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(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.脱碳酸作用。

?-?(4) 在某含水层的局部地区,沿着地下水流动方向,SO2浓度显著下降,HCO43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SO24浓度显著下降,而使HCO3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SO24浓度显著下降,,出现H2S,,而使HCO3浓度显著升高,水的pH值升高。②HCO3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:

2-?(A) 油田储层地下水中H2S,NH?4浓度较高,而SQ4,NO3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SQ24,NO3含量很低,而H2S,NH4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:

Q Q1 降水强度W ?Q(t)= Q2?Q1 地下水泄流量Qw(t) Q2 ?Q0 0 t0 t1 t2 t

(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=?QW(t)dt??Q0(t2?t1)

t0t2本次强降水的入渗补给系数a=?QW(t)dt??Q0(t2?t1) /w(t1-t0)A

t0t2(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。P88

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,只要有合适的地形条件,穿越潜水含水层的水井可以出现自流现象。

(3) 发育在同一含水层中的上升泉与下降泉,矿化度一高一低,试用地下水流动系统理论说明其机理。P92 答:①同一含水层或含水系统的水,可以分属于不同的流动系统或不同级次流动系统。水动力特征不同,水化学特征自然也不相同。②一个承压含水层,在补给区为潜水,适当部位形成由潜水补给的下降泉;承压区,存在导水断层,沿着导水断层会出现由承压水补给的上升泉。在同一含水层发育有上升泉和下降泉。下降泉由局部流动系统补给,流程短,水循环交替迅速,矿化度低;上升泉由区域流动系统补给,流程长,水循环交替缓慢,矿化度高。

(4) 试论人类对地下水的开采行为,会对地下水含水系统和流动系统产生什么影响。

答:①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。②控制含水系统发育的,主要是地质结构;而控制地下水流动系统发育,主要是水势场。在天然条件下,自然地理因素(地形、水文、气候)控制着势场,因而是控制流动系统的主要因素。③流动系统受人类影响大,而含水系统受人类影响小。如人类的开采活动,会产生新的势汇,破坏原来的地下水流动系统,形成新地下水流动系统。 (5) 图1中有一个由隔水断层和弱透水层围成的均质各向同性孔隙含水层,补给区接受大气降水补给。区域内发育泉A和B,而钻孔W1~W4的滤水管均位于孔底。请完成(p92) (1)比较W3和W4钻孔水位高低;

答:钻孔W3 的水位低于钻孔W4中的水位。 (2)指出泉A和B属于上升泉还是下降泉;

答:泉A由承压水补给,是上升泉;B由潜水补给,是下降泉。

(3)图2中的两个泉流量曲线分别属于泉A和B,请指出哪一个(实线或虚线)属于泉A,哪一个(实线或虚线)属于泉B;

答:实线属于泉B,虚线属于泉A。

(4)如果在W4中投入某放射性物质,在W1和W2中哪个孔最先观察到? 答:如果在W4中投入某放射性物质,在W1中最先观察到。

W3 W4 W2 A W1 B 一次降水 泉

图 例 含水层 弱透水层 隔水断层 地下水位 流量

时间

图2 泉流量示意图

图1 含水系统示意图

钻孔滤水管

[第9章]

(1) 请对比以下概念

正均衡:某一均衡区,在一定均衡期内,地下水水量(或盐量、热量等)的收入大于支出,表现为地下水储存量(或盐储量、热储量等)增加,称作正均衡。

负均衡:某一均衡区,在一定均衡期内,地下水水量(或盐量、热量等)的收入小于支出,表现为地下水储存量(或盐储量、热储量等)减少,称作负均衡。

蒸发型动态:出现于干旱半干旱地区平原或盆地。 地下水径流微弱,以蒸发排泄为主。动态变化特点:年水位变幅小,各处变幅接近,水质季节变化明显。发展趋势是地下水盐化,土壤盐渍化。

径流型动态:分布于山区及山前。地形高差大,水位埋藏深,蒸发排泄可以忽略,以径流排泄为主。动态的特点:年水位变幅大而不均(由分水岭到排泄区,年水位变幅由大到小),水质季节变化不明显,趋于淡化。 (2) 辨析以下陈述

(A) 地下水水头上升,则含水层的贮水量一定增加。×(p95)

(B) 在相同的水文和气象条件下,含水层的渗透性越大,则地下水水头的动态变幅越大;

在相同的水文和气象条件下,含水层的渗透性越大,厚度越大,含水层的给水度越小,则波及范围越远,则地下水水位的动态变幅越小;

(C) 只要地下水的开采量小于天然补给量,地下水很快就可以达到新的平衡态。× (3) 当潜水埋深变浅时,可能是哪些因素引起的?

答:修建水库,利用地表水灌溉,增加了新的补给来源而使地下水位抬升,使潜水埋深变浅。

(4) 在某平原地区,不论开采井还是观测孔,不论浅层地下水还是深层地下水,平均水位都出现了多年持续下

降的情况,并且发生了地面沉降,请分析一下这些现象的可能原因和水文地质机理。

答:①在某平原地区,不论开采井还是观测孔,不论浅层地下水还是深层地下水,都观测到水位的变化,说明水位的变化是真变化。

②原因:采水量过大,天然排泄量的减量与补给量的增量的总和,不足以补偿人工排泄量,因而不断消耗含水层储存水量,导致地下水位出现持续下降的情况。而水位的深降,会导致地面沉降。

③地面沉降的水文地质机理:充盈于岩土空隙中的地下水,与岩土共同构成一个力学平衡系统,孔隙水压力与岩石骨架的有效应力共同与总应力相平衡。开采地下水引起水位下降后,由于孔隙水压力降低,而总应力未变,故有效应力增加,岩土骨架将因此发生释水压密。砂砾层基本呈弹性变形,地下水位复原时地层回弹;而粘性土层则为塑性变形,地下水位恢复时粘性土层的压密基本不再回弹。因此,开采孔隙承压含水系统会导致土层压密,相应地在地表表现为地面沉降,即地形标高的降低。

(5) 在一个靠近黄河的灌区,没有直接引用黄河水灌溉,而是打井抽水灌溉,地下水多年平均水位长期稳定。

根据水均衡原理“新增的补给量及减少的天然排泄量与人工排泄量相等,含水层水量收支达到新的平衡”。请分析一下该灌区“新增的补给量”和“减少的天然排泄量”是如何产生的?近年来该灌区决定发展工业,规划大量开采地下水,根据你的认识,需要注意那些问题?

答:①黄河河道由于占据高位形成地下水势源,与相邻低地间形成局部性地下水流动系统,从而补给灌区潜水。黄河灌区地下水的补给源包括大气降水和黄河水补给,排泄为蒸发。②在一个靠近黄河的灌区,没有直