地下水动力学试题库

《地下水动力学》试题库地下水动力学课程组石家庄经济学院2006年3月8日前言地下水动力学是我校水文与水资源工程专业、环境工程专业专业的一门重要的专业基础理论课。学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论，能初步运用这些基本理论分析水文地质问题，并能建立相应的数学模型和提出适当的计算和模拟方法，对地下水进行定量评价。《地下水动力学试题库》不仅用于考核学生的学习情况，而且对学生的学习内容、学习方法有一定的引导作用。因此，地下水动力学试题库内容紧紧围绕教学大纲要求，并考虑了以下几点：第一，以基本概念和基本理论为主；第二，正确地理解水文地质概念，避免死板地套用；第三，地下水与环境有着密切联系，必须结合具体的自然地理地质条件，用系统观点考察众多因素对地下水的综合影响；第四，不能满足于字面上的理解，而应勤于思索，弄清实质。本次地下水动力学试题库的建立，涉及书内全部内容，因此，覆盖面宽。同时，考虑到教学的重点和难点，在重点章节和重点内容上题量偏重。全库共有试题251题。为综合考察学生对基本概念和基本理论的掌握情况，以及对课本内容的理解和综合能力，共包含五种题型，分别为：名词解释、填空题、判断题、问答题和计算题。由于编者水平有限，错误之处在所难免，敬请读者批评指正。编者2005年12月目录第一章渗流理论基础……………………………………………………………1第二章地下水向河渠的运动……………………………………………………9第三章地下水向完整井的稳定运动……………………………………………12第四章地下水向完整井的非稳定运动…………………………………………16第五章地下水向边界附近井的运动……………………………………………18第六章地下水向不完整井的运动………………………………………………21第七章地下水运动中的若干专门问题…………………………………………22参考文献…………………………………………………………………………23第一章渗流理论基础一、解释术语1.渗透速度2.实际速度3.贮水系数4.贮水率5.渗透系数6.渗透率7.导水系数8.越流含水层9.越流10.越流系数11.边界条件12.初始条件13.数学模型14.第一类边界条件15.第二类边界条件16.均质岩层17.非均质岩层18.各向同性介质19.各向异性介质20.稳定流21.非稳定流22.地下水一维运动23.地下水二维运动24.地下水三维运动二、填空题1.地下水动力学是研究地下水在_____、______和_______中运动规律的科学，通常把_______________称为多孔介质。2.地下水在多孔介质中存在的主要形式有____、____、____和____，地下水动力学主要研究____的运动规律。3.在多孔介质中,不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是____，但对贮水来说却是_____。4.地下水过水断面包括___和_______所占据的面积.渗透流速是________上的平均速度，而实际速度是__________的平均速度。5.在渗流场中，把大小等于_________，方向沿着_________的法线，并指向水头_____方向的矢量，称为水力坡度。水力坡度在空间直角坐标系中的三个分量分别为____、____和____。6.渗流运动要素包括____、____、____和____等等。7.根据地下水渗透速度_____与_____的关系，将地下水运动分为一维、二维和三维运动。8.达西定律反映了渗流场中的______定律。9.渗透率只取决于_______性质，而与液体的性质无关。10.渗透率是表征______的参数，而渗透系数是表征岩层_____的参数，影响渗透系数大小的主要是_______以及________，随着地下水温度的升高，渗透系数_____。11.导水系数是描述含水层______的参数，它是定义在_________维流中的水文地质参数。12.均质与非均质岩层是根据_____________________的关系划分的，各向同性和各向异性岩层是根据____________________关系划分的。13.在各向异性岩层中，水力坡度与渗透速度的方向是___________。14.当地下水流斜向通过透水性突变界面时，介质的渗透系数越大，则折射角就越__________。15.等效含水层的单宽流量q与各分层单宽流量qi的关系：当水流平行界面时______，当水流垂直于界面时__________。16.在同一条流线上其流函数等于________，单宽流量等于_______，流函数的量纲为________。17.在各向同性的含水层中流线与等水头线________，故网格为_______。18.在渗流场中，利用流网不但能定量地确定________、________、_________以及____，还可定性地分析和了解_______的变化情况。19.在各向同性而透水性不同的双层含水层中，其流网形状若在一层中为曲边正方形，则在另一层中为_______。20.渗流连续方程是_________在地下水运动中的具体表现。21.地下水运动基本微分方程实际上是___________方程，方程的左端表示单位时间内从____方向和____方向进入单元含水层内的净水量，右端表示单元含水层在单位时间内______________。22.越流因素Ｂ越大，则说明弱透水层的厚度____，其渗透系数______，越流量就_______。23.单位面积(或单位柱体)含水层是指________________，高等于________柱体含水层。24.在渗流场中边界类型主要分为_______、_______以及__________________。三、判断题1.地下水运动时的有效孔隙度等于排水（贮水）时的有效孔隙度。（）3.贮水率μs=ρg(α+nβ)也适用于潜水含水层。（）4.贮水率只用于三维流微分方程。（）5.贮水系数既适用承压含水层，也适用于潜水含水层。（）7.潜水含水层的给水度就是贮水系数。（）8.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μ大，水位上升大，μ小，水位上升小；在蒸发期时，μ大，水位下降大，μ小，水位下降小。（）10.达西定律是层流定律。()11.达西公式中不含有时间变量，所以达西公式只适于稳定流。()12.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。()13.无论含水层中水的矿化度如何变化，该含水层的渗透系数是不变的。()14.分布在两个不同地区的含水层，其岩性、孔隙度以及岩石颗粒结构排列方式等都完全一致，那么可以肯定，它们的渗透系数也必定相同。()15.某含水层的渗透系数很大，故可以说该含水层的出水能力很大。()16.在均质含水层中，渗透速度的方向与水力坡度的方向都是一致的。()17.导水系数实际上就是在水力坡度为1时，通过含水层的单宽流量。()19.在均质含水层中，各点的渗透系数都相等。()21.突变界面上任一点的水力特征都同时具有界面两侧岩层内的水力特征。()22.两层介质的渗透系数相差越大，则其入射角和反射角也就相差越大。()23.流线越靠近界面时，则说明介质的Ｋ值就越小。()25.对同一层状含水层来说，水平方向的等效渗透系数大于垂直方向的等效渗透系数。()27.沿流线的方向势函数逐渐减小，而同一条等势线上各处的流函数都相等。()29.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。()31.在均质各向同性的介质中，任何部位的流线和等水头线都正交。()32.地下水连续方程和基本微分方程实际上都是反映质量守恒定律。()34.在潜水含水层中当忽略其弹性释放水量时，则所有描述潜水的非稳定流方程都与其稳定流方程相同。()36.越流因素B和越流系数σ都是描述越流能力的参数。()38.在实际计算中，如果边界上的流量和水头均已知，则该边界既可做为第一类边界也可做为第二类边界处理。()39.凡是边界上存在着河渠或湖泊等地表水体时，都可以将该边界做为第一类边界处理。()40.同一时刻在潜水井流的观测孔中测得的平均水位降深值总是大于该处潜水面的降深值。()四、分析计算题1.试画出图1－1所示的各种条件下两钻孔间的水头曲线。已知水流为稳定的一维流。（a）H1=H2H1H1＜H2H（b）H1＞H2平面上的流线H1H2H1H（c）（d）（e）（f）图1－12.在等厚的承压含水层中，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。3.已知潜水含水层在1km2的范围内水位平均下降了4.5m，含水层的孔隙度为0.3，持水度为0.1，试求含水层的给水度以及水体积的变化量。4.通常用公式q=α(P－P0)来估算降雨入渗补给量q。式中：α—有效入渗系数；P0—有效降雨量的最低值。试求当含水层的给水度为0.25，α为0.3，P0为20mm，季节降雨量为220mm时，潜水位的上升值。5.已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为15m/d，孔隙度为0.2，沿着水流方向的两观测孔A、B间距离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。6.在某均质、各向同性的承压含水层中，已知点P（1cm，1cm）上的测压水头满足下列关系式：H=3x2+2xy+3y2+7，公式中的H、x、y的单位均以米计，试求当渗透系数为30m/d时，P点处的渗透速度的大小和方向。7.已知一承压含水层，其厚度呈线性变化，底板倾角小于20°，渗透系数为20m/d。A、B两断面处的承压水头分别为：（1）HA=125.2m，HB=130.2m；（2）HA=130.2m，HB=215.2m。设含水层中水流近似为水平流动，A、B两断面间距为5000m，两断面处含水层厚度分别为MA=120m，MB=70m，试确定上述两种情况下：（1）单宽流量q；（2）A、B间的承压水头曲线的形状；（3）A、B间中点处的水头值。8.在二维流的各向异性含水层中，已知渗透速度的分量Vx=0.01m/d，Vy=0.005m/d，水力坡度的分量Jx=0.001，Jy=0.002，试求：（1）当x、y是主渗透方向时，求主渗透系数；（2）确定渗流方向上的渗透系数Kv；（3）确定水力梯度方向上的渗透系数Kj；（4）确定与x轴方向成30°夹角方向上的渗透系数。9.试根据图1－2所示的降落漏斗曲线形状，判断各图中的渗透系数K0与K的大小关系。图1－210.试画出图1－3所示各图中的流线，并在图（c）中根据R点的水流方向标出A、B两点的水流方向。11.有三层均质、各向同性、水平分布的含水层，已知渗透系数K1=2K2，K3=3K1，水流由K1岩层以45°的入射角进入K2岩层，试求水流在K3岩层中的折射角θ3。实际曲线KK0K0K（a）理论曲线（b）理论曲线K0KK0实际曲线K图1－312.如图1－4所示，设由n层具有相同结构的层状岩层组成的含水层，其中每个分层的上一半厚度为M1，渗透系数为K1，下一半厚度为M2，渗透系数为K2，试求：（1）水平和垂直方向的等效渗透系数Kp和Kv；（2）证明Kp＞Kv。图1－413.图1－5为设有两个观测孔（A、B）的等厚的承压含水层剖面图。已知HA=8.6m，HB=4.6m，含水层厚度M=50m，沿水流方向三段的渗透系数依次为K1=40m/d，K2=10m/d，K3=20m/d，l1=300m，l2=800m，l3=200m。试求：（1）含水层的单宽流量q；（2）画出其测压水头线；（3）当中间一层K2=50m/d时，重复计算（1）、（2）的要求；（4）试讨论以上计算结果。（a）KKK流线KK=10K流线KK2KB（c）1KK2KAR1KK1＜K22K1K21K（b）K1＞K2K2KK2K12K12M2M2MM1N层M11LK1HAAL23LK2M3K2HB图1－514.在淮北平原某地区，为防止土壤盐渍化，采用平行排水渠来降低地下水位，如图1—6所示