水文地质学基础习题库及答案[3]

《水文地质学基础》习题库[第1章](1)一个地区的年降水量，是用什么表示的，包括哪些组成部分？答：以雨量计降雨量，以某一地区某一时期的降水总量平铺于地面得到的水层高度mm数表示。(2)某山区的地表水系如下图所示，由分水岭圈闭的流域面积为24km2,在8月份观测到出山口A点的平均流量为8.0104m3/d，而8月份这个地区的总降水量是700mm。试求出该流域8月份的径流深度和径流系数，并思考以下问题：为什么径流系数小于1.0；A点的平均流量中是否包括地下径流。解：Q=8.0104m3/d,F=24km2,X=700mm(3)空气湿度和风速如何影响蒸发量？答：水面蒸发的速度和量取决于气温、气压、湿度、风速等因素。主要决定于气温和饱和差（饱和差＝饱和水汽的含量－绝对湿度）饱和差愈大，蒸发速度也愈大。风速是影响水面蒸发的另一重要因素。(4)地球上水的循环包括水文循环和地质循环，它们有哪些区别？水循环的大气过程属于其中哪一种？答：水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环。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。水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著，与人类的生存环境有直接的密切联系。水的地质循环常发生于地球深部层圈水与表层圈水之间，常伴有水分子的分解和合成，转换速度缓慢。(4)地下径流与地表径流的特征有哪些不同点？答：径流可分为地表径流和地下径流，两者具有密切联系，并经常相互转化。降落到地表的水通过下渗环节，对降水进行地表与地下径流的分配。(5)沙漠地区降雨量很少，但是也能发现大量的地下水或者泉水，为什么？(P14)答：它们或者是从周围高山冰雪融水获得补充，实际仍是固他体降水的转化补给；或者是在长期地质历史时期积聚起来的，是多年水文循环的积累。[第2章](1)对比以下概念：空隙和孔隙；孔隙度和孔隙比；孔隙和裂隙；(2)在一个孔隙度为30%的砾石堆积体中，充填了孔隙度为60%的粉质粘土，试估算该堆积体的实际孔隙度。(3)请对以下陈述作出辨析：A.地层介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大；A分水岭mm103.3102431108.010FQTY3-43-15.07003.103XYaB.分布有裂隙的岩石中，一般不发育孔隙；C.毛细水不受重力作用，只受表面张力作用；D.松散岩层的给水度虽然经验上被认为是固定的参数，但实际上也随时间变化，并且总是小于孔隙度；(4)潜水含水层的给水度和承压含水层的给水度存在很大的区别，你知道为什么吗？(5)某岩石的裂隙中，有的充填了细砂，有的充填了粘土，有的没有充填，试分析各种情况下岩石的透水性；(6)当潜水的水位下降时，水面下岩石的固体骨架有效应力将如何变化？而水面上的岩石含水量如何变化？(7)对于上海市的地面沉降，有人认为是抽取地下水引起的，也有人认为是高层建筑不断兴建引起的，试分析这些论断所依据的原理和可能的论证方法。(8)请分析一下孔隙度与饱和体积含水量之间的关系？[第3章]和[第5章](1)对比以下概念：毛细水带与包气带；隔水层与弱透水层；排泄区与补给区；上层滞水与潜水；(2)请对以下陈述作出辨析：A.在排泄区，地下水不接受大气降水的补给；B.只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水；C.地面的污染物可以通过包气带扩散到潜水中，但不会影响承压水；D.包气带中有结合水，而饱水带没有结合水。(3)在地下水的补给、径流、排泄上，承压含水层具有哪些特点?(4)结合水与重力水的最根本的区别是结合水（）。a.不能转化为气态水；b.具有抗剪强度；c.不能运动；d.结合水层薄。(5)请根据下图中的潜水等水位线(m)图分析河流与地下水的关系？（A,B,C为水文站）(6)当潜水水位下降时，支持毛细水和悬挂毛细水的运动有什么不同特点？(7)在无入渗补给而有蒸发排泄的条件下，如果潜水含水层地下水水位逐渐下降，其上部包气带的含水量将，而地下水蒸发强度将，这时潜水面（填“是”或者“否”）还可以看作流面。[第4章](1)请对比以下概念渗透流速与实际流速；渗透系数与渗透率；水头与水位(2)请对以下陈述作出辨析：6050403020ABCA.潜水面如果不是流线，则流线可能向下穿越潜水面，也可能向上穿越潜水面；B.地下水总是从高处往低处流；C.含水层孔隙度越大，则渗透系数越大；D.均质包气带中岩石的渗透系数随着岩石含水量的增加而增大，所以渗透系数是含水量的函数；E.当有入渗补给或蒸发排泄时，潜水面可以看作一个流面；(3)请思考一下穿越多个含水层且无衬砌的水井中井水位的含义。(4)画流网（包括流线和等水头线）(5)画流网（包括流线和等水头线）(6)一般情况下，可以用渗透流速除以孔隙度得到实际流速，这个实际流速与水质点的流动速度有什么联系？(7)达西定律有哪些适用条件，分析一下该定律在裂隙含水层中应用时需注意哪些问题？(8)以下图（a）、（b）、（c）所示为三个含水层剖面示意图，假定地下水为稳定运动，试绘出各自的地下水位（水头）曲线示意图。（a）（b）（c）(9)某土柱渗流试验如下图所示，土样A和B被透水石隔开，土柱顶部水位保持恒定，当底部排水流量稳定为Q时，所测得的测压管水位H已经在图中标出，用KA和KB分别表示A和B的渗透系数，则KB是KA的倍。(10)画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线，标出钻孔中的水位）(11)地表水（河、渠等）的横断面的湿周必定是一条（）。a.等水头线；b.流线；c.零通量线；d.最大通量线。[第6章](1)请对比以下概念溶滤作用、浓缩作用、混合作用；溶滤水、沉积水、内生水；水溶液的酸度、硬度和矿化度。(2)请对以下陈述作出辨析：A.地下水中的氧气和二氧化碳主要来源于补给地下水的降雨；二氧化碳应该为氮气B.通常深部地下水处于还原环境，而浅部地下水由于氧气较为丰富，处于氧化环境；C.当含有NaCl和MgSO4的地下水发生浓缩作用时，NaCl首先析出；×（参考表6-1,MgSO4的溶解度比NaCl小）D.农业灌溉管理不善，导致土地盐碱化，这是溶滤作用的结果。×(溶滤作用应为蒸发作用)E.盐类在水中的溶解度都是随着温度的增加而增加。×(3)溶解了大量CO2的地下水在温度升高或压强降低时将发生脱碳酸作用。(4)由深循环地下水补给的、温度较高的泉水中，阳离子通常以Na+为主，这是由于（脱碳酸作用）的结果。a.溶滤作用；b.脱硫酸作用；c.浓缩作用；d.脱碳ABL2LH=70cmH=60cmH=53cmH=23cmQ酸作用。(4)在某含水层的局部地区，沿着地下水流动方向，24SO-浓度显著下降，3HCO浓度则显著升高，试回答以下问题：p60(A)什么样的化学作用可能引起这种变化？答：脱硫酸作用可使24SO-浓度显著下降，而使3HCO浓度显著升高，(B)与此相对应，地下水中其它水化学组分可能发生哪些变化？答：①脱硫酸作用可使24SO-浓度显著下降，,出现H2S,,而使3HCO浓度显著升高，水的pH值升高。②3HCO浓度增加和pH值升高，使一部分Ca2+、Mg2+与HCO3-作用生成CaCO3、MgCO3沉淀析出，Ca2+、Mg2+离子减少。③水中Ca2+、Mg2+离子的减少，水与淤泥间阳离子吸附平衡破坏，淤泥吸附的部分Ca2+转入水中，水中部分Na+被淤泥吸附。(5)试用掌握的地下水化学知识解释以下现象：(A)油田储层地下水中42NHS,H浓度较高，而3-24NO,SQ含量很低；答：油田储层是封闭的地质构造，是产生脱硫酸作用、反硝化作用的有力还原环境。由于脱硫酸作用、反硝化作用的发生，使得油田储层地下水3-24NO,SQ含量很低，而42NHS,H浓度较高。(B)某抽水井抽出的地下水进入水池后，开始为透明无色，不久出现红色絮状悬浮物；答：氧化作用，水中的Fe2+氧化形成红色的Fe(OH)3絮状悬浮物。(C)灰岩地区的泉口出现钙华。答：灰岩地区的泉水流出泉口时，由于压力降低，CO2气体逸出，发生脱碳酸作用，在泉口形成CaCO3、MgCO3沉淀，即钙华。[第7章](1)请对比以下概念：捷径式下渗与活塞式下渗；蒸发与蒸腾。(2)请对以下陈述作出辨析：A.降雨强度越大，地下水入渗补给强度也越大；×B.河流中的水分除了降雨直接转化而来外，还有地下水的贡献；×C.溢流泉属于上升泉；×D.潜水埋深越小，蒸发越强烈，降水入渗补给系数也越大；×E.入渗系数只对潜水含水层有意义。×F.在地下水的排泄区，发育的泉数量越多，说明含水层的透水性越强，补给条件也越好。×(3)承压含水层中地下水的补给和排泄主要有哪些方式？答：承压水则是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。承压水则转化为潜水，主要以泉水的形式排泄。(4)简述影响大气降水补给地下水的因素。P66(5)分析：黄河作为地上悬河，与周围潜水的补给和排泄关系如何？如果在黄河两侧开采地下水，将引起这种补排关系如何变化？p80(6)分析：水库的兴建可能对地下水的补给和排泄条件造成什么样的影响？答：水库的修建使库区周围地下水获得新的补给，抬升潜水地下水水位，潜水埋深变浅，蒸发增加。总之，水库修建，使库区周围地下水的补给和排泄都增强。(7)某承压含水层被开采时，其上部的潜水含水层水头也逐渐下降，请解释这种现象？p71图7-10、11答：如图7-10、11中所示，当承压水补给潜水，或潜水补给承压水时，当承压含水层开采量大于天然补给量时，由于承压水水位的降低，其上部的潜水含水层水头也逐渐下降。⑻在某河流的一次水文试验观测中，记录了两个距离不远的断面的河流流量差变化曲线Q(t)，以及地下水向该河泄流量的变化曲线Qw(t)，观测过程中有一次强降雨从t0开始，在t1结束，降水强度为W，这次强降水引起地表径流和地下径流的升降，直到t2恢复初始状态，初始径流量为Q0。已知观测段对应的流域面积为A。分析以下问题：(a)观测时期地下水与河流的关系？(p77)答：当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄，称作地下水的泄流。观测时期，地下水泄流补给河水，或者地下水通过河水泄流排泄。(b)地表、地下径流量的峰值出现时间为何不同？（p99）答：大气降水补给河流不具有时间延长和滞后，所以两个断面流量差随着降雨持续而增加，随后随降雨结束，其值逐渐减小。而大气降水补给潜水首先要入渗地面并在包气带下渗，然后到达地下水面，增加地下径流，所以地下水泄流量的峰值出现在Q(t)=Q2Q1的峰值之后。(c)基流量Q0主要由哪些部分组成？地下水泄流量Qw为何先增大，后减小？答：基流量Q0主要是地下水泄流补给河水的量。由于降水入渗补给存在延迟以及降水的结束，地下径流量增加以波形形式反映，所以地下水泄流量先增加，随降水的结束而后减小。(d)计算一下本次强降水的入渗补给系数。本次降水量=w(t1-t0)A入渗补给地下水量=)()(12020ttQdttQttW本次强降水的入渗补给系数a=)()(12020ttQdttQttW/w(t1-t0)A(e)如果Q(t)0，则意味着出现了什么情况？答：如果Q(t)0，河水在该河段补给地下水，而使Q2小于Q1。[第8章](1)请对比以下概念地下水含水系统：是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系地下水流动系统：是指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体含水层、透水层；透水层、隔水层(2)在某些地区，穿越潜水含水层的水井也出现自流现象，请分析其原因。P88Q1tQ2Q(t)=Q2Q1地下水泄流量Qw(t)降水强度Wt0t1t2Q00Q答：①势能包括位能与变形能（压能）两部分。地下水在向下流动时，除了释放势能以克服粘滞性摩擦外，还将一部分势能以压能形式储存起来。而在做上升运动时，则又通过水的体积膨胀，将以压能形式储存的势能释放出来以做功。在作水平运动时，由于上游的水头高度要比下游高一些，因而也是通过水的体积膨胀释放势能的。②潜水含水层中，在其势源汇之间形成流动系统，在其上升水流部分同样承压的，水头可以高于静力压力，只要有合适的地形