《水文地质学基础》课程授课教案（讲稿）课程总结

课程名称：水文地质学第12讲次课程总结授课题目（章、节）本讲目的及重点：【目的要求]：总结课程重点，讨论辨析习题与解析习题[重点]:[难点]:内容[本讲内容]一、水文地质学课程重点总结：水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水质和水量的时空变化规律。地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。自然界的水循环可分为水文循环和地质循环。水文循环可分为大循环和小循环。一个地区水资源量的多寡主要取决于降雨量的多小。岩石空隙是地下水储存场所和运动通道，主要包括孔隙、裂隙和溶穴三种类型。孔隙度的大小、孔隙的大小共同决定其渗透性。坚硬岩石裂隙按成因可分为原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙。与水的储容及运移有关的岩石性质包括容水度、含水量、给水度、持水度、透水性。容水度、含水量、给水度的关系为容水度>含水量>给水度。对手均质松散岩石，给水度的大小与岩性、初始地下水位及地下水位下降速率等有关。地下水按埋藏条件可分为包气带水、潜水、承压水。地下水的运动多数服从线性渗透定律一一达西定律，该定律具有两种表达式V=K1和Q=KA1。流网为流线、等水头线构成的正交网络。作流网时，地表水体断面一看可作等水头线，河渠湿周必定是一条等水头线，平行隔水边界可绘出流线，地下水面无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给、作稳定流时，它是一条流线。流线总是由源指向汇。等水头线的密疏说明水力梯度的大小。流线的疏密反应地下径流强度。层状非均匀介质中，当地下水流线斜交通过具有不同渗透系数的两层界面时，服从折射规律。当含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇流；存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。地下水是一种复杂的天然溶液。5种主要的气体成分包括氧、氮、二氧化碳、硫化氢H2S与甲烷CH4。7种主要离子成分有：氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子HCO3-、钠离子Na+、钾K+、钙Ca2+、镁离子。地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿化度，单位用g/l表示。地下水的化学成分形成作用主要有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸时作用、混合作用六种。溶滤作用的强度，取决于矿物岩类的溶解度、岩土的空隙特征、水的溶解能力、水中CO2、O2的含量、水的流动状况等一系列因素。深部地下水上升成泉，泉口往往形成钙华，这是脱碳酸作用的结果。温度较高的深层地下水，阳离子通常以钠离子为主。浓缩作用必须同时具备下述条件：干旱或半干旱气候、低平地势控制下较浅地下水埋深、有利于毛细作用的颗粒细小的松散岩土、地下水流动系统的势汇。为简明反映地下水的化学特点，可采用库尔洛夫分子式表示。将阴离子标示在横线上，将阳离子

课程名称: 水文地质学 第 12 讲次 授课题目(章、节 ) 课程总结 本讲目的及重点： [目的要求]：总结课程重点，讨论辨析习题与解析习题 [重点]： [难点]： 内 容 [本讲内容] 一、水文地质学课程重点总结： 水文地质学是研究地下水的科学。它研究与 岩石圈、 水圈、 大气圈、 生物圈及人类活动相 互作用下地下水水质和水量的时空变化规律。地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、 地质营力与信息载体。 自然界的水循环可分为水文循环和地质循环。水文循环可分为大循环和小循环。一个地区水资源量 的多寡主要取决于降雨量的多小。 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道，主要包括孔隙、裂隙和溶穴三种类型。孔隙度的大小、孔 隙的大小共同决定其渗透性。坚硬岩石裂隙按成因可分为原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙。与水的储容 及运移有关的岩石性质包括容水度、含水量、给水度、持水度、透水性。容水度、含水量、给水度的关 系为容水度>含水量>给水度。对于均质松散岩石，给水度的大小与岩性、初始地下水位及地下水位下 降速率等有关。 地下水按埋藏条件可分为包气带水、潜水、承压水。 地下水的运动多数服从线性渗透定律——达西定律，该定律具有两种表达式 V＝K·I 和 Q＝K·A·I。 流网为流线、等水头线构成的正交网络。作流网时，地表水体断面一看可作等水头线，河渠湿周必定是 一条等水头线，平行隔水边界可绘出流线，地下水面无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给、作稳定流时， 它是一条流线。流线总是由源指向汇。等水头线的密疏说明水力梯度的大小。流线的疏密反应地下径流 强度。层状非均匀介质中，当地下水流线斜交通过具有不同渗透系数的两层界面时，服从折射规律。当 含水层中存在强渗透性透镜体时，流线将向其汇流；存在弱渗透性透镜体时，流线将绕流。 地下水是一种复杂的天然溶液。５种主要的气体成分包括氧、氮、二氧化碳、硫化氢 H2S 与甲烷 CH4。７种主要离子成分有：氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子 HCO3-、钠离子 Na+、钾 K+、钙 Ca2+、 镁离子。地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿化度，单位用 g/l 表示。地下水的化学 成分形成作用主要有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸咐作用、混合作用 六种。溶滤作用的强度，取决于矿物岩类的溶解度、岩土的空隙特征、水的溶解能力、水中 CO2、O2 的含量、水的流动状况等一系列因素。深部地下水上升成泉，泉口往往形成钙华，这是脱碳酸作用的结 果。温度较高的深层地下水，阳离子通常以钠离子为主。浓缩作用必须同时具备下述条件：干旱或半干 旱气候、低平地势控制下较浅地下水埋深、有利于毛细作用的颗粒细小的松散岩土、地下水流动系统的 势汇。为简明反映地下水的化学特点，可采用库尔洛夫分子式表示。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。增温带的地下水随其赋存与循环深度的加大而增加。一般水文地质调查中，地下水化学分析区分为简分析和全分析，为了配合专门任务，则进行专项分析。舒卡列夫分类是根据地下水中六种主要离子及矿化度划分的。在排泄与补给过程中，含水层与含水系统除了与外界交换水量外，还交换能量、热量与盐量。地下水的补给来源主要有大气降水、地表水、凝结水及其它含水层或含水系统；大气降水入渗机制有活塞式下渗和捷径式下渗。落到地面的降雨，归根结底有三个去向：地表流、腾发返回大气圈、下渗补给含水层。影响大气降水补给地下水的因素主要有年降水总量、降水特征、包气带岩性与厚度、地形、植被等。两个含水层之间存在水头差且有联系通路，则水头高的含水层便补给水头低者。由于驱动越流的水头往往比水平流动大上2～3个数量级，产生越流的面积更比含水层的过水断面大得多，对于松散沉积物构成的含水系统，越流补给量往往会大于含水层侧向流入量。人工补给地下水通常采用地面、河渠、坑池及蓄水渗补井孔灌注等方式。地下水的主要排泄方式有泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾及人工排泄。泉是地下水的天然露头，，可分为上升泉和下降泉。根据出露原因，下降泉可分为侵蚀、接触与溢流泉；上升泉可分为侵蚀、断层及接触带泉。地下水蒸发排泄实际上可以分为两种：包气带水蒸发、饱水带水蒸发。地下水的排泄，根据其对水质影响可分为两大类：一类是蒸发排泄，其特点是盐随水走，另一类是径流排泄，其特点是水走盐留。地下水系统包括含水系统与流动系统。根据流动系统发育的范围可以分为局部子系统、中间子系统与区域子系统。含水系统的统一性体现于它具有统一的水力联系：流动系统的整体性体现于它具有统一的水流。控制含水系统的发育，主要是地质结构，控制地下水流动系统发育的，主要是水势场。在天然条件下，自然地理因素控制着势场。静止的水体中，各处水头相等。在流动的水体中，势源外流线下降，沿着流线方向，愈来愈多的机械能消耗于粘滞性摩擦，因此在垂直断面上自上而下水头愈来愈小，任一点的水头均小于静水压力；反之，势汇处，流线上升，垂向上水头自下而上愈来愈小，任一点水头均大于静水压力。中间地带，流线呈水平延伸，垂直断面各点水头均相等，并正好等于静水压力。等温线在地下水补给区下降，间距变宽：在地下水排泄区上升，间距变窄。影响地下水动态的因素有气象因素、水文因素、地质因素，潜水及松散沉积物浅部的水，可分为三种主要动态类型：蒸发型、径流型、弱径流。承压水动态均属径流型。某一区域、在一定时间内，地下水水量的收入大于支出，表现为地下水储存量的增加，称作正均衡；反之，支出大于收入，地下水储存量减少，称作负均衡。均衡是地下水动态变化的内在原因，动态则是地下水均衡的外部表现。陆地上某一地区天然状态下总的水均衡，其收入项A一般包括：大气、地表水、地下水流入量、凝结水。支出项B一般为：地表水流出量、地下水流出量、蒸发量。均衡期水的储存量变化为给水度或贮水系数和水位变化值的乘积。二、辩析题讨论1.地层介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大；x当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成，且粗大颗粒之间的孔隙完全为细小颗粒所充填时，则此岩2

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。增温带的地下水随其赋存与循环深度的加大 而增加。一般水文地质调查中，地下水化学分析区分为简分析和全分析，为了配合专门任务，则进行专 项分析。舒卡列夫分类是根据地下水中六种主要离子及矿化度划分的。 在排泄与补给过程中，含水层与含水系统除了与外界交换水量外，还交换能量、热量与盐量。地下 水的补给来源主要有大气降水、地表水、凝结水及其它含水层或含水系统；大气降水入渗机制有活塞式 下渗和捷径式下渗。落到地面的降雨，归根结底有三个去向：地表迳流、腾发返回大气圈、下渗补给含 水层。影响大气降水补给地下水的因素主要有年降水总量、降水特征、包气带岩性与厚度、地形、植被 等。两个含水层之间存在水头差且有联系通路，则水头高的含水层便补给水头低者。由于驱动越流的水 头往往比水平流动大上 2～3 个数量级，产生越流的面积更比含水层的过水断面大得多，对于松散沉积 物构成的含水系统，越流补给量往往会大于含水层侧向流入量。人工补给地下水通常采用地面、河渠、 坑池及蓄水渗补井孔灌注等方式。 地下水的主要排泄方式有泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾及人工排泄。泉是地下水的天然露头，可 分为上升泉和下降泉。根据出露原因，下降泉可分为侵蚀、接触与溢流泉；上升泉可分为侵蚀、断层及 接触带泉。地下水蒸发排泄实际上可以分为两种：包气带水蒸发、饱水带水蒸发。地下水的排泄，根据 其对水质影响可分为两大类：一类是蒸发排泄，其特点是盐随水走，另一类是径流排泄，其特点是水走 盐留。 地下水系统包括含水系统与流动系统。根据流动系统发育的范围可以分为局部子系统、中间子系统 与区域子系统。含水系统的统一性体现于它具有统一的水力联系；流动系统的整体性体现于它具有统一 的水流。控制含水系统的发育，主要是地质结构，控制地下水流动系统发育的，主要是水势场。在天然 条件下，自然地理因素控制着势场。静止的水体中，各处水头相等。在流动的水体中，势源外流线下降， 沿着流线方向，愈来愈多的机械能消耗于粘滞性摩擦，因此在垂直断面上自上而下水头愈来愈小，任一 点的水头均小于静水压力；反之，势汇处，流线上升，垂向上水头自下而上愈来愈小，任一点水头均大 于静水压力。中间地带，流线呈水平延伸，垂直断面各点水头均相等，并正好等于静水压力。等温线在 地下水补给区下降，间距变宽；在地下水排泄区上升，间距变窄。 影响地下水动态的因素有气象因素、水文因素、地质因素，潜水及松散沉积物浅部的水，可分为三 种主要动态类型：蒸发型、径流型、弱径流。承压水动态均属径流型。 某一区域、在一定时间内，地下水水量的收入大于支出，表现为地下水储存量的增加，称作正均衡； 反之，支出大于收入，地下水储存量减少，称作负均衡。均衡是地下水动态变化的内在原因，动态则是 地下水均衡的外部表现。陆地上某一地区天然状态下总的水均衡，其收入项 A 一般包括：大气、地表 水、地下水流入量、凝结水。支出项 B 一般为：地表水流出量、地下水流出量、蒸发量。均衡期水的 储存量变化为给水度或贮水系数和水位变化值的乘积。 二、辩析题讨论 1. 地层介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大； 2. 当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成，且粗大颗粒之间的孔隙完全为细小颗粒所充填时，则此岩

石的孔隙度小于由粗颗粒和细颗粒单独组成的岩石的孔隙度。V3.分布有裂隙的岩石中，一般不发育孔隙；x4.毛细水不受重力作用，只受表面张力作用；×5.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；V6．一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量的多寡。V7．一个地区水资源的丰富程度主要取决于地表径流量的多寡。×8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V9.承压含水层接受补给时，不同于潜水含水层的反应主要表现在测压水位升高。×10.承压含水层接受补给时，不同于潜水含水层的反应主要表现在孔隙度增加、水密度变大。V11.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V12.当潜水的水位下降时，水面下岩石的固体骨架有效应力将增加×13.越流渗透主要发生在隔水层中。×14.越流渗透主要发生在弱透水层中。V15.在排泄区，地下水不接受大气降水的补给；×16.只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水：×17.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；×18.包气带中有结合水，而饱水带没有结合水。×19.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：×20.地下水总是从高处往低处流；×21.含水层孔隙度越大，则渗透系数越大：x22.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；V23.地下水的实际流速通常小于地下水的渗透流速。×24.地下水的实际流速通常大于地下水的渗透流速。V25.当有入渗补给或蒸发排泄时，潜水面可以看作一个流面；×26.在河谷地带打井，井中水位随井深加大而升高。V27.在河谷地带打井，井中水位随井深加大而降低。×28.在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而升高×29.潜水储存量的变化是以给水度与水位变幅的乘积表示。V30.承压水储存量的变化是以给水度与水位变幅的乘积表示。×31.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：×32.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；V33.当含有NaCI和MgSO4的地下水发生浓缩作用时，NaCI首先析出；x34.农业灌溉管理不善，导致土地盐碱化，这是溶滤作用的结果。x35.盐类在水中的溶解度都是随着温度的增加而增加。×

石的孔隙度小于由粗颗粒和细颗粒单独组成的岩石的孔隙度。 3. 分布有裂隙的岩石中，一般不发育孔隙； 4. 毛细水不受重力作用，只受表面张力作用； 5. 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；  6. 一个地区水资源的丰富程度主要取决于降水量的多寡。 7. 一个地区水资源的丰富程度主要取决于地表径流量的多寡。 8. 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 9. 承压含水层接受补给时，不同于潜水含水层的反应主要表现在测压水位升高。 10. 承压含水层接受补给时，不同于潜水含水层的反应主要表现在孔隙度增加、水密度变大。 11. 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 12. 当潜水的水位下降时，水面下岩石的固体骨架有效应力将增加 13. 越流渗透主要发生在隔水层中。 14. 越流渗透主要发生在弱透水层中。 15. 在排泄区，地下水不接受大气降水的补给； 16. 只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水； 17. 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； 18. 包气带中有结合水，而饱水带没有结合水。 19. 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； 20. 地下水总是从高处往低处流； 21. 含水层孔隙度越大，则渗透系数越大； 22. 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； 23. 地下水的实际流速通常小于地下水的渗透流速。 24. 地下水的实际流速通常大于地下水的渗透流速。 25. 当有入渗补给或蒸发排泄时，潜水面可以看作一个流面； 26. 在河谷地带打井，井中水位随井深加大而升高。 27. 在河谷地带打井，井中水位随井深加大而降低。 28. 在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而升高 29. 潜水储存量的变化是以给水度与水位变幅的乘积表示。 30. 承压水储存量的变化是以给水度与水位变幅的乘积表示。 31. 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； 32. 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； 33. 当含有 NaCl 和 MgSO4 的地下水发生浓缩作用时，NaCl 首先析出； 34. 农业灌溉管理不善，导致土地盐碱化，这是溶滤作用的结果。 35. 盐类在水中的溶解度都是随着温度的增加而增加。

36.油田储层地下水中H,S,NH浓度较高，而SQ,NO,含量很低；V37.高矿化度地下水中的阴离子组分通常以CI为主。V38.低矿化度地下水中的阴离子组分通常以HCO3-为主。V39.高矿化度地下水中的阳离子组分通常以Ca为主。×40.低矿化度地下水中的阳离子组分通常以Na为主。×41.降雨强度越大，地下水入渗补给强度也越大；x42.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；V43.溢流泉属于上升泉：×44.潜水埋深越小，蒸发越强烈，降水入渗补给系数也越大；×45.强径流排泄使地下水向咸化发展。×46.湿润气候及切割强烈的地形条件下，与干旱气候、低平地形条件下相比，潜水矿化度往往低。V47.干旱气候、低平地形条件下，，与湿润气候及切割强烈的地形条件下相比，潜水矿化度往往低。×48.入渗系数只对潜水含水层有意义V49.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。V50.在某些地区，穿越潜水含水层的水井也出现自流现象v51.地下水水头上升，则含水层的贮水量一定增加。x52.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；x53，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。V54.接受同等强度的降水补给时，砂砾层的地下水位变幅大于细砂层的地下水位变幅。×55.接受同等强度的降水补给时，砂砾层的地下水位变幅小于细砂层的地下水位变幅。V56.当潜水与河水有直接水力联系时，用直线分割法分割河水流量过程线求得的地下水泄流量将偏大。V57.当潜水与河水有直接水力联系时，用直线分割法分割河水流量过程线求得的地下水泄流量将偏小。x58.径流型潜水，其的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。V59.蒸发型潜水，补给区的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。V60.蒸发型潜水，排泄区的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。×三、解析题讨论见每章课后[课程小结]【本讲作业及要求]：（1）结合课程重点，认真复习，积极备考

36. 油田储层地下水中 + H2S,NH4 浓度较高，而 − 3 2- SQ4 , NO 含量很低； 37. 高矿化度地下水中的阴离子组分通常以 Cl-为主。 38. 低矿化度地下水中的阴离子组分通常以 HCO3 -为主。 39. 高矿化度地下水中的阳离子组分通常以 Ca 为主。 40. 低矿化度地下水中的阳离子组分通常以 Na 为主。 41. 降雨强度越大，地下水入渗补给强度也越大； 42. 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； 43. 溢流泉属于上升泉； 44. 潜水埋深越小，蒸发越强烈，降水入渗补给系数也越大； 45. 强径流排泄使地下水向咸化发展。 46. 湿润气候及切割强烈的地形条件下，与干旱气候、低平地形条件下相比，潜水矿化度往往低。 47. 干旱气候、低平地形条件下，与湿润气候及切割强烈的地形条件下相比，潜水矿化度往往低。 48. 入渗系数只对潜水含水层有意义 49. 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。 50. 在某些地区，穿越潜水含水层的水井也出现自流现象 51. 地下水水头上升，则含水层的贮水量一定增加。 52. 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； 53. 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。 54. 接受同等强度的降水补给时，砂砾层的地下水位变幅大于细砂层的地下水位变幅。 55. 接受同等强度的降水补给时，砂砾层的地下水位变幅小于细砂层的地下水位变幅。 56. 当潜水与河水有直接水力联系时，用直线分割法分割河水流量过程线求得的地下水泄流量将偏大。  57. 当潜水与河水有直接水力联系时，用直线分割法分割河水流量过程线求得的地下水泄流量将偏小。  58. 径流型潜水，其的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。 59. 蒸发型潜水，补给区的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。 60. 蒸发型潜水，排泄区的水质动态特征表现为长期中不断趋于淡化。 三、解析题讨论 见每章课后 [课程小结] [本讲作业及要求] ： (1) 结合课程重点，认真复习，积极备考