《水文地质学基础》课程教学资源（试卷习题）部分习题答案

部分习题答案：第四章（1）达西定律的应用TT.nTasS55-图15水平隔水层上的潜水流在实际工件中，常需要计算地下水的天然流量。如图15所示，为一潜水含水层，由均质的砂组成，隔水底板水平，在平面上水流作平行流动。求单位过水断面的流量。_ dh提示：（a）=为变数ds（b）单位过水段面的面积W=h*1=含水层厚度单位宽度渗透流量以q表示q=-Khdhds（c）求解：q=k.h+h.h-h2L

部分习题答案： 第四章 （1）达西定律的应用 在实际工件中，常需要计算地下水的天然流量。如图 15 所示，为一潜水含水层，由均质的 砂组成，隔水底板水平，在平面上水流作平行流动。求单位过水断面的流量。 提示：（a） ds dh I = − 为变数 （b）单位过水段面的面积 W=h *1=含水层厚度 单位宽度渗透流量以 q 表示 ds dh q = −Kh （c）求解： L h h h h q K 1 2 1 2 2 −  + = 

（2）以下图（a）、（b）、（c）所示为三个含水层部面示意图，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。8·H:K=常数H2.....(a) tH1.ZH2K1>K2(b) ±tHi.sz7.H2K-常数TITYTTTTTTTT7777777771(c) u

（2）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

第六章在一灰岩含水层中，地下水与灰岩中的方解石达到饱和状态；当地下水在向前流动时，遇到含石膏地层，水与石膏达到饱和状态；再向前流动又遇到含蒙脱石的页岩层，并以泉的形式出露地表。假定地下含水系统为开系统，请问：地下水在整个流程中，其主要化学成分(HCO、So、Na、Ca"）在浓度上有什么变化？其水化学类型有什么变化？答：（1）开放系统灰岩含水层中，地下水的溶滤作用：CaCO,+H,O+CO,Ca++2HCO3地下水中Ca*增加、HCO,增加，为HCO,-Ca型水，1型（2）含石膏地层，地下水的溶滤作用CaSO4 Ca2+ + SO?-SO.增加、Ca增加，Ca进一步增加，使下方程逆向反应CaCO, +H,O+CO, Ca2++2HCO3HCO含量减小。为SO.-HCO-Ca型水，8型（3）含蒙脱石的页岩层中，发生阳离子交替吸附作用。Ca2+吸附能力>Na，又由于水中Ca2+的含量高，Ca?替换页岩中粘土矿物所吸附的Na'，Ca2+含量减小，Na含量增加，地下水的矿化度增大。为SO.-HCOs-Ca-Na型水，11型。（4）以泉的形式出露地表。地下水上升至地表，压力降低，CO2的溶解度降低，发生脱碳酸作用。Ca2++2HCO, →>CO, 个+H,O+CaCO, Ca2+含量减小、HCO含量减小，为SO,-Na型水，35型

第六章 在一灰岩含水层中，地下水与灰岩中的方解石达到饱和状态；当地下水在向前流动时，遇到 含石膏地层，水与石膏达到饱和状态；再向前流动又遇到含蒙脱石的页岩层，并以泉的形式 出露地表。假定地下含水系统为开系统，请问：地下水在整个流程中，其主要化学成分(HCO3 -、 SO4 2-、Na+、Ca2+)在浓度上有什么变化？其水化学类型有什么变化？ 答：（1）开放系统灰岩含水层中，地下水的溶滤作用： 地下水中 Ca2+增加、HCO3 -增加，为 HCO3-Ca 型水，1 型 （2）含石膏地层，地下水的溶滤作用 + −  + 2 4 2 CaSO4 Ca SO SO4 2-增加、Ca2+增加，Ca2+进一步增加，使下方程逆向反应 HCO3 -含量减小。为 SO4-HCO3-Ca 型水，8 型 （3）含蒙脱石的页岩层中，发生阳离子交替吸附作用。 2+ Ca 吸附能力> Na+，又由于水中 2+ Ca 的含量高， 2+ Ca 替换页岩中粘土矿物所吸附 的 Na+， 2+ Ca 含量减小，Na+含量增加，地下水的矿化度增大。为 SO4-HCO3-Ca-Na 型水，11 型。 （4）以泉的形式出露地表。 地下水上升至地表，压力降低，CO2 的溶解度降低，发生脱碳酸作用。 + →  + +  + − 3 2 2 3 2 Ca 2HCO CO H O CaCO 2+ Ca 含量减小、 HCO3 -含量减小，为 SO4 –Na 型水，35 型

某水样化学分析结果具有下列成分：Na*+Ka*1.72 meq/lCa2+27.82 meq/lMg?+9.48 meq/lCIF0.83 meq/lSO42-34.32 meq/lHCO;2.9 meq/l110℃时的干残余物2700mg/l游离CO217.80 mg/lH2s1.48 mg/l水温35℃分析其数据，写出库尔洛夫化学表达式。（注meq/l为毫克当量每升）（1）毫克／升换算为毫克当量／升及毫克当量百分数计算公式：毫克当量/升=（毫克/升）/当量例：Ca2+为557.49mg/L，换算为557.49/20.04=27.82meq/L，20.04为Ca2+的当量。毫克当量百分数（阴阳离子毫克当量总数各作为100%来计）的计算：（1）换算毫克）升（mg/1）为毫克当量/升（meq/1）及毫克当量百分数离子的毫克数离子的毫克当量数=离子的当量（2）计算分析误差：分析误差用下式计算：Zk一一阳离子总含量，meq/L；Za一一阴离子总合量，meq/L。Zk-Za×100%e=：Zk+a按要求，全分析时允许分析误差不超过2%，简分析不超过5%。（3）计算水的各种硬度

某水样化学分析结果具有下列成分： Na++Ka+ 1.72 meq/l Ca2+ 27.82 meq/l Mg2+ 9.48 meq/l Cl- 0.83 meq/l SO4 2- 34.32 meq/l HCO3 - 2.9 meq/l 110℃时的干涸残余物 2700 mg/l 游离 CO2 17.80 mg/l H2S 1.48 mg/l 水温 35℃ 分析其数据，写出库尔洛夫化学表达式。（注 meq/l 为毫克当量每升） （1）毫克／升换算为毫克当量／升及毫克当量百分数 计算公式 : 毫克当量/升＝（毫克/升）/当量 例： Ca 2+为 557.49 mg／L，换算为 557.49/20.04＝27.82meq／L，20.04 为 Ca 2+ 的当量。 毫克当量百分数（阴阳离子毫克当量总数各作为 100％来计)的计算：（1）换算毫克／ 升(mg/l)为毫克当量／升(meq/l)及毫克当量百分数 离子的当量 离子的毫克数 离子的毫克当量数 = （2）计算分析误差： 分析误差用下式计算： Σk——阳离子总含量，meq/L； Σa——阴离子总合量， meq/L。 按要求，全分析时允许分析误差不超过 2％，简分析不超过 5％。 （3）计算水的各种硬度

水的总硬度计算：H=[Ca2*]+[Mg?*] , meq/L暂时硬度计算：计算水的暂时硬度时，需要考虑Ca2+和Mg2+的毫克当量总数与HCO毫克当量之间的两种可能关系：①、如[Ca2++Mg2+]≤[HCO:]】（meq/L)，则暂时硬度即等于总硬度。因为它不可能大于总硬度；②、当[Ca2++Mg2+]>[HCO3]时，则水的暂时硬度小于总硬度，并等于的HCO3的含量（meq/L）。永久硬度：总硬度-暂时硬度=37.30—2.90=34.40meq/L。(4)用库尔洛夫式表示水分析结果，并根据库尔洛夫表示式确定水的类型Cl s SO 14H sio o. O oa 32 Na no a 27s5将（阴离子）标示在横线上，将（阳离子）标示在横线下，按（毫克当量百分数）自大而小顺序排列，横线前依次是气体成分、特殊成分及（矿化度），三者单位是（g/l），横线后以字母t为代号表示以摄氏计的水温

水的总硬度计算： H＝[Ca2+]+[Mg2+] ，meq/L 暂时硬度计算: 计算水的暂时硬度时，需要考虑 Ca2+ 和 Mg2+ 的毫克当量总数与 HCO3 -毫克当量之 间的两种可能关系： ①、如[Ca2+ +Mg2+ ] ≤[HCO3 - ] （meq/L），则暂时硬度即等于总硬度。因为它不可能 大于总硬度； ②、当[Ca2+ +Mg2+ ] ＞[HCO3 - ]时，则水的暂时硬度小于总硬度，并等于的 HCO3 -的 含量（ meq/L ）。 永久硬度： 总硬度-暂时硬度=37.30—2.90=34.40 meq/L 。 (4)用库尔洛夫式表示水分析结果，并根据库尔洛夫表示式确定水的类型 将（阴离子）标示在横线上，将（阳离子）标示在横线下，按（毫克当量百分数）自大而小 顺序排列，横线前依次是气体成分、特殊成分及（矿化度），三者单位是（g/l），横线后以 字母 t 为代号表示以摄氏计的水温

第七章图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（1）比较W3和W4钻孔水位高低：（2）指出泉A和B属于上升泉还是下降泉：（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：（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？+1+W3W4一次降水+↓泉研流图含水层量弱透水层隔水断层时间地下水位图2泉流量示意图钻孔滤水管图1含水系统示意图答：（1）W3比W4钻孔水位低：（2）泉A为上升泉，泉B为下降泉(3)图2中的实线为B泉流量曲线，虚线为A泉流量曲线4）如果在W4中投入某放射性物质，W1孔中最先观察到。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()，以及地下水向该河泄流量的变化曲线()，观测过程中有一次强降雨从to开始，在t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AQo。已知观测段对应的流域面积为A。分析以下问题：

第七章 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（1）比较 W3 和 W4 钻孔水位高低；（2）指出泉 A 和 B 属于上升泉还是下降泉；(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；（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：（1）W3 比 W4 钻孔水位低； （2）泉 A 为上升泉，泉 B 为下降泉； (3)图 2 中的实线为 B 泉流量曲线，虚线为 A 泉流量曲线 4）如果在 W4 中投入某放射性物质， W1 孔中最先观察到。 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 一次降水 时间 泉 流 量 图1 含水系统示意图 图 2 泉流量示意图 B W1W2 W3 W4 含水层 弱透水层 隔水断层 地下水位 钻孔滤水管 层 图 例

降水强度W0+e1Q(=-0)地下水泄流量Qmt)AQ04toA(a) 观测时期地下水与河流的关系？(b)地表、地下径流量的峰值出现时间为何不同？(c)基流量△Qo主要由哪些部分组成？地下水泄流量Q为何先增大，后减小？(d)计算一下本次强降水的入渗补给系数。(e)如果△Q()<0，则意味着出现了什么情况？答：观测时期地下水向河流泄流径流受一次降雨激励一一“脉冲”，径流动态表现为一个波形，出现一个时间滞后。地表径流受降雨补给影响，响应滞后期短；地下径流受降雨补给影响，滞后其较前者长。河流基流量～初始径流量～地下水泄流量，主要由地下水补给。受一次降雨影响，地下水动态为一次波形响应，持续一段时间延迟。泄流量为地下水要素之一，亦表现为波形响应。本次强降水的入渗补给系数。"o(t)dtQW-(t2 -to)-A如果△Q()<0，则意味着出现河水补给给地下水。3、为了解地表水与潜水的补给关系，布置了勘探孔，并测定水位，数据如下：孔位孔号距河中心孔（m）水位(m)A0河中心50.0130河东岸48.02河东岸6047.03河东岸10046.5420河西岸48.5545河西岸47.5685河西岸47.0河水58.0-

(a) 观测时期地下水与河流的关系？ (b) 地表、地下径流量的峰值出现时间为何不同？ (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？ (d) 计算一下本次强降水的入渗补给系数。 (e) 如果Q(t)<0，则意味着出现了什么情况？ 答：观测时期地下水向河流泄流 径流受一次降雨激励——“脉冲”，径流动态表现为一个波形，出现一个时间滞后。 地表径流受降雨补给影响，响应滞后期短；地下径流受降雨补给影响，滞后其较 前者长。 河流基流量≈初始径流量≈地下水泄流量，主要由地下水补给。受一次降雨影响， 地下水动态为一次波形响应，持续一段时间延迟。泄流量为地下水要素之一，亦 表现为波形响应。 本次强降水的入渗补给系数。 W t t A Q t dt a t t w  −  =  ( ) ( ) 2 0 2 0 如果Q(t)<0，则意味着出现河水补给给地下水。 3、为了解地表水与潜水的补给关系，布置了勘探孔，并测定水位，数据如下： 孔 位 孔 号 距河中心孔（m） 水 位（m） 河中心 A 0 50.0 河东岸 1 30 48.0 河东岸 2 60 47.0 河东岸 3 100 46.5 河西岸 4 20 48.5 河西岸 5 45 47.5 河西岸 6 85 47.0 河水 - - 58.0

（1）绘出示意剖面图，标出浸润曲线与潜水位线（2）河水对潜水有否补给？如有，是饱水补给还是非饱水补给？TTTT浸润线潜水位线河水对潜水有补给，为非饱水补给。如果没补给，上图应为：饱水补给，上图应为：TTT7T无补给饱水补给

（1）绘出示意剖面图，标出浸润曲线与潜水位线 （2）河水对潜水有否补给？如有，是饱水补给还是非饱水补给？ 浸润线 潜水位线 河水对潜水有补给，为非饱水补给。 如果没补给，上图应为： 饱水补给，上图应为： 无补给 饱水补给

第八章在一山区河谷中打有一眼钻孔，孔中地下水位能高出地表，试解释其原因，绘制等水线示意图加以说明。答：孔中地下水位高出地表，表现出“承压”自流井的特点，其原因有二：一为构造控制的承压含水层中，可以打出自流井：二为在地形控制下，河谷部位为上升流部分，同样是“承压“的，水头高出静水压力，可以打出自流井。承压含水层中的自流井，等水头线示意图：含水层与地形，等水头线，水井。潜水含水层中的自流井：地形，等水头线，井。下图所绘地区存在什么样的水文地质问题，如何进行人工干预（请作图表示）？

第八章 在一山区河谷中打有一眼钻孔，孔中地下水位能高出地表，试解释其原因，绘制等水线示意 图加以说明。 答：孔中地下水位高出地表，表现出“承压”自流井的特点，其原因有二：一为构造控制的 承压含水层中，可以打出自流井； 二为在地形控制下，河谷部位为上升流部分，同样是“承压“的，水头高出静水压力，可以 打出自流井。 承压含水层中的自流井，等水头线示意图：含水层与地形，等水头线，水井。 潜水含水层中的自流井：地形，等水头线，井。 下图所绘地区存在什么样的水文地质问题，如何进行人工干预（请作图表示）？

234答：该地区地下水接受河水补给，向河间底地排泄，排泄区地势低平，以蒸发排泄为主地下水动态类型为蒸发型。长期发展的结果是排泄区地下水咸化并使土地盐渍化。为解决这一问题，可是泄区打井人工排水，将蒸发排泄转变为人工排泄

答：该地区地下水接受河水补给，向河间底地排泄，排泄区地势低平，以蒸发排泄为主， 地下水动态类型为蒸发型。长期发展的结果是排泄区地下水咸化并使土地盐渍化。为解决这 一问题，可是泄区打井人工排水，将蒸发排泄转变为人工排泄