水文学第七章_地下水

第七章 地下水

华东师范大学资源与环境学院地理系 师育新

◆地下水是地球水资源的重要组成部分，与人类社会有着十

分密切的关系，是人类生产生活的重要水源，同时地下水又是重要的环境因子，对一个地区的生态环境起着极为重要作用。

一、地下水的形成与分布 （一）、地下水的概念

◆广义地下水是指蓄存并运移于地表以下土壤和岩石空隙中的自然水. ◆狭义地下水则特指潜水面以下饱和带（饱水带）中岩土空隙中的重力水。

（二）地下水的贮存空间 1．岩石的空隙

衡量岩石空隙发育程度的数量指标为空隙度。 ◆空隙度是岩石中空隙的体积与岩石总体积的比值。如已知岩石的总体积为V ，岩石空隙体积为Vn ，则岩石的空隙度为：

P ＝Vn/V, 以小数或百分数表示。 将空隙作为地下水的储容场所和运动通道研究时，根据空隙的成因，可以分为孔隙、裂隙和溶隙3类。

（1）孔隙

◆松散岩石的颗粒或颗粒集合体之间，普遍存在着相互连通，呈小孔状的空隙，称作孔隙。它的多少用孔隙率表示。

◆孔隙率是某一岩石中孔隙体积所占比例。它等于岩石中孔隙体积V n 与岩石总体积V 之比： n=V n /V 用百分数或小数表示。

（2）裂隙

在坚硬岩石中充满了各种裂隙。如成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙等。裂隙的多少用岩石中裂隙的体积V T 与岩石总体积V 之比，即裂隙率（K T ）表示： K T =V T ／V 。

裂隙发育非常不均匀，它对地下水的赋存、运动有很大影响。 （3）溶隙

发育在易溶岩石中，主要由地下水的溶蚀作用而形成。 K k ＝V k ／V

式中：K K ——岩溶率；V k ——岩石中溶隙的体积；V ——岩石总体积。

岩溶发育极不均匀，大者宽达数百米，高数十米，长几十公里，如一些地下溶洞、暗河，小的仅几毫米。

2．含水层和隔水层

◆含水层是指能够给出并透过相当数量水的岩体。这类含水的岩体大都呈层状，所以称为含水层，如砂层、砾石层等。

◆隔水层是指那些既不能给出又不能透过水的岩层，或者它给出或透过的水量都极少。通常可分为二类：一类是致密岩石，其中没有或很少有空隙，很少含水也不能透水，如某些致密的结晶岩石（花岗岩、闪长岩、石英岩等）。另一种是颗粒细小，孔隙度很大，但孔隙直径小，岩层中含水，但存在的水绝大多数是结合水，在常压下不能排出，也不能透水。

构成含水层，必须具备储水空间、储水构造和良好的补给来源3个条件。

（三）岩石中水的存在形式

地下水可以固态、气态和液态存在。作用于地下水的主要的力有分子力、毛细管引力和重力，它们决定了土壤水的存在形式和运动。

存在于岩石空隙中的水通常有下列几种形式：

1、结合水

①吸湿水（强结合水/吸着水）

土壤颗粒表面的分子对水分子具有很强的吸引力(称分子力)，故土壤颗粒表面能吸附大气中的水分子，则称这部分水为吸湿水。

吸湿水的特点：土粒表面对它的吸力很大，紧贴土粒的第一层水分子受的吸力约1万个大气压。吸湿水具有固态水的性质（ ＝1.2—~2.4),因此吸湿水不能自由移动，也不能被植物所利用。②薄膜水（弱结合水）

指土粒表面吸湿水达到最大量后，土颗粒剩余的分子力还能吸附水分，在吸湿水外表形成的膜状液态水。

◆薄膜水的特点：主要受分子吸力作用（为31～

6.25大气压），能以湿润的方式，从水膜厚处向水膜薄处缓慢移动，或从土壤湿润的地方向干燥的地方运移；其外层水可以被植物根系所吸收；当外力大于其本身的抗剪强度时，不仅能运动，还可传递静水压力。

2、毛管水/毛细水

指依靠土壤中毛细管的吸引力而被保持在土壤孔隙中的水分。所受的吸力为6.25～0.08大气压。毛管水可以传递静水压力，并能被植物根系所吸收。

毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：

◆毛管上升水/毛管支持水

从地下水面上升由毛管力所吸附而存于土壤毛细孔隙中的水。故其与地下水有水力联系。在地下水面以上，毛管水影响到的范围内称作支持毛管带或毛管水活动层，其高度一般为1～2m。

◆毛管悬着水

由降水或灌溉水下渗，由于毛细管引力作用而保持在土壤上层空隙中的水，其不与地下水面接触，称为毛细管悬着水。3、重力水:

◆重力水是指当土壤和岩石的空隙为水饱和时，受重力

作用能自由移动，并能传递压力的那一部分水分。

因此，重力水不易保持在土壤上层，是形成地下水的重要来源。

◆大气降水或地表水在下渗途中，遇到局部不透水层的

阻挡后，便可暂时聚积而成上层滞水。

重力水在下渗过程中，若遇到区域隔水层，便会以此隔水层为底板，聚集形成具有自由水面的潜水。

若重力水赋存于两个隔水层之间并具有压力水头即成为承压水。

图3-3 潜水、承压水及上层滞水

1-隔水层；2-透水层；3-饱水部分；4-潜水位；5-承压水测压水位；6-泉（上升泉）；7-水井，实线表示井壁不进水；

a-上层滞水；b-潜水；c-承压水

（四）岩石的水理性质

◆松散岩石存在着孔隙，坚硬岩石中有裂隙，易溶岩石有孔洞。水以不同形式存在于这

些空隙中。

◆土壤和岩石与水分的贮容运移有关的性质统称为水理性质。包括容水性、持水性、

给水性、透水性等。

1 容水性指在常压下岩土空隙能够容纳一定水量的性

能。衡量和表示岩石容水性的大小，常用容水度（w

n

）来表示。

◆容水度是在自然条件下（常温、常压）单位体积的空隙

岩石中所能容纳水分的最大含量。也即是岩土容纳水的最

大体积（v

n

）与岩土总体积（v）之比：

w n＝v n / v ×100%

容水度数值的大小取决于岩土空隙的多少和连通程度。

在充满水的条件下，容水度在数值上与孔隙度、裂隙率或岩溶率相等。但对于具有膨胀性的粘土来说，充水后体积扩大，容水度可以大于孔隙度。2 持水性

在重力作用下，岩石依靠分子力和毛管力在其空隙中保持一定水量的性质，称为持水性，以持水度表示。在重力影响下岩石空隙中所能保持的水量与岩石总体积之比，就是岩石的持水度（w

r

） w r＝v r / v ×100%

3 给水性

在重力作用下，饱水岩石能够流出一定水量的性能，称为岩石的给水性。流出的水的体积与储水岩石体积之比，称为给水度（μ）:

μ=V g／V×100%，

颗粒较粗的岩石给水度较大，细粒岩石给水度则很小。

岩土持水度和给水度之和等于容水度( 或孔隙度n），

即Wn=Wr+μ或n=Wr+μ

4 透水性

透水性就是岩石的透水性能。岩石空隙的大小、多少和空隙是否彼此连通，对透水性有着明显的影响。粘土孔隙度有时虽然可达50％以上，但透水性很差，砂的孔隙度一般只有30％，但孔隙大，故透水性良好。同一岩石在不同方向上的透水性能也不一样

二地下水流系统的基本特征

与地表水系相比较，地下水流系统具有如下的特征：１．空间上的立体性

地表上的江河水系基本上呈平面状态展布；而地下水流系统往往自地表面起可直指地下几百上千米深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次的结构，这是地下水流系统与地表水系的明显区别之一。

２．流线组合的复杂性和不稳定性

地表上的江河水系，一般均由一条主流和若干等级的支流组合而成有规律的河网系统；而地下水流系统则是由众多的流线组合而成的复杂的动态系统，在系统内部不仅难以区别主流和支流，而且具有多变性和不稳定性。

３．流动方向上的下降与上升的并存性在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在排泄区则往往表现为上升，如图５－２，有的甚至形成喷泉。

除上述特点外，地下水流系统涉及的区域范围一般比较小。

三、地下水的类型

◆按地下水的贮存埋藏条件分类

1.包气带水存在于包气带中的地下水

结合水（分吸湿水、薄膜水）

毛管水（分毛管悬着水与毛管上升水）

重力水（分上层滞水与渗透重力水） 2.饱水带水存在于饱和带中的地下水

潜水具有自由水面

承压水（分自流水与非自流水）

包气带与饱水带

包气带：地面以下潜水

面以上的地带。也称非饱和带， 是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带,它是岩土颗粒、水、空气三者同时存在的一个复杂系统。包气带具有吸收水分、保持水分和传递水分的能力。

◆按岩土的贮水空隙的差异分类

1.孔隙水 在堆积物和岩石孔隙中流动的地下水

2.裂隙水 在堆积物和岩石裂隙中流动的地下水

3.岩溶水 存在于可溶性岩石孔洞内的地下水

分类 孔隙水

裂隙水

岩溶水

包气带水 各种松散沉积物中的土壤水，存在于局部隔水层上的季节性重力水，过路重力水及悬挂毛管水

裸露裂隙岩层中的季节性重力水及毛细水 裸露岩溶化岩层上部岩溶通道中存在的季

节性重力水 潜水 各种松散沉积物浅部的水

裸露于地表各类裂隙岩层中的水 裸露于地表的岩溶化岩层中的水 承压水

松散沉积物构成的山间盆地、自流斜地及堆积平原深部的水

构造盆地、向斜单斜或断裂带裂隙岩层中的水

构造盆地、向斜单斜或断裂带岩溶化岩层中的水

地下水综合分类组合 （一）潜水（phreatic water ）

◆潜水是埋藏在地表下第一个稳定隔水层上具有自由表面的重力水。这个自由表面就是潜水面。 ◆从地表到潜水面的距离称为潜水的埋藏深度。 ◆潜水面以上通常没有隔水层，大气降水、凝结水或地表水可以通过包气带补给潜水，所以大多数情况下，潜水的补给区和分布区是一致的。

◆潜水面的位置随补给来源的变化而发生季节性升降。潜水面的形状可以是倾斜的、水平的或低凹的曲面。

1、潜水面的形状可以用潜水剖面图和潜水等水位线图来表示。

◆潜水剖面图是在地质剖面图上，将已知各点的潜水位连接起来而成，它可以反映出潜水面形状与地貌、隔水底板及含水层岩性的关系等。

◆潜水等水位线图就是潜水面的等高线图，它是根据潜水面上各点的水位标高绘制而成的，一般绘制在地形图上。

潜水等水位线图可解决如下问题：

1) 确定潜水的流向：垂直于潜水等水位线从高水位指向低水位的方向，就是潜水的流向。

2) 确定潜水面的坡度（即潜水水力坡度）：确定潜水流向后，在流向方向上，任取两点的水位高差，除以两点间的实际距离，即得潜水面的坡度。

3) 确定潜水埋藏深度：将地形等高线和潜水等水位线绘于同一张图上时，则等水位线与地形等高线相交之点，二者高程之差即为该点的潜水埋藏深度。

潜水等水位线图可解决如下问题：

4) 确定潜水与地表水的关系：在邻近地表水的地段编制潜水等水位线图，并测定地表水位标高，便可以确定潜水与地表水的相互补给关系。

5) 利用等水位线图合理布设取水井和排水沟：为了能最大限度的使潜水流入水井和排水沟，它们一般应沿等水位线布设。

2、潜水的基本特征

潜水的基本特点是通过包气带与大气圈和地表水联系密切，积极参与自然界的水循环。

①潜水面是一个仅承受大气压力的自由水面。潜水面直接与

包气带相连接构成潜水含水层的顶界面。

②潜水在重力作用下，由潜水位高处向低处做下降运动。其

流动速度取决于含水层的渗透性能及水力坡度。

③潜水的分布区与补给区一致。潜水通过包气带和大气圈发

生水力联系，在其分布范围内，通过包气带接受大气降水、地表水及灌溉渗漏水的入渗补给。

④因其埋藏浅且与包气带直接相通而易受污染。

⑤潜水动态具有季节性变化的特点。由于潜水直接通过包气

带与大气圈及地表水圈发生联系，所以气象、水文因素的变化对它的影响显著。潜水位、埋藏深度、水量和水质等均明显受影响并随时间呈现季节性变化。3、潜水与地表水的关系

潜水与地表水之间的相互补给和排泄关系，称为水力联系。

(1)具有周期性水力联系:

常见于大河的中、下游地区。松散堆积物厚度大，潜水层的隔水底板低于河流的最低水位。洪水时，河流补给潜水，洪峰流量得以削减；枯水时，潜水补给河水，故河岸对径流起到调节作用。

(2)具有单向的水力联系：

常见于山前冲积扇地区、河网灌区以及沙漠地区。河流水位始终高于潜水位，故河水常年渗漏，不断补给潜水。

(3)具有间歇性水力联系;

常见于丘陵地区和低山区。潜水层相对较厚，隔水底板介于河流的最高水位和最低水位之间。洪水发生时，河流水位高于潜水位，地表水补给潜水，二者之间存在水力联系；枯水期，河流水位下降，水位低于隔水底板，二者之间不再有水力联系。

(4)无水力联系

在地势崎岖、侵蚀下切强烈的山区，地下潜水位始终高于河流水位，潜水常以悬挂泉的形式出露地表。（二）承压水（confined water）

充满于两个隔水层之间的水称承压水。承压水水头高于上部隔水层（隔水顶板），在地形条件适宜时，其天然露头或经人工凿井喷出地表称自流水。

◆自含水层顶板底面到承压水位之间的铅垂距离称为承压水头，也称压力水头。

◆承压水含水层在盆地边缘出露于地表的位置较高，可直接受大气降水或地表水补给的范围称为补给区。

◆承压水含水层在承压盆地边缘，地势较低的地段或含水层被切割，这地段便成为承压水的排泄区。

◆在补给区与排泄区之间，承压含水层之上被隔水层覆盖，并且含水层被水充满的这个地段，称为承压区。

1、承压水的主要特征

由于埋藏条件决定了承压水具有与潜水和上层滞水显著不同的特征。

（1）承压性:承压含水层的顶面承受静水压力是其基本特点。其水面不

是自由表面。在承压水位高于地表时，可以沿天然或人工开凿的通道

溢出地表，所以又称作自流水。

（2）分布区和补给区不一致:补给区位置一般较高，通过含水层出露地

表接受补给（这里的水已变为潜水），水由补给区进入承压区，补给

区往往小于分布区。

（3）受外界影响相对较小,动态变化相对稳定:由于上部隔水层的阻隔，

承压水与大气圈及地表水的联系不如潜水密切，其水位、水量、水质

等受水文、气象因素变化影响不显著，动态相对稳定。承压水不易受

污染，一旦被污染后，则很难处理。

（4）承压含水层厚度变化较小，不受降水季节变化的支配:承压含水层

水量的增加或减少，表现为承压水位的升降变化，而含水层自身厚度

变化较小。

（5）承压水水质类型多样:承压水的水质从淡水到矿化度极高的卤水都

存在，具备地下水的各种水质类型，并有垂直或水平分带规律。

2、承压水的形成

形成承压水的埋藏条件是上下均有隔水层，中

间是透水层，其次是水必须充满整个透水层。

◆承压水盆地

适宜于形成承压水的向斜构造或构造盆地，称

为承压水盆地或自流盆地，它可以是大型的复式

构造，亦可以是单一的向斜构造。承压盆地一般

包括补给区、承压区和排泄区3个组成部分。

◆承压水斜地

承压水斜地是由透水岩层和隔水岩层组成的单斜构造组成，包括承压水和无压水两部分。

形成承压斜地的条件是在透水岩层的倾没端具有阻水条件，并具备一定的补给条件。我国著名的泉城济南，就是一个由闪长岩侵入岩体阻截而形成的承压水斜地。（三）孔隙水

孔隙水是指埋藏于松散岩层孔隙中的地下水，既可以形成承压水，也可以形成无压水。

◆特点：

1、孔隙水的分布及水量相对比较均匀，连续性好，同一含

水层内水力联系密切，具有统一的地下水面；

2、孔隙水多呈层状分布，含水层的透水性、给水性等水理

性质较裂隙水和岩溶水变化小，在同一岩层中很少出现突变现象；

3、孔隙水的运动大多属于层流运动，遵循达西定律。

4、孔隙水的分布和运动受沉积物类型和地貌的控制。一般

根据沉积物的成因类型和地貌条件，分为山前倾斜平原孔隙水、河谷地区孔隙水、冲积平原孔隙水、山间盆地孔隙水、黄土地区孔隙水和沙漠地区孔隙水等。

山前倾斜平原孔隙水：

山前倾斜平原是山区与平原相接的过渡地带，常由冲积洪积物和山麓的坡积物形成的冲一洪积扇和洪积裙组成。

由于受构造运动的影响山前地带往往堆积了很厚的松散沉积物。

地貌由山区向平原方向倾斜，坡度由陡变缓。

沉积物由粗变细，层次由少增多。

地下水埋深由深变浅，岩层的透水性和给水性由强变弱。

水力坡度由大变小，径流条件由好变差。

地下水矿化度由低升高，水质由好变坏。

由于山前倾斜平原上述水文地质规律，决定了冲洪积层中地下水的分布和形成过程，也具有从山区向平原呈有规律变化的特征，这种变化规律在干旱半干旱气候区表现更为明显。根据地下水埋深、径流条件和水化学特征，一般可分为3个水文地质带。◆深埋带（I带）

位于洪积扇上部，靠近山口，地面坡度大，沉积物粗，由于水力坡度大，岩层渗透性能好，径流条件好，地下水埋藏较深，所以称为深埋带（又叫补给径流带）。

◆浅埋溢出带（Ⅱ带）

位于洪积扇中部，具有过渡性质。地形坡度变缓，岩性变细，透水性和径流条件较深埋带变差，地下水埋深变浅，在适宜条件下出露成泉，故称为溢出带。由于地下水埋深变浅，岩性变细，地下水的毛细作用增强，在干旱气候条件下，蒸发十分强烈，地下水的矿化度明显升高，水化学类型由重碳酸型水向硫酸盐型水转变，故本带又称为盐分过渡带。

◆垂直交替带（Ⅲ带）

位于洪积扇前缘，由细粒的亚沙土、亚粘土及粘土组成，常与冲积物、洪积物形成复合堆积平原。地形平坦，岩层透水性差，地下水径流缓慢趋于停滞状态。水交替主要在垂直方向进行，接受底部承压含水层的顶托补给，以蒸发排泄为主，所以称为垂直交替带。由于径流弱，蒸发强烈，地下水中盐分积累，矿化度很高，水化学类型以氯化物为主，故又称为盐分堆积带。此带沉积物厚度大，深部常有延伸很远的沙层存在，可形成深层承压水。（四）裂隙水

裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水。岩石裂隙空间是裂隙水储存和运动的场所，所以裂隙的类型、性质和发育程度等直接影响裂隙水的埋藏、分布与运动规律。

裂隙水的特点：

1、裂隙水埋藏与分布极不均匀。在不同的地段，岩层的导水性和储水

能力有很大差别，甚至在同一地段同一岩层钻孔，出水量可相差几十倍甚至上百倍。

2、裂隙水的水动力性质比较复杂，在流动过程中呈明显的各向异性。

水的运动不象孔隙水那样沿着多孔介质渗透，而是沿裂隙渗流及网脉状流动。

3、基岩裂隙的发育具有明显的分带性，通常由地表向下随着深度的增

加，裂隙率迅速递减，裂隙水在垂直方向上的运动，亦存在分带现象，主要表现为渗透系数迅速减小，井孔的涌水量，随着深度增加先是增大，到一定深度后，又急剧减少，

裂隙水主要分布于基岩山区，在平原区，裂隙水一般埋藏于松散沉积物之下的基岩中，地表很少出露。按裂隙成因，可进一步将裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水。

（五）岩溶水

在可溶性岩石（如石灰岩、白云岩、石膏等）的溶隙中贮存、运动的地下水称岩溶水。岩溶水有如下基本特征：

1、分布上的不均匀性。

2、地下径流动态不稳定，透水性能各向异性。有时在同一水力系统的不同过水断面上，渗透系数、水力坡度、渗透流速都各不相同，层流与紊流并存。

3、地表径流与地下径流的转化比较频繁。

四、地下水的运动

地下水在岩土空隙中的运动现象统称为“渗流”.分饱和渗流和非饱和渗流.前者指饱水带的潜水和承压水在重力作用下运动;后者是指包气带中的毛管水和结合水在毛管力和骨架吸引力的控制运动,两种渗流的运动规律不同.

?结合水运动

?毛管水运动

?重力水运动

（一）结合水运动

1.结合水运动基本规律

结合水又分为强结合水(吸湿水)和薄膜水(弱

结合水)两种.其中强结合水不能流动,所以结合水运动指的是属于弱结合水的薄膜水运动。

式中：K 为渗透系数；I 0为起始水力坡度。 2.结合水运动与越流渗透(5-14式)

由粘性土构成的隔水层存在着由下层含水层通过粘土层补给上层的现象，称之为越流补给。此种现象正是结合水运动的结果。

（二）毛管水运动

◆将细小的玻璃管插入水中，水会在管

中上升，并能够保持一定高度，这便是固、液，气三相界面上产生的毛细现象。

1.毛管力及毛管上升高度 毛细管中的水表面是一个弯月面， 从而使其表面积增大，而一旦液面 增大，水的表面张力和收缩作用， 促使液面要恢复水平，于是使得毛 管内水随之上升，以减少表面积， 这样直到表面张力向上的拉引作用 与管内升高的液柱重量达到平衡为 止，管内的水停止上升。这种使液

体在管内上升的湿润力就是毛管力。 当毛管力与重力相平衡时，毛管水上升达到最高

H ＝2σcosθ/rρg (5-17式)

（三）重力水运动

1、线性渗透定律

法国著名水力学家达西（Darcy ）于1852～1856年，通过对均质沙粒的渗流试验后得出：渗透速度与水位差成正比。这就是达西定律，也称为线性渗透定律，其表达式为

Q=KF(H 1-H 2)/L ＝KFI V ＝Q/F=KI

式中：Q ——渗透流量，m 3/d ；K ——渗透系数，m ／d ；F ——过水断面

面积，m 2；H 1、H 2——断面1、2处的水头值，m ；L ——渗流长度（断面1、2间的距离），m ；(H 1-H 2)/L =I,称为水力坡度，无因次。

以上两式就是达西公式，它表明渗透流量或渗透速度与水力坡度的一次方成正比，所以称作线性渗透定律。

达西公式中过水断面F ，是垂直于渗流方向的含水层截面，它包括空隙和颗粒骨架所占的全部空间。

地下水的实际流速是地下水流在岩石空隙中的实际平均流速： u=Q/F1=Q/nF=V/n 或 V=nu

式中：u ——地下水的实际流速，m ／d 或cm ／h V ——渗透速度，m ／d 或cm ／h F1——实际过水断面面积，m 2 Q ——渗透流量，m3／d n ——岩体孔隙度

因为n ＜1，所以用达西定律计算出的渗透速度小于实际流速。

2、非线性渗透定律

达西定律适用于层流状态的水流，而且要求流速比较小（雷诺数Re<10），当地下水呈紊流状态，或即使是层流，但雷诺数较大时，则超出达西定律适用范围，渗透流速V 与水力坡度之就不再是一次方的关系，而变成非线性关系。 Q ＝K m FI 1/m 或V ＝K m I 1/m

式中：1／m ——流态指数，其范围在0.5～1

K m ——随流态指数1／m 变化的含水层的渗透系数

◆当m=1时，属流速很小的层流线性流，符合达西定律；

◆当l＜m＜2时，属速度较大的层流非线性流，惯性力起一定作用，已偏离达西定律。

◆当m=2时，属大流速的紊流状态，惯性力已占支配地位，与河道中的均匀流相同。1912谢才（A.Chezy）提出了适用于地下水呈紊流状态时运动规律的数学表达式：

Q=K

c FI1/2或V=K

c

I1/2

式中：Kc——紊流时含水层的渗透系数；F——过水断面面积；I——水力坡度；可见地下水呈紊流状态时，其渗透速度与水力坡度的平方根成正比。五、地下水的补给、径流与排泄

（一）地下水的补给来源

含水层自外界获得水量的过程称为地下水的补给。

1.降水入渗补给

大气降水是地下水最主要的补给来源。如土层的蓄水能力以Ｗv表示，则

Ｗｖ＝（Δ－ｈｎ）（Ｗｍ－Ｗｏ）

Δ：降雨前地下水埋深（米）；ｈｎ：地下水面以上毛管水上升高度（米）；Ｗ：田间持水率，以体积比计；Ｗｏ为土层雨前平均含水率。

对于一次降水，其入渗补给量Ｘｒ为：

Ｘｒ＝Ｐ－Ｒ－（Δ－ｈｎ）（Ｗmax －Ｗｏ）式中，Ｐ为降水量（毫米）；Ｒ为地表径流量（毫米）。

2.地表水入渗补给

地表上的江河、湖泊、水库以及海洋，皆可成为地下水的补给水源。

◆江河对地下水的补给与降水入渗补给的差异：

前者的补给局限于河槽边界，呈线状补给，补给面比较窄；而降水补给呈面状，在一次降水期间普遍而均匀，但雨停后，降水补给亦很快停止，所以时间上断断续续；

江河的补给，只要河水位高于两岸地下水位，就可持续进行。

3、凝结水补给

一般情况下，水汽凝结形成的水量相当有限，但在高山、沙漠等昼夜温差大的地方，气态水凝结补给也是地下水的主要来源之一。4.含水层间补给

相邻含水层之间存在水头差且有联系通道时，水头高的含水层便会对说投递的含水层进行补给。

5.人工补给

人工补给可区分为两大类：

◆一类是人类修建水库、引水灌溉农田，城市工矿企业排放工业废水以及城镇生活污水排放，因渗漏而补给地下水，这是一种无计划的盲目的补给；

◆另一类则是人类为了有效地保护和改善地下水资源，改善水质，控制地下漏斗以及地面沉降现象的出现，而采取的一种有计划、有目的的人工回灌。

（二）地下水径流

1.地下水径流方向与径流强度

方向呈平面式、放射式、纵向或横向运动;

强度即地下水的流动速度,与透水性、水

力坡度成正比,承压水还与蓄水构造的开启

与封闭程度有关。

2.地下水径流类型

(1)畅流型;(2)汇流型;(3)散流型;(4)缓流型;(5)滞流型. （三）地下水的排泄

1.泉排泄

◆上升泉一般是承压含水层排泄承压水的一种方式，泉水在

静水压力的作用下，呈上升运动，相对来说这种泉水的流量比较稳定，水温年变化较小。

◆下降泉是无压含水层排泄地下水的一种方式，地下水在重

力作用下溢出地表，水量、水温等往往呈现明显的季节性变化。

2.蒸发排泄

潜水蒸发是浅层地下水消耗的重要途径，主要是通过包气带岩土水分蒸发和植物的蒸腾来完成的。

3.泄流排泄

地下水通过地下途径直接排入河道或其他地表水体，称为泄流排泄。泄流只在地下水位高于地表水位的情况下发生，泄流量的大小，决定于含水层的透水性能、河床切穿含水层的面积，以及地下水位与地表水位之间的高差。

4、含水层间排泄

5、人工排泄

六地下水动态与均衡

◆在各种因素影响下，地下水的水位、水量和水质随时间发

生变化的现象和过程，称为地下水的动态。

地下水的动态反映了地下水的补给与排泄的消长关系。

不同的补给来源和排泄途径，决定着地下水的动态特征。

◆分析研究某一地区地下水在某一时段内水量收支的数量关

系，就是地下水平衡。

地下水动态和平衡是一个问题的两个方面。动态是质和量的时空变化过程，是水平衡的外部表现；平衡则是具体的数量关系，是动态变化的内在原因。

◆研究地下水的动态和均衡对于掌握地下水的水质和水量的

变化规律，预测其变化趋势，合理地开发利用地下水，以及进行水资源评价都具有重要意义。

（一）影响地下水动态的因素

地下水的动态变化是在一定时期内，各种自然因素和人为因素随时间综合影响的直接结果

1．影响地下水动态的自然因素

（1）气象气候因素

◆降水和蒸发直接参与地下水的补给和排泄过程，是引起地下水动态发生变化的主要因素之一。

◆气候因素的昼夜变化、季节以及多年周期性变化，导致地下水的周期性动态变化。

◆由于气象因素的季节性变化具有明显得地区性，潜水动态变化特征也具有地区差异。（2）水文因素

水文因素对地下水的影响，主要取决于地表水与地下水之间的水力联系情况，以及地表水与地下水之间的水位差。

当河水补给潜水时，潜水位随河水位的涨落而升降，但时间滞后于河水位的变化。当河流排泄地下水时，越接近河流，潜水位变幅越小，远离河流的河间地块或分水岭地段，水位变幅大。（3）地质地貌因素

地质因素对地下水动态的影响主要反映在形成特征方面。其中地质构造决定了地下水的埋藏条件；岩性影响下渗、贮存和径流强度；地貌条件控制了汇流条件。这些条件的变化，造就了地下水动态在空间上的变异性。

（4）土壤和生物因素

土壤和生物因素一方面通过影响下渗和蒸发间接影响地下水的动态，另一方面还对地下水的化

学成分产生一定影响。

2.人为因素

人为因素对地下水动态的影响有正反两方面的作用。

◆一类是人们为了开发利用和控制地下水动态所采取的一系

列措施，如打井抽水、人工回灌等，是针对地下水有目的有计划的活动；

◆另一类活动是其他活动派生出的对地下水动态的影响，

如灌溉农田、工矿企业用水、各种排水工程、引水蓄水工程等，这类活动对地下水的影响广泛而深刻、持续时间长，并会随国民经济的不断发展而不断扩大。

（二）地下水动态类型

根据地下水的补给、排泄条件及地下水动态特征，可将潜水及浅层承压水，分为3种主要动态类型。

1.渗入—蒸发型动态

2.渗入—径流型动态

2.渗入—径流型动态

三、地下水均衡（p124）

(P g+R1+E1+Q1)-(R2+E2+Q2)=ΔW (5-21)

1.潜水水量平衡方程

(P g+R1+E1+Q1+Q n)-(R2+E2+Q2)=μΔH (5－23) 2.承压水水量平衡方程

（5-26）

3.地表水与地下水的转化与平衡

ΔP g=ΔR s-ΔE g (5－32)

七地下水的化学性质

（一）地下水中主要离子成分

◆阳离子：H+、Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe2+

◆阴离子：OH-、Cl-、SO

4

2-、NO

2

-、NO

3

-、HCO

3

-、CO

3

2-、

SiO

3

2-。

◆地下水中分布最广、含量较多的离子是： Na+、K+、

Ca2+、Mg2+和Cl-、SO

4

2-、 HCO

3

-。即4种阳离子和3种阴离子

（二）地下水中主要气体成分

O

2

、N

2

、CO

2

及H

2

S是地下水中的主要气体成分。

一般情况下，地下水中气体含量只有几毫克／升一几十毫克／升。但是，气体成分能够很好地反映地球化学环境；

同时，地下水中存在某些气体能够影响盐类在水中的溶解度以及其它化学反应。

（三）地下水的总矿化度和硬度

1.总矿化度

水的总矿化度是指水中离子、分子和各种化合物的总含量。

根据总矿化度的大小，天然水可以分为五类：

◆淡水＜1 克/升

◆弱矿化水 1—24 克/升

◆中等矿化水 24—35 克/升

◆强矿化水 35—50 克/升

◆盐水＞50 克/升2.硬度

水中钙、镁离子的总量，称为水的总硬度。当水煮沸时，一部分钙镁离子的重碳酸盐因失去CO

2

而成为碳酸盐沉淀，沉淀的部分叫做暂时硬度。总硬度减去暂时硬度即为永久硬度。

表示水的硬度的方法有两种：

1）德国度，以1 升水中含10 毫克CaO 为1 度；

2）用Ca2+、Mg2+的毫克当量/升来表示，1 毫克当量硬度等于德国度2.8°。

根据水的总硬度可以把水分为五类：

◆极软水＜1.5 毫克当量（＜4.2°）

◆软水1.5—3.0 毫克当量（4.2—8.4°）

◆弱硬水3.0—6.0 毫克当量（8.4—16.8°）

◆硬水6.0—9.0 毫克当量（16.8—25.2°）

◆极硬水＞9.0 毫克当量（＞25.2°）

工程水文学习题册简答

第一章绪论 三、简答题 1.工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的容？ 答：工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。它主要包括水文分析与计算及水文预报两方面的容。 2.工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？ 答：工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段的作用主要是：（1）规划设计阶段，为规划设计工程位置、规模提供设计洪水、设计年径流等水文数据；（2）施工阶段，为施工设计提供设计水文数据，为指导现场施工，提供施工水文预报；（3）运用管理阶段，提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益；同时，还需不断进行水文复核，提供新情况下的设计水文数据。 第二章流域径流形成过程 三、简答题 1. 如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？ 答：（1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；（2）在地形图上画出地面集水区的分水线；（3）用求积仪量出地面分水线包围的面积，即流域面积。 2. 蒸发折算系数K值的大小随哪些因素而异？ 答：蒸发器折算系数K值的大小主要随下列因素影响而变化： （1）蒸发器的类型； （2）地理环境情况； （3）季节月份的不同。 3. 对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1？ 答：因为流域出口的径流过程是相应的降雨扣除损失后的净雨形成的，显然，其径流量必然比相应的降雨量小，所以径流系数必然小于1。 4. 河川径流是由流域降水形成的，为什么久晴不雨河水仍然川流不息？ .答：河川径流是流域降雨通过产流、汇流过程形成的，汇流包括地面汇流和地下汇流，前者主要受控于河网、湖泊的调蓄作用，后者主要受控于地下水库的调蓄作用，使径流过程变远远比降雨过程平缓和滞后，尤其是地下汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断。

工程水文学问答题 原创。。。

工程水文学试题库 第一章绪论 1.工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？ 2.工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？ 7.长江三峡工程主要由哪些建筑物组成？其规划设计、施工和运行管理中将涉及哪些方面的水文问题？ １. 答：工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。它主要包括水文分析与计算及水文预报两方面的内容。 ２. 答：工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段的作用主要是：（1）规划设计阶段，为规划设计工程位置、规模提供设计洪水、设计年径流等水文数据；（2）施工阶段，为施工设计提供设计水文数据，为指导现场施工，提供施工水文预报；（3）运用管理阶段，提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益；同时，还需不断进行水文复核，提供新情况下的设计水文数据。 第二章水文循环与径流形成 4.如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？ 24. 蒸发器折算系数 K值的大小随哪些因素而异？ 43. 对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于 1？ 44. 河川径流是由流域降雨形成的，为什么久晴不雨河水仍然川流不息？ 45. 同样暴雨情况下，为什么流域城市化后的洪水比天然流域的显著增大？ 4. 答：（1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；（2）在地形图上画出地面集水区的分水线；（3）用求积仪量出地面分水线包围的面积，即流域面积。 24. 答：蒸发器折算系数K 值的大小主要随下列因素影响而变化： （1）蒸发器的类型；（2）地理环境情况；（3）季节月份的不同。 43.答：因为流域出口的径流过程是相应的降雨扣除损失后的净雨形成的，显然，其径流量必然比相应的降雨量小，所以径流系数必然小于1。 44.答：河川径流是流域降雨通过产流、汇流过程形成的，汇流包括地面汇流和地下汇流，前者主要受控于河网、湖泊的调蓄作用，后者主要受控于地下水库的调蓄作用，使径流过程变远远比降雨过程平缓和滞后，尤其是地下汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断。 45.答：与天然流域相比，流域城市化后，大量的透水面积，如林地、草地、农田变为不透水的面积，如房屋、街道、路面等，下渗大大变小；还有许多水塘、湖泊被填，调蓄容积减少。从流域水量平衡方程可知，这必然使径流量比天然情况的显著增大。另外，城市化后的排水渠道更为顺畅，汇流速度加快，雨水更容易汇集，从而使洪峰增高。 第三章水文信息采集与处理 11．什么是流量？测量流量的方法有哪些？ 12．河道断面的测量是如何进行的？ 13．流速仪测量流速的原理是什么? 14．采用积点法测量流速是如何进行的？ 19．水位流量关系不稳定的原因何在？ 11．答：流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，以m3/s计。它是反映水资源和江河、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据，也是河流最重要的水文特征值。 流量测验的方法很多，按其工作原理，可分为下列几种类型： （1）流速面积法：有流速仪法、航空法、比降面积法、积宽法(动车法、动船法和缆道积宽法)、浮

工程水文学知识点汇编

第一章 1.水循环是指地球上各种水体在太阳辐射和重力的作用下，通过蒸发、水汽输送、冷凝降落、下渗，形成径流的往复循环过程。外因：太阳辐射、地球重力以及地形地貌等下垫面因素。 内因：水具有固液气三态相互转化的物理性质 2.在太阳辐射下，不断地蒸发变成水汽进入大气，并随气流输送到各地，在一定的条件下形成降水回到地球表面，其中一部分被植物截留和土壤储蓄，通过蒸散发返回大气，另一部分以地表径流和地下径流的形式汇入江河湖库，最终回归大海。在水循环过程中，太阳辐射强度、大气环流机制和海陆分布决定了水汽的运行规律。 3. 水资源是水文循环使陆地一定区域内平均每年产生的淡水量，是陆地上由大气降水补给的各种地表和地下淡水水体的动态水。通常用多年平均年降水量和多年平均年径流量描述/ 地球表面可供人类利用的水称为水资源。 4.我国水资源分布的趋势是由东南向西北递减，空间分布十分悬殊。 5.河流的水资源之所以源源不断是由于自然界存在着永不停止的水文循环过程。使水具有再生性 6.工程水文学任务 三个阶段： （1）规划设计阶段，主要任务：确定工程的规模，根据工程的特性和规划设计要求，预测和预估未来工程使用期限的水文情势，提供用于确定工程规模的设计洪水或设计径流。（2）施工建设阶段，主要任务：将规划设计的工程付诸实施用于预估临时性水工建筑物设计洪水，并为施工期的防洪安全提供短期洪水预报。 （3）运用管理阶段，主要任务：在于使建成的工程充分发挥效能。通过水文预报，预报来水量大小和过程，以便进行合理调度，充分发挥工程效益；同时，还需不断进行水文复核修正原来预估的水文情势数据，改进调度方案或对工程实行扩建、改建，使得工程更好地为经济社会发展服务 7.工程水文学内容 （1）水文信息采集和处理 （2）降雨径流关系分析 揭示流域径流的形成规律，描述流域产汇流计算方法和数学模型。 （3）水文分析与计算 揭示水文现象的成因规律与统计规律，研究水文要素与地理因素之间的联系及时空分布特征，预估未来（很长时期内）水文情势的方法和途径 （4）水文预报：短期预报方法，预计水文变量在预见期内的大小和时刻变化。（预见期内） 8.水文现象既有必然性又有偶然性 9.三个规律：成因规律、统计规律、地理分布规律 10.研究方法：成因分析法、数理统计法、地理综合法 补11.水循环重要环节：降水、下渗、蒸散发、径流

7第七章 地下水的补给与排泄

第七章地下水的补给与排泄 补给：recharge 径流：runoff 排泄：discharge 补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。 7．1 地下水的补给 补给––––含水层或含水系统从外界获得水量的过程。 1．大气降水（precipitation） 入渗机理： 1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P49,公式5–14；P65，图7–3），累积入渗量。 2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration），或优势流（preferential flow）。 降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。 降水转化为3种类型的水： ①地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）； ②土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降 水转化为土壤水）； ③地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。 渗入地面以下的水： ①滞留于包气带→土壤水，通过腾发ET（evapotranspiration）→返回大气圈； ②其余下渗补给含水层→地下水。 因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。 入渗补给地下水的水量： q x=X-D-?S

式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量； X ––––年降水总量； D ––––地表径流量； ?S ––––包气带水分滞留量。 单位：mm 水柱。 降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。 X q x =α （小数或%表示） 一般α =0.2 ~ 0.5。 定量计算（入渗系数法）：Q=α·X ·F （注意单位统一，X ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素： ① 降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小； ② 降水强度：间歇性的小雨，构不成对地下水的有效补给（如华北平原，一次降水 <10mm 的为无效降雨）；连绵小雨有利于补给；集中暴雨→一部分转化为地表径流→不利于补给； ③ 包气带岩性：K 大，有利于入渗；K 小，不利于入渗； ④ 包气带厚度：厚，入渗量小，河北平原存在“最佳埋深”，一般4 ~ 6m ，地下水位 在“最佳埋深”时，入渗补给量最大，入渗系数α也最大； ⑤ 降雨前期土壤含水量：含水量高，有利于补给；含水量低，不利于补给； ⑥ 地形地貌：坡度大→地表径流量大→不利于补给；地势平缓，有利于补给； ⑦ 植被覆盖情况：植被发育，有利于拦蓄雨水和入渗；但浓密的植被，尤其是农作物，蒸腾量大，消耗的土壤水分多，不利于补给。 2．地表水 地表水对地下水的补给： 1）山区：一般排泄地下水（河水位低于地下水位，地下水补给河水），洪水期：补给地下 水； 2）山前：常年补给地下水（河水位高于地下水位）； 3）平原：河水补给地下水（“地上河”）。 影响因素：① 河床的透水性；② 水位差（河水与地下水）。 定量计算： ① 达西定律：q x =K ωI ； ② 测定上、下游河流断面的流量（断面测流）：q x =Q 上-Q 下。 大气降水、地表水是地下水的两种主要补给来源。其特点： 1）从空间分布上看：大气水属于面状补给，范围大且均匀； 地表水（河流）为线状补给，局限于地表水体周边。 2）从时间分布上看：大气降水持续时间较短； 地表水（河流）持续时间较长，是经常性的； 简而言之：大气降水：面状补给，持续时间短； 地表水：线状补给，经常性的，持续时间较长。 条件变化的影响： 地下水开采以后，由于水位的下降，水文地质条件的变化，大气降水、地表水的补给强度也要发生变化。地下水位下降后，由于包气带的加厚，降水补给量有可能减少；地表水与地下水水头差的加大，地表水的补给量有可能增大。

南京大学水文学原理复习2014版

水文学原理复习 第一章绪论 1、简述水文学的研究任务。 水文学，广义地说就是研究地球与水的科学，包括它的性质、现象和分布。 水文学是地球物理学和自然地理学的分支学科。研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境和人类活动之间相互的联系和作用。是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 2、水文现象的基本特点。 时程变化上的周期性与随机性 地区上的相似性与特殊性 周期性：由于地球的自转和公转、昼夜、四季，海陆分布，以及一定的大气环境，季风区域等，使水文现象在时程变化上形成一定的周期性。 随机性：因为影响水文现象的因素众多，各因素本身在时间上不断地发生变化，所以受其控制的水文现象也处于不断变化之中，它们在时程上和数量上的变化过程，伴随周期性出现的同时，也存在着不重复性的特点，这就是所谓随机性。 相似性：有些流域所处的地理位置(纬度或离海洋远近等)相似，气候与地理条件相似，因而所产生的水文现象在一定程度上有一定的相似性，即具有所谓地带性。 特殊性：不同流域虽所处的地理位置、气侯条件相似，但由于下垫面条件差异，而产生不同的水文变化规律。 3、水文现象的研究方法有那些。 成因分析法、数理统计法、地理综合法，遥感技术、核技术等新的研究方法近些年也在被使用。 成因分析法：按基本站网或室内外实验资料，从具体实际出发，研究水文现象的形成过程，揭示水文现象的本质及其相互关系，寻求其成因规律及各因素之间的内在联系，建立水文现象各要素与影响各要素变化的定性和定量关系，确定性的水文模型也属此类方法。 数理统计法：基于水文现象特征值的出现具有随机性，以概率理论为基础，根据长期的水文观测资料，运用数理统计方法，求得水文现象特征值的统计规律，或对主要水文现象与其影响因素之间进行相关分析，求出一定得经验关系以供应用，也是另一种统计规律。随机模型即属此类方法。 地理综合法：从气侯要素及其他景观要素的分布具有地区性得特点出发，求出各测站水文要素的分类地区特征值，建立地区经验公式，绘制各种特征值等值线图等，以分析水文现象的地区特征，揭示水文地区规律。 第二章自然界的水 4、全球水资源总量是多少。 水在地理圈中的存在形式，大体上可分为地面水、地下水、大气水和生物水四大部分。 广义的水资源概念：地球上一切形式的水。地球上的总水量为13.86×108km3。 狭义的水资源概念：每年可更新和恢复的那部分动态淡水量。全球每年的水资源量约为4.7万立方公里。

《工程水文学》习题册全解

《工程水文学》习题康艳巨娟丽编 专业班级： 学号： 姓名： 西北农林科技大学 2011年9月

前言 为了学生能全面、系统和有重点地掌握工程水文学的基本概念、原理和计算方法，提高学生分析解决问题的能力，编者编写了本习题集。本习题集中的习题主要来源于武汉大学水电学院编写的《工程水文学题库及题解》一书，同时还采用了河海大学水文水资源及环境工程学院的部分习题，本书第三章的习题引用了陕西省宝鸡水文局千阳水文站和益门镇水文站的实测资料，在此，一并向他们表示衷心地感谢！ 本课程作业的具体要求如下： 习题作业前，应阅读习题中涉及的有关基本理论和方法； 严肃、认真、仔细、按时完成作业，达到“分析正确，计算无误、图幅美观，字迹端正”，作业中的曲线图严格按照工程制图要求进行绘制，文字说明和计算数据书写应工整； 鼓励学生使用计算机，应用Excel进行数据处理； 要求统一用A4白纸书写作业； 作业经教师批改，认真改正错误之处； 作业要妥为保存，待课程学习结束后，作业装订成册，以留毕业参加实际工作参考使用； 切忌随手乱涂乱划，以作为期末考查的依据。 编者 2011年9月

目录 第一章绪论 (1) 第二章流域径流形成过程 (2) 第三章水文信息采集与处理 (7) 第四章流域产流与汇流计算 (12) 第五章水文预报 (22) 第六章水文统计 (25) 第七章设计年径流分析 (31) 第八章由流量资料推求设计洪水 (37) 第九章由暴雨资料推求设计洪水 (43)

第一章绪论 学习本章的意义：学习本章的目的，主要了解什么是工程水文学?它主要包括哪些内容?在国民经济建设，尤其在水利水电建设中有哪些重要作用?希望能结合某一工程实例进行学习。本章内容主要有：水文学与工程水文学，水资源，水文变化基本规律与计算方法。 本章内容：水文学与工程水文学的基本概念、主要内容及作用，水文变化基本规律及基本研究方法。 一、填空题 1.水文学是研究自然界各种水体的的变化规律，预测、预报 的变化情势的一门水利学科。 2.工程水文学的内容，根据在工程规划设计、施工、管理中的作用，基本可分为两个方法： 和。 3.水文现象变化的基本规律可分：、和。 4.根据水文现象变化的基本规律，水文计算的基本方法可分为、 和。 二、选择题 1．水文现象的发生[ ]。 a、完全是偶然性的 b、完全是必然性的 c、完全是随机性的 d、既有必然性也有随机性 2．水文分析与计算，是预计水文变量在[ ]的概率分布情况。 a、任一时期内 b、预见期内 c、未来很长很长的时期内 d、某一时刻 3．水文预报，是预计某一水文变量在[ ]的大小和时程变化。 a、任一时期内 b、预见期内 c、以前很长的时期内 d、某一时刻 4．水资源是一种[ ]。 a、取之不尽、用之不竭的资源 b、再生资源 c、非再生资源 d、无限的资源 5．水文现象的发生、发展，都具有偶然性，因此，它的发生和变化[ ]。 a、杂乱无章 b、具有统计规律 c、具有完全的确定性规律 d、没有任何规律 6．水文现象的发生、发展，都是有成因的，因此，其变化[ ]。 a、具有完全的确定性规律 b、具有完全的统计规律 c、具有成因规律 d、没有任何规律 三、简答题 1.工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？ 2.工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？

工程水文学课后复习思考题参考答案

工程水文学课后复习思考题及答案 第一章绪论 1、什么是水资源？怎样理解水资源并非是取之不尽，用之不竭的？ 水资源是指地球上可供人类利用的淡水。与煤、石油等矿产资源不同，水资源的数量具有可更新补充的特点，但随着城市和农业的发展，人口和用水量的急剧增长，人类对水资源需求量日益增长，而可利用的水资源是有限的，可更新补充的水资源并非取之不尽、用之不竭的，必须十分重视，珍惜利用。 2、中国的水资源有哪些特点？ 中国的水资源总量不算少，但人均水量低；地区上分布极不均匀；与耕地、人口分布不相匹配；年内、年际变化大。 3、实施水资源可持续利用发展战略有何意义？ 在水资源开发利用中，应当使预期得到的社会效益和环境效益，亦即正面效益与因开发利用所导致的不利于环境的副作用，亦即负面效益相平衡，并力求前者稍大于后者以利人类社会的不断完善和进步。 4、水资源与水文学有何关系？ 水文学是研究地球水圈的存在与运动的科学。主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害、合理开发利用和保护水资源、不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据。 5、水文分析计算在水利工程建设和管理中的作用是什么？ 规划设计阶段水文学计算的主要任务是确定工程规模；施工阶段要修建一些临时性建筑，也需要进行水文计算；运用管理阶段，需知道未来一定时期的来水情况, 据此编制水量调度方案。 6、水文分析计算经常采用哪些研究方法？根据是什么？ 成因分析法、数理统计法、地理综合法。

第二章水循环与径流形成 1、何谓自然界的水循环？产生水循环的原因是什么？ 水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、地面和地下径流的往复循环过程成为水循环，海陆间的水循环成为大循环，局部的水循环成为小循环。产生水循环的内因是水在通常环境下气、液、固易于转化；外因是太阳辐射和重力作用。 2、何谓水量平衡原理？水量平衡方程中经常考虑的因素有哪些？ 根据物质不灭定律可知，在水循环过程中，对于任一区域，在任一时段内，进入的水量与输出的水量之差额必等于其蓄水量的变量，这就是水量平衡原理。水量平衡方程中考虑的因素有：降水量和蒸发量。地表、地下径流量以及地下蓄水量的变量。 3、比较大的河流自上而下可分为哪几段？各段有什么特点？如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？ 一条河流自上而下可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源是河流的发源地；上游，河流的上游连接河源，水流具有较高的位置势能，在重力作用下流动，受河谷地形的影响，水流湍急，落差大，冲刷强烈；中游，河槽地势渐趋平缓，两岸逐渐开阔，河面增宽，水面比降减小，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床稳定；下游，与河口相连，一般处于平原区，河床宽阔，河床坡度和流速都较小，淤积明显，浅滩和河湾较多；河口，河流的终点。 通常可在适当的比例尺的地形图上定出流域分水线，然后用求积仪量出它所包围的面积，成为流域面积，用F表示，单位为km2。 4、河流与流域有哪些主要特征？ （1）降雨形成的地表水，在重力作用下沿着陆地表面曲线形凹地流动，依大小 可分为江（河）、溪、沟等，其间并无精确分界，统称河流 基本特征：河流长度，自河源沿主河道至河口的距离；河流断面，横断面和纵断面；河道纵比降，单位河长的落差，即J二丁；河网密度，河流平均单位面积内河流的总长度。 (2)汇集地面和地下水的区域称为流域，也就是分水线包围的区域。

(完整版)工程水文学试题

(1-2章计算) 1.某河段上、下断面的河底高程分别为725m和425m，河段长120km，则该河段的河道纵比 降[ ]。 a、0.25 b、2.5 c、2.5% d、2.5‰ 3.某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径流深为450mm，则多年平均年蒸发量为 [ ]。 a、450mm b、500mm c、950mm d、1400mm 4.某流域面积为500km2，多年平均流量为7.5m3/s，换算成多年平均径流深为[ ]。 a、887.7mm b、500mm c、473mm d、805mm 5.某流域面积为1000km2,多年平均降水量为1050mm，多年平均流量为15m3/s，该流域多年平均的径 流系数为 a、0.55 b、0.45 c、0.65 d、0.68 6.某水文站控制面积为680km2，多年平均年径流模数为10 L/(s·km2) ，则换算成年径流深为 a、315.4mm b、587.5mm c、463.8mm d、 408.5mm 8.某闭合流域的面积为1000km2，多年平均降水量为1050mm，多年平均蒸发量为576mm，则多年平 均流量 a、150m3/s b、15 m3/s c、74m3/s d、18m3/s 10.某闭合流域面积F =1000km2，流域多年平均年降水量 P =1400mm ，多年平均流量Q = 20m3 / s ，今后拟在本流域修建水库，由此增加的水面面积ΔF =100km2，按当地蒸发皿实测的多年平均蒸发值 E器 = 2000mm ，蒸发皿折算系数k= 0.8，该流域原来的水面面积极微，可忽略。若修建水库前后流域的气候条件保持不变，试问建库后多年平均流量 Q' （ m3 /s ）为多少？11.某闭合流域，流域面积 F=1000 km2 ，多年平均降水量 P = 1400 mm ，多年平均流量Q = 15m3 / s ，蒸发器测得多年平均水面蒸发值为 2000mm，蒸发器折算系数为 0.8，水面面积为 F 水 =100km2，试求多年平均陆面蒸发量E陆。 12.某流域面积F = 600km2，其上有一次暴雨洪水，测得流域平均雨量P = 190mm，该次洪水的 径流总量W =8000×104m3,试求该次暴雨的损失量为多少？ 13.某流域面积F = 120 km2，从该地区的水文手册中查得多年平均年大洪峰流量模数MQ = 2.8 m3 /(s.km2) ，试求该流域的多年平均年大洪峰流量Qm 为多少？能否按所给资料推求多年平均年大洪峰的洪量？

水文学原理-考点

水文学原理考试要点 第一章绪论 1、水文现象的特点：1.时程上的周期性和随机性。2.地区上的相似 性和特殊性。 第二章河流与流域 1、概念： 流域：汇集到地面水流和地下水流的区域称为流域 流域面积：指河口断面以上地面分水线包围的面积 水系：由干流及其全部支流组成的脉络相通的网状系统 闭合流域：当流域的地面、地下水分数线重合，河流下切比较深，流域上降水产生的地面、地下水流能够全部经过流域出口断面 时称为闭合流域。 非闭合流域：由于地面、地下分水线不一致，或者因喝到下切过 浅，流域出口断面流出的水流并非完全是由流域上降水产生的 水流时。 第三章水文循环与水量平衡 1、水文循环的概念：水圈中的各种水体在太阳辐射和地球引力的 作用下，通过这种不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗和 径流等形式的往复循环过程。 水文循环的主要环节：蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗和 径流 2、水文循环的分类：大循环、小循环、微循环

3、水量平衡原理：对任何区域（或水体）、在任一时段内，其输入 的水量和输出的水量只差等于其需水量的变化量 并会应用水量平衡原理进行相关计算。 第四章降水 1、降水的成因分类：1。锋面雨2。气旋雨3。对流雨4.地 形雨 降水三要素：一点（或面上）的降雨量、降水历时与降水强度2、降水强度过程线： 累积降雨过程线 3、流域面平均降水量的计算方法，并比较几种常用的基本方法（算 术平均法、泰森多边形法、等雨量线法、距离平方倒数法）的优缺点； 4、掌握泰森多边形法计算流域面平均降水量。 第五章土壤水 1、土壤水的分类：吸湿水、薄膜水、毛管水、重力水 2、土壤水分常数：1.土壤水分常数用来表征土壤水分形态和运动 特征。2.不同形态的水反映了土壤不同的持水量，这种关系通常用一些土壤含水量的特征数值来表示。 3、土水势的总势：总水势只有大小无方向，而而水势梯度则是向 量，总水势增加的方向为正，每种物质都要力图达到与其周围平衡的趋势，因此，水总是从总水势高的地方流向总水势低的地方，且水流运动的方向总是与水势梯度的方向相反。

7第七章 地下水的化学组分及其演变

第七章 地下水的化学组分及其演变 7．1 概 述 地下水不是化学纯的H 2O ，而是一种复杂的溶液。 天然： 人为：人类活动对地下水化学成分产生影响。 地下水的化学成分是地下水与环境、以及人类活动长期相互作用的产物。一个地区地下水的化学面貌，反映了该地区地下水的历史演变。 水是最为常见的良好溶剂，可溶解、搬运岩土中的某些组分。水是地球中元素迁移富集的载体。 利用地下水，各种行业对水质都有一定的要求→进行水质评价。 7．2 地下水的化学特征 1．地下水中主要气体成分 O 2 、N 2 、CO 2 、CH 4 、H 2S 等。 1）O 2 、N 2 地下水中的O 2 、N 2主要来源于大气。地下水中的O 2含量多→说明地下水处于氧化环境。在较封闭的环境中O 2耗尽，只留下N 2，通常说明地下水起源于大气，并处于还原环境。 2）H 2S 、甲烷（CH 4） 地下水中出现H 2S 、CH 4 ，其意义恰好与出现O 2相反，说明→处于还原的地球化学环境。 3）CO 2 CO 2主要来源于土壤。化石燃料（煤、石油、天然气）→CO 2（温室气体）→温室效应→全球变暖。 地下水中含CO 2愈多，其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。 2．地下水中主要离子成分 7大离子：Cl -、SO 42-、HCO 3- 、Na +、K +、Ca 2+、Mg 2+。 低矿化水中（M<1 ~ 2g/L ）：HCO 3- 、Ca 2+、Mg 2+为主（难溶物质为主）； 发生化学反应 岩石圈水圈 交换化学成分

中矿化水中（M=2 ~ 5g/L ）：SO 42- 、Na +、Ca 2+为主； 高矿化水中（M>5g/L ）：Cl - 、Na +为主（易溶物质为主）。 造成这种现象的主要原因是水中盐类溶解度的不同： 溶解性总固体(total dissolved solids)：溶解性总固体是指溶解在水中的无机盐和有机物 的总称(不包括悬浮物和溶解气体等非固体组分)，用缩略词TDS １）Cl - 主要出现在高矿化水中，可达几g/L ~ 100g/L 以上。 来源： ① 来自沉积岩氯化物的溶解； 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：工业、生活污水及粪便中含有大量Cl - ，因此居民点附近矿化度不高的 地下水中，如Cl - 含量超过寻常，则说明很可能已受到污染。 特点： ① Cl - 不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面所吸附，氯盐溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子； ② Cl -含量随着矿化度增长而不断增加，Cl - 的含量常可用来说明地下水的矿化程度。 2）SO 42- 中等矿化的地下水中，SO 42- 为主要阴离子。 来源： ① 含石膏（CaSO 4·2H 2O ）或其它硫酸盐的沉积岩的溶解； ② 硫化物的氧化： 2FeS 2+7O 2+2H 2O →2FeSO 4+4H ++2SO 42- （黄铁矿） 注意： ① 由于煤系地层（C –P ）常含有很多黄铁矿（硫铁矿），因此流经这类地层的地下水 往往以SO 42- 为主； ② 金属硫化物矿床附近的地下水中常含有大量的SO 42- ； ③ 煤的燃烧产生大量SO 2，与大气中的水汽结合形成含硫酸的降雨→酸雨，从而使 地下水中SO 42- 增加； ④ 在我国能源消耗中，煤占70%以上，我国每年向大气排放的SO 2已达1800?104t 之 多，因此，地下水中SO 42- 的这一来源不容忽视。 ３）HCO 3- 低矿化水的主要阴离子。 来源： ① 含碳酸盐的沉积盐（石灰岩、白云岩）与变质岩（大理盐）： 碳酸盐溶 解 度 矿 化 度 小 低 H C O 3 -S O 4 2-C l -大 高 硫酸盐氯盐

第七章__地下水运动中的若干专门问题

第七章 地下水运动中的若干专门问题 §1 非饱和带的地下水运动 一、关于非饱和带水分的基本知识 1. 含水率，饱和度和田间持水量 包气带中的空隙，一部分被水充填，另一部分被空气充填。 含水率(θ)：表示单位积中水所占的体积， 式中：（V w ）0——典型单元体中水的体积； V 0——典型单元体的体积 饱和度：岩石的空隙空间中被水占据部分所占的比例。 式中：（V 0）0——典型单元体中的空隙体积 含水率与饱和度的关系： θ=nS w 式中：n ——孔隙度。 田间持水量：在长时间重力排水后仍然保留在土中的水量。 2. 毛管压力 毛管压强：在多孔介质的孔隙中，液体和气体接触是，二者存在压力差，这个压力差称毛管压强。用p c 表示 p c =p a -p w 式中：p a ——空气的压强； p w ——水的压强 毛管压强取决于界面的曲率，曲率愈大（液面愈弯曲，毛管压强愈大。 以上毛管压强是以绝对压强为基准，如果以相对压强为基准，这时有： p c =p a -p w –p a ∴ p c =-p w 毛管压强相对大气压强为负值。即，非饱和带孔隙中的水处于小于大气压 强的情况下。 非饱和带水流中任何点的水头 式中：z ——位置水头； h c =p c /r ——毛管压力水头； ∴ H=z-h c 3土壤水分特征的曲线 ()()0 00 V V S w w = ()0 V V w = θr p z r p z H c w -=+ =

水分特征曲线：反映毛管压力水头（或毛管压强）和土壤含水率或饱和度关系的曲线。如图：随着含水率的减少，毛管压力增加，当含水率减小到某一值时，压强继续增大时，含水率不在减小。相应的饱和度为： 影响特征曲线的因素： （1）不同质地的土壤，其水分特征曲线不同。一般说，土壤的粘粒含量愈高。同一负压条件下土壤的含水率愈大，或者同一含水率下其负压愈高。这是因为，粘粒含量增多。使土壤中细小孔隙发育的缘故。 （2）土壤结构。如图，为一砂壤土不同干容重的水分特征曲线，在同一负压下，土壤愈密实，（大），相应的含水率一般也大。原因，土壤愈密实，大孔隙数量减少，中孔隙增多。 （3）温度的影响。温度升高，水的粘滞性下降，所以表面张力降低，在同样的负压下，含水率要低一些。 （4）土壤水分变化过程的影响。对于同一土壤，土壤脱湿（由湿变干）过程测得的水分特征曲线不同，如图，在相同的负压下，排水（脱湿）时的含水率要大于吸湿时的含水率。这种现象称为滞后现象。 （5）容水度：毛管压力水头变化一个单位时，从单位体积土中释放出的水体积。数值上等于，水分特征曲线的斜率的负倒数。 它是含水率和毛管压强的函数，可用或表示。 二、非饱和带水运动的基本方程 非饱和带地下水的运动，也可以用达西定律描述，这时的渗透系数是变化的，与含水率和毛细压力水头有关，是和的函数，其关系如图，随着含水率的增大，渗透系数增大，随毛管压力水头的减小，渗透系数增大。 在非饱和带中，定律的表达式为： 在三个坐标轴的分量为： 2 基本微分方程 第一章推的渗流连续性方程，如下： 在饱水带中，全部孔隙被水充满，等式右端用孔隙度，在非饱和带中，部分孔隙被水充满，所以用含水率取代，并两边除（近似为常数），得： n S w 0 0θ= dh d C θ- =()()J h K v J K v c ?=?=或 θ() () () () () () z H h K v z H K v y H h K v y H K v x H h K v x H K v c z z c y y c x x ??-=??-=??-=??-=??-=??-=θθθ或 ()()()[]z y x n t z y x z v y v x v z y x ????? =???? ???????+??+??-ρρρρ

工程水文学第七章习题含答案

1.某流域的一场洪水中，地面径流的消退速度与地下径流的相比[B] a、前者小于后者 b、前者大于后者 c、前者小于等于后者 d、二者相等 2.一次暴雨的降雨强度过程线下的面积表示该次暴雨的[B] a、平均降雨强度 b、降雨总量 c、净雨总量 d、径流总量 3.一次洪水地面径流过程线下的面积表示[C] a、平均地面径流流量 b、地面径流深 c、地面径流总量 d、地面径流模数 4.某流域一次暴雨洪水的地面净雨与地面径流深的关系是[C] a、前者大于后者 b、前者小于后者 c、前者等于后者 d、二者可能相等或不等 5.对同一流域，因受降雨等多种因素的影响，各场洪水的消退都不一致。（√） 1.在一定的气候条件下，流域日蒸发量基本上与土壤含水量成正比。（√） 2.对同一流域，降雨一定时，雨前流域蓄水量大，损失小，则净雨多，产流大。（√） 3.流域蓄水量是指流域土壤含蓄的吸着水、薄膜水、悬着毛管水和重力水。（×） 4.流域最大蓄水量Wm（Im）近似为前期十分干旱，本次降水相当大（能够产流）的洪水的损失量的最大值。（√） 1.蓄满产流模型认为，在湿润地区，降雨使包气带未达到田间持水量之前不产流。（√） 2.按蓄满产流的概念，仅在蓄满的面积上产生净雨。（√） 3.按蓄满产流的概念，当流域蓄满后，超渗的部分形成径流，该部分径流包括地面径流和地下径流。（×） 4.对流域中某点而言，按蓄满产流概念，蓄满前的降雨不产流，净雨量为零。（√） 5.净雨强度大于下渗强度的部分形成地下径流，小于的部分形成地面径流。（×） 6.下渗容量（能力）曲线，是指[B] a、降雨期间的土壤下渗过程线； b、充分供水条件下的土壤下渗过程线 c、充分湿润后的土壤下渗过程线； d、下渗累积过程线 7.在湿润地区，当流域蓄满后，若雨强i大于稳渗率fc，则此时下渗率f为[C] a、f>i； b、f=i； c、f=fc； d、ffc； d、f

水文学原理考试复习重点

第十章 洪水波的分类、运动特征及波速河段蓄槽原理和蓄槽方程四种简单入流及其出流过程洪水波及圣维南方程组洪水波特征河长演算 细点：洪水波变形洪水波运动方程河段蓄泄方程特征河长及其求算四种单位入流及其出流过程线任意入流过程的矩形离散化河段汇流系数求算河段特征河长洪水演算 洪水波特征：洪水波两类变形特点圣维南方程组（连续与运动方程） 洪水波的四种分类（运动方程中要素的取舍）及其实际对应的河道及水流情形 山区大比降河床河流洪水运动特性及波速深大水库入库洪水惯性波的运动特性 河段洪水演算：蓄泄方程，河床调蓄洪水的原理三种基本的槽蓄关系曲线特征河长假设与特征河长河段特点四种单位入流的数学表达式瞬时单位线的概念与表达式、积分意义四种单位入流的出流过程之间的关系任意连续入流的矩形入流逼近第十一章 流域汇流过程地面径流成因公式流域汇流系统分析 流域汇流计算：汇流计算途径汇流时间地面径流成因公式（卷积公式）、汇流曲线流域汇流系统特性（线性时不变系统）经验单位线（时段单位线）及流域汇流计算纳什利用流域汇流瞬时单位线进行流域汇流计算的思 掌握内容等流时线概念（等流时快概念）用图形直观推导地面径流成因公式流域汇流曲线的种类：线性时不变流域汇流系统的特性（线性系统表达式）经验单位线（或称为时段单位线）瞬时单位线利用经验单位线推流计算（公式及计算过程）利用瞬时单位线进行流域汇流计算的思路（或思想）两种流域汇流计算途径的差异影响流域汇流的因素 第九章流域产流 掌握内容蓄水容量与田间含水量如何理解蓄水容量曲线概念流域内可以蓄满产流的包气带总面积和土壤含水量的关系蓄满产流的内在意义及蓄水容量曲线的特点抛物线形与指数线性蓄水容量曲线 第八章产流机制 包气带水量平衡要素构成及平衡方程产流机制的发展历程霍顿产流机制的核心论点四种径流成分的产流机制九种产流类型的组合两种产流模式 第一章水量平衡与水循环 水循环概念水循环的动力水文现象大循环及两种小循环概念水量平衡原理和通用水量平衡方程 第二章径流表示与径流情势 径流定义及其类型径流表示方法：流量、径流量、径流深、径流模数、径流系数 净雨的定义（形成）及其含义一次降雨形成的典型流量过程线的径流成分来源及概念河川径流情势概念反映径流年内分配特征的两个指标及其意义反映径流年际变化的两个指标及其意义 第三、四章重点——降水要素及计算 降水要素及时空分布特征面降水量计算方法降雨资料的分析与插补——双累计曲线降水截留概念及植物对降雨的截留过程特点。 第五章土壤水 土壤水分常数的基本概念土壤水受力分析，毛细现象机理为何引入土水势概念，土水势为何为负值土水势的构成土壤水分特征曲线土壤水流连续方程 第六章下渗

水文学原理复习

水文学原理复习 第一章 1、水文现象研究方法 成因分析法、数理统计法、地理综合法 第二章 1、河流组成 一条河流沿水流方向，自高向低可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。 2、径流损失 雨期蒸发、植物截留、填洼和下渗损失 3、流域面积 流域分水线包围区域的平面投影面积 4、径流 径流是由降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等汇集流动的水流5、径流模数 流域出口断面流量与流域面积之比值称为径流模数，以L/（s*km2） 6、净流系数 某一时段的径流深R与相应时段内的流域平均降雨深度P之比称为径流系数 第三章 1、降雨分类 对流雨、地形雨、锋面雨（冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋）、气旋雨（温带气旋雨、热带气旋雨） 2、降雨的观测 器测法、雷达测雨法、气象卫星云图 3、泰森多边形 具体做法为: 根据计算区域(沉域) 内的雨量站网，以雨量站为顶点 连接成若干个不嵌套的三角形, 并 尽可能使构成的三角形为锐角三角 形。然后对每个三角形求其重心(三 角形三边垂直平分线之交点)。利用 这些三角形的重心，就可以将计算 区域(流域) 划分成若干个计算单元。 由图4-12可以看出，这样就能够保 证在每个计算单元的中心附近有一

个雨量站。如果假设这样得到的计算单元的降雨量分布是均匀的，并可用其中雨量站的实测雨量来代表，则根据式(4-9) 可导得用泰森多边形法计算区域(流域) 平均雨量的公式为: 为流域内第i个雨量站的控制面积；F为流域总面积；为流域内地i个雨量站的雨量 第五章 1、土壤水分类 吸湿水、薄膜水、毛管水（支持毛管水、毛管悬着水）、重力水 2、田间持水量 指土壤中所能保持的最大毛管悬着水量 3、土壤含水量 表示一定量的土壤中所含有的水分数量 4、饱和含水量 指土壤中所有孔隙都被水充满时的土壤含水量 5、土水势 在标准大气压下，从水池中吧单位质量的纯水从基准面上等温地和可逆地移动到土壤某一吸水点，使之成为土壤水是必须做的功 是总土水势；是基质势；是溶质势；是压力势；是重力势 6、对于描述土壤水运动来讲，应掌握以下要点。 1)一般可不考虑溶质势。 2) 在非饱和土壤中，土水势主要由基质势和重力势组成；而在饱和土壤中则只存在重力势和压力势。 3) 土水势只有大小而无方向。 4) 土水势梯度的方向规定为指向土水势增加的方向。 5) 土壤水总是从总土水势高的地方向低的方向运动，所以土壤水运动的方向与土水势梯度的方向相反。

第七章 地下水运动中的若干专门问题

第七章地下水运动中的若干专门问题 一、填空题 1．土壤水分特征曲线斜率的负倒数称为_____，它表示_____变化一个单位时从单位体积土体中释放出来的水体积。 2．足够的降雨，可大大增加非饱和带上层的含水量，水分不断向下运移，雨后由于蒸发作用，地表附近的水分不断向上运移。在这种情况下，在地下某一深度处存在一个界，界面以上的水分向上运动，界面以下的水分_____运动，界面上水分通量为_____，这个界面称为零通量面。 3．零通量面刚生成时，离地表很浅，随着蒸发的不断进行，零通量面将不断____，至水分_______附近则趋于稳定。 4．对于主零通量面，只有足够的降雨或灌水才能使其_____。蒸发只能使其_____，但达到一定深度可稳定。对于次一级的零通量面，_____或降雨都有可能将其破坏消失。 5．对于饱和土层来说，任一点的土水势应包括____势和____势，两者之和叫作总土水势；对于非饱和土层水来说，任一点的土水势包括____势和____势。水分的运动是由土水势___的地方向土水势___的地方运动。 6．在渗流场中，由于地下水流的速度_____，造成溶质运移的现象称为_______。 7．在渗流场中，由于所含溶质的浓度_____，而引起溶质运移的现象称为_______。 8．在渗流场中，机械弥散作用和分子扩散作用是_____存在的，二者共同的结果使示踪剂向外扩展的范围_____按地下水流平均流速应到达的范围，这种现象称为_____。 二、选择题 1．在地下水中短时间注入示踪剂，在下游观测井中示踪剂浓度的变化是（）

(1)由小到大再由大到小的脉冲式；(2)前后有一个突变界面的活塞式 2．水动力弥散是由机械弥散和分子扩散共同作用引起的，在某一含水层中以哪种作用为主取决于（） (1)示踪剂的浓度；(2)地下水实际流速的大小； (3)地下水的初始浓度；(4)含水介质的空隙大小 二、判断题 1．在非饱和带中，饱和度总是小于含水率。（） 2．在非饱和带中，渗透率k和渗透系数K仍为常数。（） 3．含水率θ与饱和度S w 的关系为S w =nθ。（） 4．双重介质含水层中，完整井非稳定抽水情况下，孔隙水的水头总是小于裂隙水水头。（） 5．机械弥散不能单纯存在，分子扩散时时刻刻都在进行。（） 三、分析题 1．简述影响p c ～ 曲线的主要因素有哪些？ 2．双重介质渗流学说，为什么要假设一个点有两个水位？在钻孔中测出的水位代表什么水位？ 3．非饱和带中，某一点的渗透率是否为常数？为什么？ 4．试比较用达西定律描述非饱和带、饱和带水流运动有哪些不同？ 5．简述水动力弥散的机理。 6．简述机械弥散是怎样造成的。 7．假设要从距固体废物处理场下方一定距离处的潜水含水层中抽水（图7-1），为了防止所抽的水受到污染，设计人员应进行哪些方面的调查工作？