水文地质学基础练习及答案

《水文地质学基础》 试题库及参考答案

目

录

第一章 地球上的水及其循环···········································1 第二章 岩石中的空隙与水分···········································4服 第三章 地下水的赋存··················································9暗室逢 第四章 地下水运动的基本规律·········································15收复失 第五章 毛细现象与包气带水的运动·····································20 第六章 地下水的化学成分及其形成作用·································22 第七章 地下水的补给与排泄···········································29QWDD 第八章 地下水系统···················································35 第九章 地下水的动态与均衡···········································37 第十章 孔隙水·······················································40是多少 第十一章 裂隙水·····················································42三分法 第十二章 岩溶水·····················································45we福娃 第十三章 地下水资源·················································48 第十四章 地下水与环境···············································49

第二章 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。

(1) 潜水面形状。 (2) 潜水流向。 (3) 潜水面坡度。

(4) 潜水面的埋藏深度，判断地表水、泉与潜水等的关系。 (5) 定性反映潜水含水层的厚度和渗透性。 4．承压水有哪些特征？

5．水量增、减时，潜水与承压水的区别？

第四章 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。

第七章 地下水的补给与排泄

一、名词解释

1．地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。 2．入渗系数：每年总降水量补给地下水的份额。

3．凝结作用：温度下降，超过饱和湿度的那一部分水汽，便凝结成水，这种由气态水转化为液态水的过程。

4．越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换。 5．地下水排泄：含水层或含水系统失去水量的过程。 6．泉：地下水的天然露头。

7．上升泉：由承压含水层补给形成的泉。 8．下降泉：由潜水或上层滞水补给形成的泉。

9．侵蚀（下降）泉：当沟谷切割揭露含水层时形成的泉。

10．接触泉：地形切割达到含水层隔水底板时，地下水被迫从两层接触处形成的泉。 11．溢流泉：潜水流前方透水性急剧变弱，或隔水底板隆起，潜水流动受阻而涌溢于地表形成的泉。

12．断层泉：地下水沿导水断层上升，在地面高程低于水位处涌溢地表形成的泉。 13．接触带泉：岩浆或侵入体与围岩的接触带，常因冷凝收缩而产生隙缝，地下水沿此类接

(1) 大气中的二氧化碳以分子扩散的形式通过潜水面进入地下水中；

(2) 土壤中微生物分解有机质使之氧化以及植物根系呼吸作用产生的二氧化碳。 5．为什么说地下水径流条件是控制岩溶发育最活跃最关键的因素？

可溶岩、水、二氧化碳体系的能量输入通过地下水不断的入渗补给来实现。这一体系的物质输出即溶解碳酸钙的排出也必须依靠水的径流和排泄来完成。因此地下水的循环交替是保证岩溶发育的充要条件。

6．说明可溶岩溶蚀的差异性及差异溶蚀的结果？

7．裸露区碳酸盐岩层中，地下水的流动系统可以划分为几个系统? 各个系统的岩溶发育状况如何？

分为：非饱和流动系统、局部流动系统和区域流动系统。 非饱和流动系统，以垂直岩溶发育为主;

局部流动系统，以水平岩溶发育为主，水交替强烈，岩溶最发育; 区域流动系统，径流弱，岩溶发育弱。

五、论述题

1．岩溶发育的快速演化阶段，介质场与流速场发生哪些变化？

(1) 地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵蚀与化学溶蚀共存机械侵蚀变得愈益重要。

(2) 地下出现各种规模的洞穴。

(3) 地表形成溶斗及落水洞，并以它们为中心形成各种规模的洼地，汇集降水。 (4) 随着介质导水能力迅速提高，地下水位总体下降，新的地下水面以上洞穴干枯。 (5) 通道争夺水流的竟争变得更加剧烈。

(6) 不同地下河系发出袭夺，地下河系不断归并，流域不断扩大。 2．岩溶水的特征？ (1) 空间分布极不均匀 (2) 岩溶水具各向异性;

(3) 岩溶水的运动，通常是层流和紊流共存; (4) 局部流向和整体流向常常不一致;

(5) 岩溶水的补给，通常以垂直岩溶通道为主，排泄常以泉的形式排泄;

(6) 岩溶水水位随季节变化大。

3．试列举有利于碳酸盐岩石溶蚀的水文地球化学作用，并简述产生这些作用的水文地球化学环境？

4．我国南北方岩溶有哪些差异？造成这些差异的因素有哪些？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oza8.html