩石“骨架”中的水(沸石水、结晶水、结构水)。
(2) 岩石空隙中的水(结合水、液态水、固态水、气态水)。
5．结合水、重力水和毛细水有何特点？
结合水束缚于固体表面，不能在自身重力影响下运动，水分子排列精密、密度大，具抗剪强度；重力水在自身重力下运动，不具抗剪强度；毛细水受毛细力作用存在于固、液、气三相界上。
6．影响给水度的因素有哪些，如何影响？
影响给水度的因素有岩性、初始地下水位埋深、地下水位降速。
岩性主要表现为决定空隙的大小和多少，空隙越大越多，给水度越大；反之，越小。初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水下降后给水度偏小。地下水位下降速率大时，释水不充分，给水度偏小。
7．影响岩石透水性的因素有哪些，如何影响？
影响因素有：岩性、颗粒的分选性、孔隙度。
岩性越粗、分选性越好、孔隙度越大、透水能力越强；反之，岩性越细、分选性越差、孔隙度越小，透水能力越弱。
8．简述太砂基有效应力原理？
在松散沉积物质构成的饱水砂层中，作用在任意水平断面上的总应力Ｐ由水和骨架共同承担。及总应力Ｐ等于孔隙水压力Ｕ和有效应力Ｐ' 之和。因此，有效应力等于总应力减去孔隙水压力，这就是有效应力原理。
9．简述地下水位变动引起的岩土压密？
地下水位下降后，孔隙水压力降低，有效应力增加，颗粒发生位移，排列更加紧密，颗粒的接触面积增加，孔隙度降低，岩土层受到压密。
五、论述题
1．岩石空隙分为哪几类，各有什么特点？
岩石空隙分为：孔隙、裂隙和溶穴。
孔隙分布于颗粒之间，连通好，分布均匀，在不同方向上孔隙通道的大小和多少都很接近；裂隙具有一定的方向性，连通性较孔隙为差，分布不均匀；溶穴孔隙大小悬殊而且分布极不均匀。
2．为什么说空隙大小和数量不同的岩石，其容纳、保持、释出及透水的能力不同？
岩石容纳、保持、释出及透水的能力与空隙的大小和多少有关。而空隙的大小和多少决定着地壳岩石中各种形式水所占的比例。空隙越大，结合水所占的比例越小，则容纳、释出及透水能力越强，持水能力越弱；反之，空隙度越小，结合水所占的比例越大，则容纳、释出及透水能力越弱，持水能力越强。所以说空隙大小和数量不同的岩石其容纳、保持、释出及透水的能力不同。
3．地下水位的埋藏深度和下降速率，对松散岩石的给水度产生什么影响？
初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水位下降，重力水的一部分将转化为支持毛细水而保持于地下水面以上，给水度偏小；在细小颗粒层状相间分布的松散岩石，地下水位下降时，易形成悬挂毛细水不能释放出来，另外，重力释水并非瞬时完成，而往往迟后于水位下降，给水度一般偏小。
习题三 地下水的赋存
一、名词解释
1．包气带：地下水面以上称为包气带。
2．饱水带：地下水面以下为饱水带。
3．含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。
4．隔水层：不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
5．弱透水层：指那些渗透性相当差的岩层。
6．潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。
7．潜水面：潜水的表面。
8．潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离。
9．潜水埋藏深度：潜水面到地面的距离。
10．潜水位：潜水面上任一点的高程。
11．潜水等水位线图：潜水位相等的各点的连线构成的图件。
12．承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
13．隔水顶板：承压含水层上部的隔水层。
14．隔水底板：承压含水层下部的隔水层。
15．承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离。
16．承压高度：揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。
17．测压水位：揭穿隔水顶板的井中静止水位的高程。
18．等水压线图：某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图件。
19．贮水系数：测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水体积。
20．上层滞水：当包气带存在局部隔水层时，局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水。
二、填空
1．包气带自上而下可分为 土壤水带、中间带和毛细水带。
2．岩层按其透水性可分为 透水层和不透水层。
3．地下水的赋存特征对其水量、水质时空分布有决定意义，其中最重要的是 埋藏条件和含水介质 类型。
4．据地下水埋藏条件，可将地下水分为 包气带水、潜水和承压水。
5．按含水介质（空隙）类型，可将地下水分为 孔隙水、裂隙水和岩溶水。
6．潜水的排泄除了流入其它含水层以外，泄入大气圈与地表水圈的方式有两类，即：径流 排泄和 蒸发 排泄。
7．潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面 上升 ，含水层厚度 增大 ，埋藏深度 变小 。
8．潜水接受的补给量小于排泄量，潜水面 下降 ，含水层厚度 变小 ，埋藏深度 变大 。
9．承压含水层获得补给时测压水位 上升 ，一方面，由于压强增大含水层中水的密度 加大 ；另一方面，由于孔隙水压力增大，有效应力 降低 ，含水层骨架发生少量回弹，空隙度 增大 。
10．承压含水层获得补给时，增加的水量通过水的密度 加大 及含水介质空隙的 增大 容纳。
11．承压含水层排泄时，减少的水量表现为含水层中水的密度 变小 及含水介质空隙 缩减 。
三、判断题
1．在包气带中，毛细水带的下部也是饱水的，故毛细饱水带的水能进入井中。（ × ）
2．地下水位以上不含水的砂层也叫含水层。 （ × ）
3．渗透性较差的同一岩层,在涉及某些问题时被看作透水层,在涉及另一问题时被看作隔水层。 （ √）
4．当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层都可视为可渗透的。（ √ ）

习题四 地下水运动的基本规律
一、名词解释
1．渗流：地下水在岩石空隙中的运动。
2．渗流场：发生渗流的区域。
3．层流运动：在岩层空隙中流动时，水的质点作有秩序的、互不混杂的流动。
4．紊流运动：在岩层空隙中流动时，水的质点作无秩序地、互相混杂的流动。
5．稳定流：水在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向）不随时间改变。
6．非稳定流：水在渗流场中运动，各个运动要素随时间变化的水流运动。
7．渗透流速：地下水通过某一过水断面的平均流速。
8．有效空隙度：重力水流动的孔隙体积与岩石体积之比。
9．水力梯度：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径之比。
10．渗透系数：水力坡度等于1时的渗透流速。
11．流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上由一系列流线和等水头线组成的网。
12．流线：流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点的流向与此线相切。
13．迹线：渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹。
14．层状非均质：介质场内各岩层内部为均质各项同性，但不同岩层渗透性不同。
二、填空
1．据地下水流动状态，地下水运动分为 层流 和 紊流 。
2．据地下水运动要素与时间的关系，地下水运动分为 稳定流 和 非稳定流 。
3．水力梯度为定值时，渗透系数 愈大 ，渗透流速就 愈大 。
4．渗透流速为定值时，渗透系数 愈大 ，水力梯度 愈小 。
5．渗透系数可以定量说明岩石的 渗透性能 。渗透系数愈大，岩石的透水能力 愈强 。
6．流网是由一系列 流线 与 等水头线 组成的网格。
7． 流线 是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点在此瞬时的流向均与此线相切。迹线 是渗流场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。
8．在均质各向同性介质中，地下水必定沿着水头变化最大的方向，即垂直于 等水头线 的方向运动，因此，流线与等水头线构成 正交网格 。
9．流线总是由 源 指向 汇 。
10．如果规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映 径流强度 ，等水头线的疏密则说明水力梯度的 大小 。
三. 判断题
1．在岩层空隙中渗流时，水作平行流动，称作层流运动。 （ × ）
2．达西定律是线性定律。 （ √ ）
3．达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。 （ √ ）
4．地下水运动时的有效孔隙度等于给水度。 （ × ）
5．渗透流速是指水流通过岩石空隙所具有的速度。 （ × ）
6．实际流速等于渗透流速乘以有效空隙度。 （ × ）
7．水力坡度是指两点间的水头差与两点间的水平距离之比。 （ × ）
8．决定地下水流向的是水头的大小。 （ √ ）
9．符合达西定律的地下水流，其渗透速度与水力坡度呈直线关系，所以渗透系数或渗透系数的倒数是该直线的斜率。（ √ ）
10．渗透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。（ √ ）
11．水力梯度为定值时，渗透系数愈大，渗透流速就愈大。 （ √ ）
12．渗透流速为定值时，渗透系数愈大，水力梯度愈小。 （ × ）
13．渗透系数只与岩石的空隙性质有关，与水的物理性质无关。 （ × ）
14．流网是等水头线与迹线组成的网格。 （ × ）
15．流线是渗透场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。 （ × ）
16．在均质各向同性介质中，流线与等水头线构成正交网格。 （ √ ）
17．在隔水边界附近，平行隔水边界为流线。 （ √ ）
18．地下水分水岭是一条流线。 （ √ ）
19．如果我们规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映地下径流强度，等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。（ √ ）
20．在渗流场中，一般认为流线能起隔水边界作用，而等水头线能起透水边界的作用。（ √ ）
21．两层介质的渗透系数相差越大，则其入射角和折射角也就相差越大。（ √ ）
22．流线越靠近界面时，则说明介质的K值就越小。（ × ）
23．当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇聚。 （ √ ）
24．当含水层中存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。 （ √ ）
四、简答题
1．叙述达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义？
式中：Q--渗透流量；
w--过水断面；
h--水头损失（h=H1－H2，即上下游过水段面的水头差）；
I--水力坡度；
L--渗透途径；
K--渗透系数。
2．何为渗透流速? 渗透流速与实际流速的关系如何？
水流通过整个岩石断面（包括颗粒和孔隙）的平均流速。
渗透流速等于实际流速乘以有效孔隙度。
3．有效孔隙度与孔隙度、给水度有何关系？
(1) 有效孔隙度小于孔隙度。
(2) 由于重力释水时孔隙中还保持结合水和孔角毛细水乃至悬挂毛细水，所以有效孔隙度大于给水度。
(3) 对于孔隙大的岩石三者近似相等。
4．影响渗透系数大小的因素有哪些？ 如何影响？
影响渗透系数的因素：岩石的孔隙性和水的物理性质。
岩石孔隙越大、连通性越好、孔隙度越高渗透系数越大；水的粘滞性越小、渗透系数越大。
5．简述汇制流网图的一般步骤？
(1) 根据边界条件绘制容易确定的等水头线和流线。
(2) 流线总是由源指向汇。
(3) 根据流线和等水头线正交在已知流线和等水头线间插入其它部分。
6．流网图一般能够反映什么信息？
7．在层状非均质中，流线与岩层界线以一定角度斜交时，发生折射，试写出折射定律，并说明各项的物理意义？
8．叙述粘性土渗透流速（V）与水力梯度（I）主要存在的三种关系？
(1) V-I关系为通过原点的直线，服从达西定律;
(2) V-I曲线不通过原点，水力梯度小于某一值I0时无渗透；大于I0时,起初
为一向I轴凸出的曲线，然后转为直线;
(3) V-I曲线通过原点，I小时曲线向I轴凸出，I大时为直线。
五、论述题
1．叙述流网的画法，以及利用流网图可解决的问题?
2．为什么含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇聚；存在弱透水性透镜体时，流线将绕流 ?
3．在等厚的承压含水层中，实际过水断面面积为400m2的流量为10000m3/d，含水层的孔隙度为0.25，试求含水层的实际速度和渗透速度。
4．一底板水平的含水层，观测孔A、B、C彼此相距1000m，A位于B的正南方,C则在AB线的东面。A、B、C的地面高程分别是95m、110m和135m，A中水位埋深为5m，B中和C中的水位埋深分别是30m和35m，试确定通过三角形ABC的地下水流的方向，并计算其水力梯度。
5．有三个地层，每个25m厚，互相叠置，如果在这个层组中设置一个不变流速的垂向水流场，使其顶部h=120m，底部h=100m，试计算内部两个边界处的h值（设顶部地层的渗透系数为0.0001m/d，中部地层为0.0005m/d，底部地层为0.001m/d）。
6．考虑一个饱和、均质、各向同性、长方形、垂向剖面ABC。其上部边界为AB，底部边界为DC，左侧边界为AD，右侧边界为BC，使DC的距离为AD的两倍。BC和DC是不透水的。AB是一个不变水头边界，h=100m。AD被分为两个相等的长度，其上半部分为不透水，下半部分是不变水头边界，h=40m。试示意汇出流网图。
7．已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为15 m/d，孔隙度为0.2，沿着水流方向的两观测孔A、B间距L=1200m，其水位标高分别为Ha=5.4m，Hb=3m。试求地下水的渗透速度和实际速度。
8．已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为20 m/d，A、B两断面间距为5000m，两断面处的承压水头分别为130.2m和125.2m。试计算两断面间的水力梯度和单宽流量。

习题五 毛细现象与包气带水的运动
一、名词解释
1．毛细压强：凹形弯液面产生的附加压强。
2．毛细饱和带：在潜水面之上有一个含水量饱和的带。
二、填空
1．由于表面张力的作用，弯曲的液面对液面以内的液体产生附加表面压强，而这一附加表面压强总是指向液体表面的 曲率中心 方向；突起的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个 正的 表面压强；凹进的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个 负的 表面压强。
2．拉普拉斯公式的涵义是：弯曲的液面将产生一个指向 液面凹侧 的附加表面压强；附加表面压强与张力系数成 正比 ，与表面的曲率半径成 反比 。
3. 包气带毛细负压随着含水量的变小而负值 变大 。渗透系数随着含水量降低而迅速 变小 。
三、判断题
1．毛细现象是在固、液两相界面上产生的。 （ × ）
2．突起的弯液面，对液面内侧的液体附加一个正的表面压强。 （ √ ）
3．凹进的弯液面，对液面内侧的液体附加一个正的表面压强。 （ × ）
4．弯曲的弯液面将产生一个指向液面凹侧的附加表面压强，附加表面压强与表面张力系数成正比，与表面的曲率半径成反比。（ √ ）
5．包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值变大。 （ √ ）
6．包气带中渗透系数随着含水量的降低而增大。 （ × ）
7．包气带水的运动也可以用达西定律描述。 （ √ ）
8．颗粒较粗时，由于渗透性好，所以毛细上升高度大。 （ × ）
9．颗粒较细时，由于渗透性差，所以毛细上升高度小。 （ × ）
四、简答题
1．附加表面压强的方向如何? 凸起和凹进的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个什么样的表面压强？
附加表面压强总是指向液体表面的曲率中心：凸起的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个正的表面压强；凹进的弯液面，对液面内侧的液体，附加一个负的表面压强。
2．当液面为凸形、凹形和水平时，实际表面压强各如何计算？
液面为凸形时，P=Po+Pc；
液面为凹形时，P=Po-Pc ；
液面水平时，P=Po 。
式中：Po--为大气压强；
Pc--为附加表面压强。
3．为什么包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值迅速变小？
随着含水量的降低，毛细水退缩到孔隙更加细小处，弯液面的曲率增大，造成毛细负压的负值更大。
4．为什么包气带中渗透系数随着含水量的降低而迅速变小？
(1) 含水量降低，实际过水断面随之减小
(2) 含水量降低，水流实际流动途径的弯曲程度增加；
(3) 含水量降低，水流在更窄小的孔角通道及孔隙中流动，阻力增加。
5．毛细饱水带与饱水带有哪些区别？
毛细饱水带是在表面张力的支持下饱水的，不存在重力水，打井时打到毛细饱水带时，没有水流入井内；饱水带的水主要是重力水，井打到饱水带时，在重力作用下，水能流入井内。
6．包气带水与饱水带水运动的区别是什么？
(1) 饱水带只存在重力势，包气带同时存在重力势与毛细势
(2) 饱水带任一点的压力水头是个定值，包气带的压力水头则是含水量的函数；
(3) 饱水带的渗透系数是个定值，包气带的渗透系数随着含水量的降低而变小
五、论述题
1．研究包气带水有什么意义?

习题六 地下水的化学成分及其形成作用
一、名词解释
1．总溶解固体：地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量。
2．变温带：受太阳辐射影响的地表极薄的带。
3．常温带：变温带以下，一个厚度极小的温度不变的带。
4．增温带：常温带以下，随深度增大而温度有规律地升高的带。
5．地温梯度：指每增加单位深度时地温的增值。
6．溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。
7．浓缩作用：由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度不断增大的作用。
8．脱碳酸作用：地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这便是脱碳酸作用。
9．脱硫酸作用：在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。
10．阳离子交换吸附作用：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。
11．混合作用：成分不同的两种水汇合在一起，形成化学成分与原来两者都不相同的地下水，这便是混合作用。
12．溶滤水：富含CO2与O2的渗入成因的地下水，溶滤它所流经的岩土而获得其主要化学成分，这种水称之为溶滤水。
13．沉积水：指与沉积物大体同时生成的古地下水。
14．内生水：来自地球深部层圈物质分异和岩石变质作用过程中化学反应生成的水。
15．总硬度：水中所含钙离子和镁离子的总量。
16．暂时硬度：指水中钙离子和镁离子与碳酸根离子和重碳酸根离子结合的硬度。
17．永久硬度：指水中钙离子和镁离子与氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子结合的硬度。
二、填空
1．地下水中含有各种 气体、离子、胶体物质、有机质 以及微生物等。
2．地下水中常见的气体成分有 氧气、氮气、二氧化碳、甲烷 及 硫化氢 等。
3．地下水中分布最广、含量较高的阴离子有 氯离子、硫酸根离子及重碳酸根离子 等。
4．地下水中分布最广、含量较高的阳离子有 钠离子、钾离子、钙离子 及 镁离子 等。
5．一般情况下，低矿化水中常以 重碳酸离子、钙离子 及 镁离子 为主；高矿化水则以 氯离子及 钠离子 为主。
6．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以 硫酸根离子 为主，主要阳离子则可以是 钠离子 ，也可以是 钙离子 。
7．地下水化学成分的形成作用有 溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用和混合作用。
8．据地下水化学成分的成因类型，可将地下水分为 溶滤水、沉积水 和 内生水 。
9．在低矿化水中，阴离子以重碳酸盐为主，阳离子以钙离子、镁离子为主。随着蒸发浓缩，溶解度小的钙、镁的碳酸盐部分析出， 硫酸根 及 钠离子 逐渐成为主要成分，继续浓缩，水中硫酸盐达到饱和并开始析出，便将形成以 氯离子 、钠离子 为主的高矿化水。
10．当含钙为主的地下水，进入主要吸附有钠离子的岩土时，水中的钙离子便置换岩土所吸附的一部分 钠离子 ，使地下水中 钠离子 增多而 钙离子 减少。
11．地下水的物理性质主要包括：温度、颜色、透明度、嗅味 和 味道。
12．地壳表层有两个主要热能来源：一个是 太阳的辐射 ，另一个是来自 地球内部的热流 。
13．根据受热源影响的情况，地壳表层可分为变温带、常温带、和 增温带 三个带。
三、判断题
1．地下水的化学成分是地下水与环境长期作用的产物。 （ √ ）
2．地下水中含有氧气和二氧化碳时，所处的地球化学环境有利于氧化作用进行。（ √ ）
3．地下水中含有硫化氢和甲烷时，所处的地球化学环境有利于还原作用进行。（ √ ）
4．一般情况下，低矿化水中常以重碳酸根离子及钙离子、镁离子为主；高矿化水则以氯离子及钠离子为主。（ √ ）
5．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以硫酸根离子为主；主要阳离子则可以是钠离子，也可以是钙离子。（ √ ）
6．氯离子的含量随着矿化度增长不断增加，氯离子的含量常可以说明地下水的矿化程度。（ √ ）
7．氯离子不被土粒表面吸附，且溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子。（ √ ）
8．由于硫酸钙的溶解度较小，所以，地下水中的硫酸根离子远不如氯离子稳定，最高含量也远低于氯。（ √ ）
9．因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物和易被植物所摄取，故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。（ √ ）
10．用库尔洛夫式反映水的化学特点时,阳离子标在横线上,阴离子标在横线下。 （ × ）
11．正常条件下，地温梯度的平均值约为3度/100米。 （ √ ）
12．常温带地温一般比当地平均气温低1-2度。 （ × ）
13．一般盐类溶解度随温度上升而增大,但是,硫酸钠在温度上升时,溶解度降低。（ √ ）
14．一般情况下，低矿化水的溶解能力强而高矿化水弱。 （ √ ）
15．氯化物易溶于水，所以地下水常常以氯化物为主。 （ × ）
16．地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃最关键的因素。（ √ ）
17．浓缩作用的结果是地下水的矿化度不断增大。 （ √ ）
18．深部地下水上升成泉，泉口往往形成钙华，这是脱碳酸作用的结果。（ √ ）
19．脱硫酸作用一般发生在氧化环境中。 （ × ）
20．当含钙离子为主的地下水，进入主要吸附有钠离子的岩土时，水中的钙离子置换岩土所吸附的一部分钠离子。（ √ ）
21．离子价愈高，离子半径愈大，水化离子半径愈小，则吸附能力愈大。（ √ ）
22．地下水流径粘土及粘土岩类最容易发生交换吸附作用。 （ √ ）
23．在简分析项目中，钾离子和钠离子之和通常是计算求得。 （ √ ）
四、简答题
1．根据受热源影响的范围，地球表层可分为哪几个带？各带的特点？
地球表层可分为：变温带、常温带和增温带。
变温带，下限深度一般15-30m，此带地温受气温影响而发生昼夜和季节变化;
常温带，变温带下厚度极小的带，此带地温比当地平均气温高1-2度;
增温带，常温带以下，随深度增大地温有规律地升高。
2．研究地下水中气体成分的意义？
一方面，气体成分能够说明地下水所处的地球化学环境；另一方面，地下水中的有些气体会增加水溶解盐类的能力，促进某些化学反应。
3．地下水中氧气和氮气来源于哪儿？如何通过地下水中氮气和其它气体的含量来判断地下水是否属于大气起源？
来源于大气、生物起源或变质起源。
水中(Ar+Kr+Xe)/N2=0.0118时，说明氮气是大气起源。否则，为其他起源。
4．地下水中二氧化碳气体来源于哪儿？
(1) 来源于土壤；
(2) 来源于大气；
(3) 碳酸盐类岩石在高温下分解。
5．地下水中氯离子的主要来源有哪些？
(1) 来自沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解
(2) 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；
(3) 来自海水；
(4) 来自火山喷发物的溶滤；
(5) 人为污染。
6．地下水中氯离子的特点有哪些？
氯离子不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面吸附，氯盐溶解度大，不易沉淀吸出，是地下水中最稳定的离子。它的含量随矿化度的增大而不断增加，氯离子