水文地质学基础.doc

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1、中国地质大学（北京）2002年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：610一、名词解释（每题 4分，共24分）持水度含水层上层滞水水力梯度地下水均衡岩溶水二、 判断正误（正确打，错误打，每题2分，共10分）1. 含水层的渗透系数越大，该含水层越富水。（）2. 并不是多孔介质的孔隙度越大给水度也越大。（）3. 多孔介质中的渗透速度不等于地下水的实际流速。（）4. 地下水位动态变化完全取决于地下水补给量的大小。（）5. 所有隔水层都是不含水和不透水的岩层。（）三、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

2、。（6分）四、 简述地下水化学成分的主要形成作用。（15分）五、 简述地下水资源的特征。（15分）六、 试论述地下水开发利用过程中的问题。（30分）试题三图（a）13* _ J*, _t / _ _ _ _ * _ _ _ - _ _ L _ - _ 7 _ _ - rZ/ZZZ / T7/XZXZ/ZXZZ/ / ZZ/ / z/xz / ZHi-'Jvwf蓄pLMM.ZZZZ i/ZZZ z zzyzz Z/XZ Z Z2 zzx zLzzzzzzzzza 0 9 0 O a 0 > 白:轧 fJ* <丫沁-K1>K2试题三图（b）中国地质大学（北京）2004年硕

3、士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：415、解释概念（每题 5分，共30分）1 孔隙度2. 承压水3. 毛细水4. 溶滤水5. 溢流泉6. 岩溶、分析解释（每题 10分，共50分）1. 达西定律2. 脱碳酸作用3. 裂隙水的基本特点4. 地下水系统5. 地下水补给资源及其供水意义20分）、画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线，标出钻孔中的水位。四、 阐述影响降雨入渗补给地下水的因素（25分）25分）五、论述人类影响下地下水动态的基本类型并分析其成因（中国地质大学（北京）2005年硕士研究生入学考试试题试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、请指出下

4、列相关概念的区别（每题6分，共30分）1 孔隙度、孔隙比2. 潜水、承压水3. 蒸发、蒸腾4. 溶滤作用、浓缩作用5. 非均质性、各向异性二、填空（每题6分，共30分）1. 含水层从外界获得补给的方式包括等。2 .溶解了大量CO2的地下水在温度或压强时将发生脱碳酸作用。3. 某水源地附近一口泉的流量发生衰减，可能原因是4. 某土柱渗流试验如下图所示，土样A和B被透水石隔开，土柱顶部水位保持恒定，当底部排水流量稳定为Q时，所测得的测压管水位 H已经在图中标出，用 Ka和Kb分别表示A和B的渗透系数，则Kb 是Ka的倍。H=70 cmH=60 cmH=53 cmH=23 cm5. 在无入渗补给而有

5、蒸发排泄的条件下， 如果潜水含水层地下水水位逐渐下降， 其上部包气带的含水 量将，而地下水蒸发强度将 ，这时潜水面 （填“是”或者“否”）还可以看作流面。三、综合分析题（20分）图2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 W1W4的滤水管均位于孔底。请完成（1）比较 W1和W2钻孔水位高低， 比较 W3和W4钻孔水位高低（可画图表示）；（2）指出泉A和B属于上升泉还是下降泉；（3）图3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

6、性物质，在 W1和W2中哪个孔最先观察到？图2含水系统示意图CE钻孔滤水管 地下水位四、 简述地下水向集中排泄点一一泉的方向流动时，流速将如何变化（io 分）五、 简述影响大气降水补给地下水的因素（io分）六、 论述裂隙含水层与孔隙含水层的不同特点（25分）七、 论述人类对地下水的利用可能引发哪些环境问题并说明原因（25分）中国地质大学（北京）2006年硕士研究生入学考试试题（B卷）试题名称：水文地质学基础试题代码：415、请解释下列概念（每题6分，共30分）1.蒸腾2.裂隙率3.水力梯度4.钙华5.下降泉、辨析题（每题 6分，共30分）1.沙漠地区降雨量很少，所以沙漠地区的地下水没有补给来源

7、。2. 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。3 潜水埋深越小，蒸发越强烈，降水入渗补给系数也越大。4含水层孔隙度越大，则渗透系数越大。5.农业灌溉管理不善，导致土地盐碱化，这是溶滤作用的结果。三、简述给水度的含义及其与岩性的关系？ （10分）四、 画出下面降雨入渗条件下河间地块剖面的流网（画出流线、等水头线，标出钻孔中的水位）（10 分）图1河间地块潜水含水层（题四）五、 简述地下水资源的可恢复性（15分）六、 论述碳酸盐岩含水层的水化学特征和地下水运动特征（25分）七、综合分析题（30分）图2和图3显示了某地区天然状态和人类活动影响下的地

8、下水系统特征图，其中弱透水层为高压缩性 的含砂粘土层。（1）简述图中所反映的水文地质条件。（2）分析人工开采地下水导致地下水系统发生了哪些变化。（3）分析本地区开采深层地下水最可能会引发哪些环境问题。图2天然状态下的地下水系统1一|«水墓勲pTi时n水慶皿遥水孚）门亠通水喲-一于*水果堆也中7淡动集址忠界L &一子直水康绽论号L 9一子道动麻蜕弋号.Bi、吐莎別为B賣前肇冼的匱域的.半旧笊与诵部的干滝打至竦图3人类活动影响下的地下水系统】一H!水基底* Z柑时隔水层（騎遗水3I 4地下水开柴屮心乍5下水位£ 6-厦践I 丁一子會水秦轨界线° 8干含水采统代

9、号中国地质大学（北京）2006年硕士研究生入学考试试题（A卷）试题名称：水文地质学基础试题代码：415、请解释下列概念（每题 6分，共30分）1 径流系数2. 上层滞水3 结合水4. 溶滤作用5. 越流、填空（每题6分，共30分）1. 地下水的排泄方式包括2 .溶解了大量 CO2的地下水在温度 或压强时将发生脱碳酸作用，并导致地下水矿化度, pH值。3. 某开采井在一承压含水层抽水，附近观测孔观测到该承压含水层水头下降了6m,则该处含水层有效应力将 ，含水层上部粘性土盖层的孔隙水压力将 、密度将、渗透系数将 。（填“增大”或“减小”）4. 在一次渗流试验中，细砂 （A-B段）和粉砂（C-D段）

10、被填入断面呈圆形的水平柱形容器中，如图1所示，入口与出口流量稳定为 Q,测压管水面高度分别为 hA、hB、he、hD, CD之间距离为15 cm , AB之间 距离为10 cm，直径d2是d1的2倍，已知hA hB=3 cm, he hD=9 cm，则细砂渗透系数是粉砂渗透系数的 倍, 从B断面到C断面，渗透流速的变化趋势是 。图1细砂（左）和粉砂（右）串联渗流试验图5. 承压含水层出现自流井的条件是；发育在风化裂隙带的泉属于（填“上升泉”或“下降泉”）；地表水（河、渠等）横断面的湿周是 （填“等水头线”或“流线”）。三、综合分析题（20分）根据云南永仁地质队的调查，云南省永仁三叠纪煤系地层的

11、岩性，自南向北由砾岩、粗砂岩渐变为细 砂岩，岩层的裂隙率、裂隙宽度及钻孔涌水量也相应的由大变小，如下图所示。图2永仁砂岩的岩相变化与裂隙率及单位涌水量关系图请根据这些信息对以下问题进行分析：（1）含裂隙砂岩地层的空隙类型有哪些？地下水在其中赋存具有什么特征？（2）单位涌水量、裂隙率、岩石颗粒大小以及砂岩地层透水性之间，是什么关系？四、 简述流网图的要素和用途（10分）五、 简述大气降水入渗系数的含义和野外确定方法（10分）六、 论述承压水的补给类型及其补给条件对地下水水位动态和上升泉流量动态的影响（25分）七、 从含水层的性质、补给和排泄条件等角度，对地下水资源的可调节性进行论述（25分）中国

12、地质大学（北京）2007年硕士研究生入学考试试题（B）试题名称：水文地质学基础试题代码：415一、简述下列基本概念：（每小题5分，共20分）1、地下水系统2、流网3、地下水动态4、越流二、 简述我国水文循环概况。（20分）三、 某中生代碎屑沉积地层的岩性分为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩5种，请分别按它们的孔隙度、富水性、渗透系数、给水度值的相对大小，对上述5种岩性进行由大到小的排序。（每序列5分，共20分）。四、在某区域地下水流动系统内，地下水的水质类型（按阴离子分类）分为：（A） C l-、（B） HCOJ、（C）HCO-SO42一、（D） SO2-四种，请根据地下水从补给区到排泄

13、区的径流顺序，将上述水质类型排序，并说 明理由。（20分）五、某均质各向同性潜水含水层的隔水底板水平，稳定地下水运动的垂向速度分量忽略不计，沿地下水流线切一条剖面，边界条件如题 5图所示，已知观测孔水位 h1、h2和观测孔间距I,单宽流量为q。试建 立微分方程，并推导渗透系数 K的计算公式。（20分）题5图六、绘出典型地下水流动系统与岩溶发育垂直分带示意剖面图，并说明地下水循环特征。七、请论述，为什么"潜水与承压水由于排泄方式及水交替程度不同，动态特征也不同。（25 分）？（ 25 分）中国地质大学（北京）2008年硕士研究生入学考试试题（A卷）标准答案及评分参考试题名称： 水文地质

14、学基础试题代码：834一、名词解释（每条 5分，共40分）水文循环：地球上各种形式的水，在太阳辐射和重力的共同作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始 进行的。给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释 出水的体积。含水层：是指能够透过并给出相当数量水的岩层。潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。地下水动态：含水层个要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。含水系统：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。阳离子交替吸附作用：岩土颗粒表面带有负电荷，能够吸附水溶液中的阳离子。在一定的条件下，颗粒将 吸附地下水

15、中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，该作用即为阳离子交替吸 附作用。储存资源：含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量。二、推导题（20分）设一假想的河间地块承压水稳定运动，该含水层水平等厚，已知几何尺寸（如图所示），两条河流的水位分别为hi和h2,渗透系数Ki/K2=0.5，试求出：（1）含水层的单宽流量表达式；（2）承压含水层的压力线表达式。题二图图中的符号：Ki、K2承压含水层的渗透系数（m/d）； M 承压含水层的厚度（m）; q承压含水层的单宽流量（m2/d）； hi、 h2分别为两河流的稳定水位标高（m ）。解：设在1/2L处，承压含水层的水位为h,根据达西

16、定律该含水层的单宽流量q为:hL-h整理得:则：h* h 4 hi h.?2 h«q二医川匸二严輒十二严輒=在等厚均值承压含水层中，地下水位线为直线，设h为随x方向变化的承压含水层水位线，并注意到如下三个点出的地下水位值：h=hi，在 x=0h=(hi+2h2)/3，在 x=0.5Lh=h2，在 x=L由此可以得到:*0*i - %)3L0<x<CL5L2hah3 2(ht-h3)33L0.5L<L评分标准：作对（1）, 15分；（2） 5分。如果思路正确而答案有误，则适当减分。三、简答题（每题 15分，共60 分）1. 简述岩石中水的作用力以及水分存在的形式岩石中

17、的水主要受到分子力、毛细力和重力的作用，相应以结合水、毛细水和重力水的的形式存在于岩石的空隙之中。岩石表面带有电荷，而水分子又是偶极体，由于静电吸引，岩石表面具有吸附水分子的能力，这种作用力称为分子力，所吸引的水分称为结合水。越靠近固体表面，吸引力越大，其水分称为强结合水（吸着 水）；而远离固体表面吸引力减弱，其水分称为弱结合水（薄膜水）。强结合水由于受到巨大的分子吸力,其物理化学性质与常压下的水有很大区别，一般不易流动，弱结合水水膜在一定的压力下可以变化。在固、液、气三相界面处，由于液体表面张力而产生的附加表面压力称为毛细力，被毛细力而吸附的水分称为毛细水。根据毛细水所存在的位置可分为支持毛

18、细水、悬挂毛细水和孔角毛细水。毛细水具有一般水的物化性质，容易被植物吸收，地球的吸引力即重力，受重力影响大而受分子力、毛细力影响很小的那部分水称为重力水。重力水可以在重力的作用下运动，也可以传递压力。评分标准：三个作用力和水的存在形式 5分。2. 简述潜水和承压水的特点和差异潜水为饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。由于无隔水顶板，潜水能积极参与水循环，其动态随季节变化明显，地下水也易收污染。充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水称为承压水。其特点是：具有承压性-承压含水层水头高于隔水顶板，由于隔水地板的存在，参与水循环不积极，超采后不易恢复，同时相对于潜水含水层不易受污染，动态

19、随季节不变化明显。潜水含水层与承压含水层在释水机理上不同，潜水含水层为重力释水，给水度一般为10-210-1;承压含水层为弹性释水，储水率一般为10-410-6。评分标准：定义、循环、易污染性、动态、释水机理各3分。答题的完整性适当扣分。3. 简述海相淤泥水化学成分形成过程中的脱硫酸作用（生物还原作用）海相淤泥水为富含有机质和微生物的还原环境，在该环境下，脱硫细菌能使硫酸盐还原:RSO4 + C + 2H 20 = RS + CO 2 + 2H2ORS + C02 + H2O = RCO3 + H2S脱硫细菌是依靠硫酸盐中氧而生存的厌氧细菌。作用的结果是水中硫酸根含量极低，往往有硫化氢， 重碳

20、酸根离子含量升高。评分标准： 写出基本原理 10 分，化学反应方程式 5 分。4. 简述河流由山区到平原，不同的地貌位置河流与地下水的补排关系。 河流有山区到平原，在不同的地貌单元，河流与含水层的补排关系一般规律是： 山区：由于地形切割较深，一般情况下是地下水补给河流，形成基流，对于全排型流域，山区地下水 在出山口前全部转化为地表水。冲洪积扇顶部一般为巨厚的单一砂卵砾石层，相对于冲洪积平原地势高，河流出山后沿河道大量渗漏 补给地下水。冲洪积扇扇缘地带（溢出带） ：在该地带沉积颗粒由粗变细，由单一结构变为多层结构，由于浅层细颗 粒沉积物增加，地下水水平流动受阻，水位雍高，在地势低洼、河流沟谷处，

21、地下水以泉的形式出露补给 地表水，形成地下水溢出带。冲积平原： 该地带地下水与地表水补排关系较为复杂， 不同的河流 -含水层结构， 其补排关系各不相同。 一般情况下，丰水期河水位高于地下水位，河流补给地下水，而枯水期地下水位高于河水位，地下水补给 河水。而在某些大的冲积平原，河床应强烈的堆积作用而形成地上悬河，河水经常性的补给地下水。评分标准： 四个地貌单元的补排关系各 3 分，答题的完整性适当扣分。四、论述题（ 30 分） 试论述人类活动对地下水所产生影响。应从以下几个方面回答该问题：（ 1）过量开采地下水造成的环境影响 地下水资源逐步枯竭、泉流量和河流基流量减少或消失、湿地退化和消失、植被

22、衰退和土地沙漠化、 地面沉降、岩溶塌陷、海鲜水入侵（ 2）过量补充地下水造成的环境影响 水位上升造成：土地次生盐渍化、滑坡水库地震等地质灾害问题、建筑物抗浮（ 3）污染物进入含水层造成的地下水污染 主要污染源：固体垃圾、生活污水和工业废水、农用肥料和农药 污染途径：包气带厚度和岩性 注意对重要的环境问题要适当阐述原因和机理，最好举例说明。评分标准： 答对（ 1）15 分，答对（ 2）10 分；答对（ 3） 5 分，若没有阐述原因机理、没有举例，或所列 条目不全，适当扣分。中国地质大学（北京）2008年硕士研究生入学考试试题（B卷）标准答案试题名称：水文地质学基础试题代码：834一、 给出下列各

23、组名词的定义，并简要说明各组内两个名词的关系或差异（每条15分，共45分）1. 给水度与持水度给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释 出水的体积。持水度：地下水位下降一个单位，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。给水度+持水度=有效孔隙度2. 地下水动态与均衡地下水动态：含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。地下水均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收支代数和等于该区域内地 下水储存量（或盐储量、热储量）的变化量。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

24、。3补给资源与储存资源补给资源：地下水多年平均年补给量。储存资源：含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量。补给资源可以保持供水的长期持续，储存资源则利用其调节能力保证供水的均衡稳定。评分标准：每个名词定义6分，组内两个名词的关系或差异3分。二、推导题设有一假想的河间地块地下水做承压 一无压稳定运动，该含水层均质等厚，底板水平，标高为 0。已知几何尺寸（如图所示），两条河流的水位分别为 hi和h2，渗透系数为K，试求出：（1 ）承压转无压的位置L1的表达式；（2）承压一无压稳定流的单宽流量公式。（20分）题二图h2分别为两图中符号：K 含水层的渗透系数（m/d）； M 承压含水层的厚度（m）;

25、 q含水层的单宽流量（m2/d）； h 河流的稳定水位标高（m）。解：设在距离左河流Li的位置上地下水由承压转为无压状态，承压含水层的单宽流量qi为在无压状态，含水层的单宽流量q2为:dhdi分离变量，并积分:则:,M2 - 叫CL-L心根据水流连续性理论，qi=q2=q，有:ha-M整理得：一 M）J =2Mh Ms 将上试带入qi表达式中，经整理得：b, -M2Mh1-M22L17评分标准：作对（1），15分；（2）5分。如果思路正确而答案有误，则适当减分。三、简述题（每题 15分，共60分） 1.达西定律及其适用条件:多孔1856年，法国水力学家达西通过大量的渗流试验，得到了多孔介质的渗

26、透定律（即达西定律） 介质中流体的渗透速度与水力梯度成正比。可用下式表示：V=K I式中：V 渗透速度（LT-1）,它是一个假想的速度，是假设水流通过包括骨架与空隙在内的断面时所具有的一种虚拟流速，V=neu，u 平均实际流速，ne多孔介质的有效空隙度。I 水力梯度（无量刚），为沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。K 渗透系数（LT-1），表征多孔介质渗透性能的参数，在数值上等于渗透速度与水力梯度的比值，该 值愈大，说明多孔介质的渗透能力越强。实际上，渗透系数还与液体的物理性质有关，如液体的粘滞性、 容重等,一般研究地下水运动时,这些因素因变化不大可以忽略。达西定律的适用范围为雷诺数（

27、Re）小于1-10之间的层流，大部分地下水运动度符合达西定律。评分标准： 写出达西定律表达式 5分；给出公式中各符号的意义5 分；适用条件 5分。2. 简述潜水和承压水的特点和差异潜水为饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。由于无隔水顶板,潜水能积极参与水循环,其 动态随季节变化明显,地下水也易收污染。充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水称为承压水。其特点是：具有承压性承压含水 层水头高于隔水顶板,由于隔水地板的存在,参与水循环不积极,超采后不易恢复,同时相对于潜水含水 层不易受污染,动态随季节不变化明显。潜水含水层与承压含水层在释水机理上不同,潜水含水层为重力释水,给水度一般为

28、10-210-1；承压含水层为弹性释水,储水率一般为10-410-6。评分标准 ：定义、循环、易污染性、动态、释水机理各 3 分。答题的完整性适当扣分。3. 溶滤作用有别于溶解作用的特点主要表现在哪两个方面？（ 1）时间上的阶段性：比如岩层中原来含有包括氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐等各种矿物盐类。开始 阶段,氯化物易溶,被水流带走而贫化,相对易溶的硫酸盐成为迁入水中的主要组分。随着时间的延续, 岩层中几乎只有难溶的碳酸盐和硅酸盐,地下水的化学成分也就以碳酸盐及硅酸盐为主。因此,一个地区 经受溶滤愈强烈,时间愈长久,愈是以难溶离子为主。（ 2）溶滤作用还显示空间上的差异性：地下水径流交替越迅速

29、,溶滤越充分,矿化度越低,难溶离子的相 对含量越高。评分标准：（1） 8分；（2） 7 分。4. 裂隙水的特征及类型储存并运移于基岩裂隙中的地下水被称为裂隙水,其总体特征是：（1）分布极不均匀,表现出富水性差别大；（2）各向异性，裂隙展布具有明显的方向性； （ 3）水力联系受各裂隙系统和网络的控制，在同一 地区，不同的裂隙网络系统，往往不具有统一的水力联系；（ 4）相对于松散孔隙含水层，裂隙含水体一般裂隙率低、补给范围小、储存量小而调节能力差，不易形成大型供水水源地。按裂隙的成因可分为如下三 类裂隙水。成岩裂隙水：成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙，陆地喷发的玄武岩成 岩

30、裂隙最为发育，往往形成比较好的含水层。构造裂隙水：由于构造应力作用而产生的裂隙，具有强烈的非均匀性、各向异性，裂隙水主要赋存于 褶皱的轴部、断裂带及其两侧、断裂的交汇处等裂隙发育的部位，也是找水的有利部位。风化裂隙水：成因上具有继承性，即在原成岩裂隙和构造裂隙基础上发育，裂隙密集、无明显的方向性、连通良好。裂隙分布于岩层表面，一般小于10m，隔水底板为母岩。风化裂隙水一般为潜水，被后期沉积物覆盖的古风化壳可形成承压含水层。易形成风化裂隙水岩石：多矿物坚硬岩石，如花岗岩、片麻岩 等。评分标准： 裂隙的总体特征 6分，三类裂隙水各 3 分。四、论述题（ 25 分）试论述山前冲洪积扇 冲积平原水文地质特征。 应从以下几个方面论述：（1）水文地质结构：沉积物颗粒大小、单一 多层结构的变化（ 2）地下水埋藏条件（地下水类型）（ 3）地下水的补径排条件：由山前到平原、垂向上的变化特征，包括地下水-河流补排关系，地下水循环模式（ 4）地下水化学变化规律：地下水化学类型、矿化度的变化（ 5）地下水开发利用的有利部位 评分标准： 以上每一方面 5 分。