水文地质学基础练习答案.docx

水文地质学基础能力拓展练习班级J学号J姓名:一、阅读以下材料，分别说明A、B两区的气候类型并比较两种气候类型对地下水的影响。（I）A区处于黄土高原地带，气候变化显著，属一温带大陆季风气候气候。年平均气温9.9C,最高气温35C,最低气温-19.8C。年降水量分配极不均匀，多集中在六、七、八三个月，多年平均降水量为567.2mm,最大年降水量767.4mm（2003年），最小年降水量385.4mm（2004年）。最大年蒸发量2346.4mm,最大冻土深度61cm。全年风向夏季多东南风，冬季多西北风。(2) B区为一温带季风区海洋大陆性气候一气候，四季分明。据气象站1959年1月到1998年11月的观测资料：年平均气温13.5°C,月平均最高气温34.3（1957年7月），日最高气温41.6（I960年6月26H）,月平均最低气温-9.8°C（1963年6月），日最低气温-19.4CQ964年2月18日），多年来最低平均气温月为1月，平均气温-2,平均最高气温月为7月，平均29。年平均降雨量677.17mm,年最大降雨量为1186.0mm（1964年），年最小降雨量为347.9Omm（1988年），日最大降雨量177.1mm（1965年7月9日），降雨多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，时有春早。年平均蒸发量1728.27mm,年最大蒸发量2228.2mm（I960年），年最低蒸发量1493.0mm（1984年）。春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，最大风力8级，平均风速为2.3ms°历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土深度（）.3Imo说明：本题通过实际材料向学生说明气候因素对地下水的影响。本题主要从降水量、蒸发量等要素说B区比A区降水量丰富，蒸发量小，更有利于地下水形成。本题中A区实际是山西省潞安矿区，B区实际是山东省济宁矿区。二、下图为某地综合柱状图，请分析各含水层的介质类型，这些含水层是否可以划分含水层组。莽系统柱状层设二界第四系-III1.中，v侏罗於I-统106F统55*古生界系中统I-.(冷f»1I-石命f级2561汾山西如SDSIsi/.，窕篇h统.太原密等安11«!统去拼2更小系莒转雨水层水文地质特征编号厚发含6.30-24.60上部为潜水含水层,水量的小.受大气降水补给.和地表水布立接的木方联系.下部属潜水药水力分水V：.水性中等.水化学类至为电成酸坡水.受地区径流和地区降水补给与第二含水层组混合.!?.065.W以愫黄、灰嫩、黄色眇板拈土为主.薄层细精砂层.为较好的隔水层.RS1420-52上部：力戊从黄巴细将彩.卜部：为戈已中物，细枝层。q-1./jN-2694升/秒米.卜=4“T095*.O-水位标诙2329-23.7米.水化学类型兔展7V>在菽资爸版届花士及常工务玉.冠郃篇而而成.血窘好的隔水层.m17I6.64上部：乳臼色泥灰岩，呈岐痔硬块.卜就：以浅肉红黄色细沙为主，溶含水性不均”QNo.163-1.109升书米.k1.52-3.9米/日,水位标岛1040米.水4>化学类型为空俄酸注水。58-107以灰缄有灰色粘土.眄顺拈士为主.上部分布呢灰岩1-2层.第.隔水层“58107米,平均用80米.除孔庄井印东部受古地形影响显交薄外.全区检定.，.0000629升/秒米,k=0.45米/H透水性性核微.为木区血要喝水层.S1.四含O51.»7四一上段：由土馀黄色砂性土和审灰白.棕红亚粘土,粘土粗成,四含下段:'为含格性上砂砾层,由不同破径够公.在种距役的心组成.含水母何中等q=0.OoII-.156公升/秒米.k-0.000762.0254tB.水位南：5K9,北：15.0541.45,水质为瞌陂氮化物型.中上司：为浅灰色-深灰色细椅眇七.成分为石英.b«：为啥紫红色经*.分送基钙质股结.成分主要为石灰*.门公*.本3水殂主要分布在井山东北都.台水T强.K=O.3266.854.q=0.029-4.3781.秒H.水位标语1.9T5.4,水成类更为液酸氨化物里,第五含水层与第四含水层药煤系令收接联系.五含KOIt.1.P15以上：以浅灰.灰爆色松砂岩.细砂岩为主，见中粗砂岩及少最泥质岩.胶结物为泥质及砂质.为一弱含水层，局部地区构造裂隙发承将发现泥浆漏失现蚁(如孔庄东北V116孔等)J1.，、含90P15P14:以灰嫁、能红色粉砂岩.泡岩为主.砂岩次之.夬12层中.细粒砂壮.以熊板,砂墩朕结.局部H理裂原发有，在北庄井田件发生泥坡斯失现象.消耗量为1.34-1.7立方米/时,含水性不均.P14P13:以将砂岩.i陀板岩为主,夬有中粒砂岩，偶见相权砂岩.为泥质和砂板般结.为期含水层.后部裂隙发行地段,有泥玳漏失现效.施址1.42321立方*/时.P15-PI：为哈色等亲色泥地岩.次之桥砂岩及中细砂岩等.泥板岩隔水性良好.茶部老性致帝完整裂隙较少.个别地段(如N6)在网发钙成胶站的砂岩.裂解行溶蚀现象,施紫用失量较大.P11P1O:以暗灰紫色泥板岩为主.卜段以杨砂岩为主.岩性U完整.节理.裂解不发育.个别地点裂隙发航造成泥浆雨失现(ft,施水地1.52.33立方米/时,一般情况卜用隔水性能较好的七层，第六含水层段的含水性一般很弱。q=0.DQIM230.0D342升/秒米.k=OD(H6-0.0D46米,11.为重碳酸氯化物水-补给条件不良,易被疏干.七含70PIQP8:以砂岩份砂岩等组成，岩性完整，中理裂隙不发事.懿浆斯失量一般在。，25立方米/时,裂隙发育,温失贵1.2-386立方米.P8P6:为灰白色细中柱石英砂*.富含雯佚血浅册汲夕较发向.并在个别地段发生泥浆而失现为(如110孔洞藏球为6立方米/时).P6-P3:为各种粒废砂岩，粉砂岩为1.P6煤层下部发育方版色铭康泥岩.辨共构域附近.我解较发育个别地段通某斯失矍025-.50上方米.时.第七含水层富水性很相V线以南.q=0.(MM)120.OOo35公升，'杪米,k=D.00023D.(MM)SS米/1.IV我以北,<=0.Ooo418-0.Q1>Q893秒米,kF.000S4(».OO1.(Vo,为受理酸疏酸性水.小别地山的做强充水.因补给条件不艮和水量很小易被疏干.以灰-略灰色细砂岩为主,并与叶片状薄层粉砂岩组成互层,层位比较稳定,若佳我致密完赘.耳戊般在碎米以下J水结果：0Q.OODI22A0D0418公升,仅米.k0.QDQ230.0DQ54米/口，透水性IS弱.是P3C3间的-层板良好的隔水层.A含62太原统地层总期的达16.余米.共宾灰七113层.每约60余米.布酸性浅成流纹岩侵入.上部地层限约50米，以灰灰灰色中粒砂岩为生中部地层厚约80米,以灰门灰用石灰岩为主.共7层.总厚48米左彳i.为本统主要含水层，上部地层厚37米余,以灰层、灰球色粉心岩,砂岩为主.灰岩在露头和浅部喀斯特裂瞰溶洞发育,向茶部逐港就的.浅部含水较富,轴水结果:q0.逐2073升/秒米.k1.141.69米/H.法部密0.01210.0132升/秒米.什0-21-0.059米/H,水位标语2D.9D-22.62米.水化学类型为碳酸械化物水.正常情况下对二迭系煤层不能造成直接充水美系,仅在灰心含水层与煤层成断层接触时.才耗造成对矿井的直接充水.600米以上中学层白石便石灰石.岩性效解.坚5.风化鲂共带喀斯特媛豺溶加较发育.含水性较好.往下逐淅靴期.檎水结果tM001%0971秒米.k-.HS468米/日.水位标高68米.水化学类型为垂低酸磕酸讷水.水久硬嚏31rH说明：本题主要通过一个实际水文地质柱状图，让学生了解实际情况中含水层和隔水层是如何划分的，并了解孔隙、裂隙、溶隙三种不同类型的含水层。本例中，从上到下共划分了8个含水层，可向学生逐一介绍。本例中，一含到四含为孔隙含水层，也可划分为一个含水层组，为第四系松散含水层组；五、六、七含为裂隙含水层，其中六、七含可划分为一个含水层组，为煤系砂岩含水层组。八含为岩溶含水层，其下奥灰也不岩溶含水层。三、对以下四个表中数据，说明了水文地质学中的哪些理论?松散岩石孔隙度数值表岩石名称砾石伤粉砂粘土泥炭孔隙度25-402550355040-7080松散岩石持水度数值表岩石名称粗砂中砂细砂极细砂亚粘土粘土颗粒大小mm2-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.050.05-0.002<0.002最大分子水容度，1.571.62.734.7510.844.85常见松散岩石的给水度岩石名称粘土亚砂粉砂细砂中砂粗砂砾砂细砂中砾粗砾平均给水度27821262725252322松散岩石渗透系数经验值岩性渗透系数，m/d岩性渗透系数,m/d亚粘土0.0010.10中砂5.020.0亚砂土0.10.50粗砂20.050.0粉砂0.50-1.0砾石50.0-150.0细砂15.0卵石100.0-500.0说明：(1)松散岩土的孔隙度与岩土颗粒大小有关，粒径越小，孔隙度越大;(2)岩土的持水度主要是结合水持水度，与颗粒的比表面积有关，颗粒粒径越小，比表面积越小，持水性越强。(3) 给水度主要与岩土的孔隙大小有关，岩土的颗粒粒径越大，孔隙越大，给水度越高。(4) 渗透系数主要也与岩土的孔隙大小有关，岩土的颗粒粒径越大，孔隙越大，渗透系数越大。(5)渗透系数主要与给水度关系较大，与持水度负相关。(1)如图示，有一潜水含水层由均质砂组成，隔水底板水平，在平面上水流呈稳定平面流动，潜水面浸润曲线为一下降曲线。请推导该含水层流量公式。(设渗透系数为K,渗透宽度为B,其它数据如图示)解：根据达西定律：1=-9ds设含水层的厚度为h,则单位宽度水流断面积为1.h=h,单位宽度渗流量q为:分离变量得:9ds = -hdh由断面1到断面2对上式积分：9ds=-fhd1.ik%Aq、h:-h;得T-(S2-S1)=-rK/A+ho*%Ib令52-s日得：q二K1.-C03A+ho*%-鼠如渗透宽度为B,则：Q=KB*一一(2)某水库区经过水文地质工作后，得到如图1所示的水文地质剖面图(均质、稳定的二维流)，已知河1水位H=40m,河2水位H2=35m,水平隔水底板的标高Z=20m,河间地段长度1.A1.oOom,如在河1修建水库并蓄水至库水位H1.=50m,K=IOmd,如无入渗补给，请问蓄水后水库会不会向河2渗漏，渗漏量是多大？hi=30m,h2=15m,1.=1000mK=IOmZd代入计算得:q=3.375m2do五根据下面流网图，请分析河流与地下水的补给关系。(2)参照上图，请画出河流补给地下水情况的流网。说明：(1)地下水补给河流(2)与图相反即可六、根据下表的水化学资料,请写出该水样的库尔洛夫式，画出柯林柱状图,该水样如用布罗茨和阿廖金分类法属于哪一类。某地地下水化学分析结果表示形式说明：库尔洛夫式8KIMOJ2cJ黑黑”36离子MgZ1.毫克当量/1.墨克当量%其他成分阳离子Na+K9.30.4016.8CChdImg/1,总矿化量：120mg1.水温：Ire流量:2.61.sCa36.91.84773Mg1.70.145.9总计47.92.38100.0阳离子C1.3.90.114.6SO41.00.020.9HCO3137.52.2594.5总计142.42.38100.0U1.lIiLDMg?1MMWDo2+图4T1柯林柱状图布罗茨分类为型，矿化度小于IgZ1.亚型阿廖金分类法C髭七、下表1为某矿一出水点的水质化验表，表2为该矿各含水层的水质特征。请问表2中水质类型是按什么方法分类的？请将表1水样也按此方法分类，并分析该出水点可能是哪一个含水层出水。表2该矿各含水层水质特征表含水层总矿化度(fi)硬度(德国度H。)水质类型(>25%mN)水质特征时代序弓总永暂负Q河水0.46150152HCO3-NaMgCa总矿化度低，永硬为0,阴离子以HCO3为主0.43130136HCOj-NaCa039170173HCO3-MgCaNa0.47160167HCO3-NaMgCa0.48180182HCO3-MgNaCa0.59180184HCOj-NaMgCaN四1.1.-1.71.53079417315-3425-26160SO4CbNaMgCaSO4C1.-NaCaMgSO4CbMgNaCa总矿化度较高，总硬高，负硬为0阴离子以SOjCT为主，阳离子含均>25%mgNJ五1.47.】1.63484017f)24170SO4CbNaCa与四含水水质相相近似，但Mg+Mg,<25mgNP2六1.55160165CIHCO3-Na永硬为0,负硬高，阴离子以CIHCO3为主，阳离子以Na为主1.5591709”311C1.HCOj-NaP1.七11.991.5531003-1026-67CIHCOj-NaQ八1.042810180HCO3SO4CI-NaCa三个阴离子含量均>25%IngNO2九1.203216160SO4CIHCOj-NaCaMg各阴、阳离子含量均>25%mgN表1某矿一出水点的水质化验表取样地点11水平皮带机巷P2+20m水样编号取样口期2010.10.2取样层位Ct化验编号S2010296分析日期2010.10.3离子分析项目数量单位离子每立升中含量全硬度47.32里克/升（以C&CO3计）亳克亳摩尔亳摩尔（）永久硬度0.00亳克/升（以C&CO3计）阳离K+Na*527.6422.94197.98暂时硬度47.32亳克/升（以C&CO3计）Ca27.110.1770.76负硬度492.90亳克/升（以C&CO3计）Mg2+7.180.2951.26酸度/Fe,'/Un碱度540.22里克/升（以C&CO3计）Fe2*/UUPH值8.67IH1.NH；/侵蚀8?/亳克/升总计541.9323.413100.00游离CO?0.00亳克/升阴离C1.192.215.42227.97固定co?/亳克/升SO4367.973.83319.77可溶Sio1./亳克/升HCO；577.429.46348.82总固形物/亳克/升CO3*40.000.6673.44溶解固形物1472.00亳克/升NO3/n耗氧量/亳克/升NO2n/H溶解量/亳克/升总计1177.6019,385100.00矿化度/亳克/升说明：表2为舒上路卡列夫分类法。表1水质类型为:HCO3c1.Na为煤系砂岩水。八、下图为娘子关泉域分布图，请查阅相关资料，分析娘子泉域的补径排关寿即县<H.丫定县»*tnv'区有二,Q_§1C公肥娘子关泉域分布范围九、如图所示的冲积平原。平原西部以山脉为界，山脉由不透水的花岗岩和石英岩组成，平原东部以一大河为界，山脉与河流间的平原面积为33.7km2,地下水系统由砂质沉积物组成，可看做单一潜水含水层。含水层的降水补给为13Omm/年，几条小溪在山脚处汇入沙质冲击区，也补给地下水系统300（）m3do主河流附近有儿处泉水，测得总排量为5000m3d。泉水完全用于家庭供水，其对含水层的回归流忽略不计。另外，河流有基流，其部分源自河流以西地区，图中已标明，该基流估计为10000m3do试计算该含水层是否均衡？答案：收入项（A）包括降水量（XQ、地表水流入量（Y,（2分）支出项（B）包括泉水排泄量（Q1.）、潜水向地表水排泄量（Q）（2分）Xf=13（）mm/y（1分）Yf=(3000X365X1000)4-33.7X106=32.49mm/yA=Xf+丫尸162.49mm/y(2分)Qi=(50(X)X365X1000)4-33.7X106=54.15mm/yQ(10000X365X1000)+33.7X10,二108.31mm/yB=Qi+02=162.46mm/y(2分)AAB,达到平衡十、北京永定河冲洪积扇（如图）面积约IOOoKm2,地势西北高，东南低，本区多年平均降水量636mmo永定河是区内主要河'流,现己在三家店被上游水库调蓄并通过引水渠向北京市供水，目前永定河除三家店以下河段直接渗入冲洪积物外，在山区主要经寒武一奥陶系岩溶裂隙水分布区大量入渗并通过构造间接补给第四系含水层（补给S1.XI（）8m3a）o冲积扇第四系含水层覆盖在第三纪地层之上，北京城区以西（占总面积50%）是单一的砂砾卵石潜水含水层，降水入渗系数0.65;城区及其以东地区，为砂砾石、砂层潜水含水层分布区，入渗系数0.35。基岩水山前侧向补给量1.15X108m3a,农田灌溉水的回灌水量0.75X108n3ao地下水水质以低矿化水的重碳酸盐型为主，矿化度小于1.g/1。试分析说明冲积扇地下水类型、主要补给来源及控制因素并估算总补给量。1单层勒坎卵石之水片分布区单井我水>5000小)，52.5(23丫、砂砂43水塔分布匹woo-soow/dJ九"4ss>砂及砂麻石台水层分布区,色弁桶水第1500-3000m7diV”(452)方含厥石含水层分布区.单井港水於5州-IsoOm】5或多层中.均.含水修分布区今货水RVS3.d.6山材城供松砧砂碎石含水！2分布区.单井涌水量0OOm”S7.山区(1)冲积扇地下水类型为孔隙水、潜水；(1分)(2)由题目和条件可知，该洪积扇地下水的主要补给来源有：自然降水补给地表经流补给基岩水山前侧向补给人工回灌(2分)影响各种补给来源的控制因素有：岩石的性质水位和水力关系岩石成分、渗透系数(3分)(3)降水补给量Q1.=636*10-3*109*(0.65+0.35)/2=3.18*108m3a地表径流补给Q2=1.*108m3a基岩水山前侧向补给Q3=1.15*108m3a人工回灌Q4=0.75*108m3a总补给量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=6.O8*108m3a（4分）