2022年地下水动力学知识点总结.docx

基本问题序号章简述题答 案潜水含水层的贮水才能可表示为Q=HF ； 承压含水层的贮水才能可表示为Q=HF；试分析在相同条件下进行人工回灌时,承1 1压含水层和潜水含水层的 贮 水 才能 的大小；等水位线的疏密程度2 1可以反映出哪些水文地质条件 .式中 Q含水层水位变化时H 的贮水才能,H水位变化幅度；F地下水位受人工回灌影响的范畴；从中可以看出, 由于承压含水层的弹性释水系数远远小于潜水含水层的给水度,因此在相同条件下进行人工回灌时,潜水含水层的 贮水才能远远大于承压含水层的贮水才能；由达西定律 Q=KJH 可以知,在含水层的单宽流量Q 保持不变时, 等水位线的密集表示水力坡度J 大,反映含水层渗透系数较小或含水层厚度较大；等水位线的稀疏表示水力坡度J 小,反映含水层渗透系数较大或含水层厚度较小；在各向同性介质中,流线与等水头线到处垂直,流网为正交网格；在均质各向同性介质中,流网中每一网格的边长比为常数；3 1流网的性质包括哪些？如流网中各相邻流线的流函数差值相同,且每个网格的水头差值相等时,通过每个网格的流量不同；如两个透水性不同的介质相邻时,在一个介质中为曲边正方形的流网,越过界面进入另一个介质时就变成曲边矩形；有入渗时,潜水面的42 外形及河渠间分水岭的移动规律潜水井流特点：流线与等水头线都是弯曲的曲线,井壁不是等水头面,抽水井邻近存在三维流,井壁内外存在水头差值；降落漏53 潜水井流的运动特点斗位于含水层内部,水位降落漏斗的曲面就是含水层的上部界面,导 水系数 T 随时间 t 和径向距离 r 变化； 潜水含水层水位下降伴有弹性释水和重力疏干, 为缓慢排水过程, 抽水量主要来源于含水层疏干,称为潜水含水层的迟后效应承压水井流特点：流线与等水头线在剖面上的外形不相同,等水头6 承压含水层中井流的3运动特点线近似直线, 等水头面即为铅垂面, 降深不太大时承压井流为二维流；降落漏斗在含水层外部,成虚拟状态变化,但导水系数不随时间t变化；承压井流的抽水量来自承压含水层水头降落漏斗范畴内由于减压作用造成的弹性释放,是瞬时完成的；稳固井流中,当无垂向补给时,地下水流向井的过程中任一断面的流7 3稳固井流与非稳固井流的区分量都相等,并等于抽水井流量,地下水位 h 不随时间 t 变化；非稳固井流中,地下水流向井的过程中,沿途不断得到含水层释放补给,通过任一断面的流量都不相等,井壁处流量最大并等于抽水井流量,地下水位 h 随时间 t 而变化,初期变化大,后期变化减小；存在补给且补给量等于抽水量；可能形成地下水稳固运动的两种水文地质条件；8 3稳固井流的形成条件 有侧向补给的有限含水层中,当降落漏斗扩展到补给边界后,侧向补给量和抽水量平稳时,地下水向井的运动便可达到稳固状态； 在有垂向补给的无限含水层中,随降落漏斗的扩大,垂向补给量不断增大；当其增大到与抽水量相等时,将形成稳固的降落漏斗和地下水的稳固运动水跃： 抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象（ seepage face）；井损（ well loss ）是由于抽水井管所造成的水头缺失；井损的存在： 渗透水流由井壁外通过过滤器或缝隙进入抽水井时要9 3产生水跃的缘由克服阻力,产生一部分水头缺失h1；水进入抽水井后, 井内水流井水向水泵及水笼头流淌过程中要克服肯定阻力,产生一部分水头差h2 ；103地下水流向井的稳固运动和非稳固运动的主要区分是什么？井壁邻近的三维流也产生水头差 h3；通常将（ h1+ h2+ h3） 统称为水跃值 .（ 1）从流量看,稳固井流不同断面的流量到处相等,都等于抽水井的流量；而任一断面非稳固井流的流量都不相等,沿着地下水流向流量逐步增大,直至抽水井处为最大（抽水井的出水量） ；（ 2）只要给定边界水头和井内水头,就可以确定稳固井流抽水井邻近的水头分布,且水头分布不随时间发生变化；非稳固井流抽水井附近的水头分布是随抽水时间而不断发生变化的,例如Theis 井流,在抽水初期水头降速快, 1/u=1 时达到最大,之后降速由大减小,最终趋于等速下降；(1) 含水层为均质、各向同性,产状水平、厚度不变（等厚）、,分布面积很大,可视为无限延长；或呈圆岛状分布,岛外有定水头补给；(2) 抽水前地下水面是水平的,并视为稳固的；含水层中的水流听从Darcy s Law,并在水头下降的瞬时将水释放出来,可忽视弱透水层113承压水井的 Dupuit 公式的水文地质概念模型的弹性释水；（ 3）完整井,定流量抽水,在距井肯定距离上有圆形补给边界,水位降落漏斗为圆域,半径为影响半径；经过较长时间抽水,地下水运动显现稳固状态；4 水流为平面径向流, 流线为指向井轴的径向直线,等水头面为以井为共轴的圆柱面,并和过水断面一样；通过各过水断面的流量到处相等,并等于抽水井的流量；或123承压水井的 Dupuit 公式的表达式及符号含义式中, sw井中水位降深,m；Q抽水井流量, m3/d；M含水层厚度, m；K渗透系数, m/d；r w井半径, m；R影响半径（圆岛半径） , m；133Theim 公式的表达式如存在两个观测孔, 距离井中心的距离分别为r1,r 2,水位分别为 H1, H 2,在 r1 到 r2 区间积分得：式中 s1、s2 分别为 r 1和 r2 处的水位降深；它与非稳固井流在长时间抽水后的近似公式完全一样；这说明,在无限承压含水层中的抽水井邻近,的确存在似稳固流区；式中 R潜水井的影响半径,其含义和承压水井的相同；143潜水井的 Dupuit公式表达式及符号含义hw井中水柱高度,m；sw井中水位降深, m；Q抽水井流量, m3/d；M含水层厚度, m；K渗透系数, m/d；r w井半径, m；承压含水层中单井定流量抽水的数学模型是在以下假设条件下建立的：(1) 含水层均质各向同性,等厚,侧向无限延长,产状水平；154定流量抽水时Theis 公式的适用条件（水 文地质概念模型）(2) 抽水前自然状态下水力坡度为零；(3) 完整井定流量抽水,井径无限小；(4) 含水层中水流听从 Darcy 定律；(5) 水头下降引起的地下水从贮存量中的释放是瞬时完成的；16 4写出泰斯公式及各项Theis s equation 描述无补给的承压水完整井非稳固运动过程中降深符号的含义；泰斯公式的主要用途是什 么？17 4Theis 公式反映的降深变化规律与抽水量之间关系的方程式,亦即式中 s抽水井的水位降深, m； Q抽水井的流量, m3/d；T含水层的导水系数,m2/d；Wu 泰斯井函数；r 到抽水井的距离, m； a含水层的导压系数,m2/d；* 含水层的弹性是水系数；t自抽水开头起算的时间,d；（ 1）同一时刻随径向距离r 增大,降深 s 变小,当 r时, s0, 这一点符合假设条件；（ 2）同一断面 即 r 固定,s 随 t 的增大而增大,当 t=0 时, s=0,符合实际情形；当t时,实际上 s 不能趋向无穷大；因此,降落漏斗随时间的延长,逐步扩展；这种永不稳固的规律是符和实际的,恰好反映了抽水时在没有外界补给而完全消耗贮存量时的典型动态；（ 3）同一时刻、径向距离r 相同的地点,降深相同；（ 1）抽水初期, 近处水头下降速度大, 远处下降速度小； 当 r 肯定时,s-t 曲线存在着拐点；拐点显现的时间（此时u=1）为：；184Theis 公式反映的水头下降速度的变化规律（ 2）每个断面的水头下降速度初期由小逐步增大,当=1 时达到最大；而后下降速度由大变小,最终趋近于等速下降；19 4Theis 公式反映出的流量和渗流速度变化（ 3）抽水时间 t 足够大时, 在抽水井肯定范畴内,下降基本上是相同的,与 r 无关；换言之,经过肯定时间抽水后,下降速度变慢,在一定范畴内产生大致等幅的下降；（ 1）通过不同过水断面的流量是不等的,r 值越小,即离抽水井越近的过水断面,流量越大；反映了地下水在流向抽水井的过程中,不断规律得到贮存量的补给；20 4Theis 公式反应的影响半径（ 2）由于沿途含水层的释放作用,使得渗流速度小于稳固状态的渗流速度；但随着时间的增加,又接近稳固渗流速度；在无越流补给且侧向无限延长的承压含水层中抽水时,虽然理论上不行能显现稳固状态,但随着抽水时间的增加,降落漏斗范畴不断向外扩展,自含水层四周向水井汇流的面积不断增大,水井邻近地下水测压水头的变化慢慢趋于缓慢,在肯定的范畴内,接近稳固状态（似稳固流）,和稳固流的降落曲线外形相同；但是,这不能说明地下水头降落以达稳固；由 Theis 公式两端取对数,得到二式右端的其次项在同一次抽水试验中都是常数；因此,在双对数坐标系内, 对于定流量抽水和标准曲线在外形上是相同的,只是纵横坐标平移了距离而已；只要将二曲21 4Theis 配线法的原理线重合,任选一匹配点,登记对应的坐标值,代入4-10 式（ 4-11）式即可确定有关参数；此法称为降深-时间距离配线法；同 理 , 由 实际 资 料 绘 制 的 s-t 曲线 和 与 s-曲 线, 分 别 与和 Wu-u 标准曲线有相像的外形；因此,可以利用一个 观 测 孔 不同 时 刻的 降 深 值, 在 双对 数 纸上 绘 出 s-t 曲 线和曲线,进行拟合,此法称为降深- 时间配线法；假如有三个以上的观测孔,可以取t 为定值,利用全部观测孔的降深值,在双对数纸上绘出s-实际资料曲线与 W（ u）- u 标准曲线拟合,称为降深 - 距离配线法；在双对数坐标纸上绘制Wu-1/u 或 Wu- u 的标准曲线；在另一张模数相同的透亮双对数纸上绘制实测的s-t/曲线或 s-t、s-r2 曲线；将实际曲线置于标准曲线上,在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移,直至两曲线重合为止； 任取一匹配点 在曲线上或曲线外均可 ,登记匹配点的对应坐标22 4Theis 配线法的运算步骤23 4Theis 配线法的缺点24 4Jacob 直线图解法的有优缺点值： W（u）,或 u 、或 t、r 2,按下式分别运算有关参数；s-法：s-t 法：s-r 法：配线法的最大优点是,可以充分利用抽水试验的全部观测资料,防止个别资料的偶然误差提高运算精度；（ 1）抽水初期实际曲线常与标准曲线不符；因此,非稳固抽水试验时间不宜过短 缘由是是水有滞后现象,初期流量不稳固；（ 2）当抽水后期曲线比较平缓时,同标准曲线不简单拟合精确,常因个人判定不同引起误差；因此在确定抽水连续时间和观测精度时,应考虑所得资料能绘出s-t或 s-t/r2 曲线的弯曲部分以便于拟合；假如后期实测数据偏离标准曲线,均可能是含水层外围边界的影响或含水层岩性发生了变化等；优点是既可以防止配线法的随便性,又能充分利用抽水后期的全部资料；但是,必需满意 u0.01 或放宽精度要求 u 0.05,即只有在 r 较小, 而 t 值较大的情形下才能使用；否就,抽水时间短,直线斜率小,截距值小,所得的 T 值偏大,而* 值偏小；（ 1）越流系统中每一层都是均质各向同性,无限延长的第一类越流系统,含水层底部水平,含水层和弱透水层都是等厚的；（ 2）含水层中水流听从 Darcy 定律；254有越流补给的承压水完整井公式的适用条件（ 3）虽然发生越流,但相邻含水层在抽水过程中水头保持不变（这在径流条件比较好的含水层中不难达到）；（ 4）弱透水层本身的弹性释水可以忽视,通过弱透水层的水流可视为垂向一维流；（ 5）抽水含水层自然水力坡度为零,抽水后为平面径向流；（ 6）抽水井为完整井,井径无限小,定流量抽水；其中,264有越流补给的承压水完整井公式-Hantush-Jacob公式式中 s抽水井的水位降深, m； Q抽水井的流量, m3/d；T含水层的导水系数,m2/d；越流井函数, 不考虑相邻弱透水层弹性释水时越流系统的井函数；B越流因素, m；r 到抽水井的距离, m； a含水层的导压系数,m2/d；* 含水层的弹性是水系数；t自抽水开头起算的时间,d；（ 1）抽水早期,降深曲线同 Theis 曲线一样；这说明越流尚未进入主含水层, 抽水量几乎全部来自主含水层的弹性释水；在理论上和 Theis 曲线一样；（ 2）抽水中期,因水位下降变缓而开头偏离Theis 曲线,说明越流已274越流完整井流公式反应的降深 - 时间曲线的外形经开头进入抽水含水层；这时,抽水量由两部分组成：一是抽水含水层的弹性释水,二是越流补给,因此,越流含水层的降深小于无越流含水层的降深, 而且随增大即越大,越流含水层的降深比无越流含水层的降深小得越多；284越流完整井流公式反映的水头下降速度3 抽水后期,曲线趋于水平直线,抽水量与越流补给量平稳,表示非稳固流已转化为稳固流；越流含水层水位下降速度比无越流含水层慢；与无越流含水层一样,当t 足够大时,在肯定的范畴内,水位下降速度是相同的； 在单对数坐标纸上绘制s-lgt 曲线,用外推法确定最大降深smax, 并用（ 4-43）式运算拐点处降深 sp； 依据 sp 确定拐点位置,并从图上读出拐点显现的时间tp； 做拐点 P 处曲线的切线,并从图上确定拐点P 处的斜率 ip；294有一个观测孔时 , 越流含水层抽水试验的单孔拐点法求参步骤求出有关数值后,查表确定和值； 依据值求 B 值：按下式分别运算 T 和值： 验证,由于图解出的smax 和 sp 常有较大的随便性而引起误差,所以进行验证是必要的；将所求得的参数代入越流井流公式,并给出不 同的 t 值,运算理论深降；然后把它同实测降深比较,假如不吻合, 就应重新图解运算； 绘每个观测孔的 s-lgt 曲线,并从图上确定每条曲线直线段的斜率近似地代替拐点处的斜率； 依据各孔的斜率作 r-曲线,应为一条直线； 取该直线的斜率, 得： 将 r-lgi p 直线段延长交横轴于一点,读得r=0 时的（）；304有多个观测孔时 ,越流含水层抽水试验的多孔拐点法求参步骤,把它代入下式： 将所求得的 B 、T 代入有关公式, 运算出不同观测孔的拐点处降深：利用从 s-lgt 曲线上读得 tp 值,然后按下式算出各孔的值：最终取其平均值；（ 1）均质、各向同性、隔水底板水平的无限延长的含水层；（ 2）初始自由水面水平；314考虑潜水含水层迟后疏干的 Boulton 模型的假设条件是什么 .（ 3）完整井、井径无限小,降深s<<H0（含水流初始厚度）的定流量抽水；（ 4）水流听从 Darcy 定律；（ 5）抽水时,水位下降,含水层的水不能瞬时排出,存在着迟后现象；可以明显地看到三个阶段：第一个阶段：抽水早期 或许只有几分钟 ,降深 -时间曲线与承压水完整井抽水时的 Theis 曲线一样,主要表现为潜水位下降了；但含水介质不能立刻通过重力排水把其中的水排出,而只是由于压力降低引起水的瞬时释放,即弹性释水；含水层的反应和一个贮水系数小的承压含水层相像；一般来说,水流主要是水平运动；324潜水完整井非稳固流抽水时的降深 - 时间曲线的外形其次个阶段：降深 -时间曲线的斜率减小,明显地偏离Theis 曲线,有的甚至显现短时间的假稳固；它反映疏干排水的作用,好象含水层得到了补给,使水位下降速度明显减缓；含水层的反应类似于一个受到越流补给的承压含水层；但降落漏斗仍以缓慢速度扩展着；第三个阶段：这个阶段的降深一时间曲线又与Theis 曲线重合；说明重力排水已跟得上水位下降, 迟后疏干影响逐步变小, 可以忽视不计；抽水量来自重力排水,降落漏斗扩展速度增大；此时,给水度所起的作用相当于承压含水层的贮水系数；打算于含水层的条件,这一阶段可以从抽水后的几分钟到几天后开头；Neuman 模型是在以下假设条件下建立的：334Neuman模型的假设条件（ 1）含水层均质各向异性,侧向无限延长,坐标轴和主渗透方向一样,隔水层水平；（ 2）初始潜水面水平；（ 3）水流听从 Darcy 定律；（ 4）完整井,定流量抽水；（ 5）抽水期间自由面上没有入渗补给或蒸发；潜水面降深和含水层厚度相比小得多, 因此在建立潜水面边界条件时可以忽视水头H 对 x、y 的导数或对 r 的导数；解析解描述的降深 -时间曲线和抽水过程的三个阶段相一样；抽水早期,这些曲线和Theis 曲线一样,说明此时抽水量基本上来自弹性释水；344354Neuman 解的降深 -时间曲线的特点Neuman 解的降深 -时间曲线和观测点在含水层中位置的关系其次阶段, 由于重力排水的影响, 曲线和获得 " 越流补给 "的情形相像；越小,重力排水的作用愈大,这种类似于" 越流补给 " 的影响愈显著 表现为这个阶段愈长 ；随着抽水时间的进一步延长,进入第三阶段,弹性释水的影响完全消逝,曲线再一次和 Theis 曲线一样；在抽水早期和中期,潜水面处的降深点小于含水层中任何一点的降深；所谓“迟后排水”或“潜水面迟后反应”就是从这个现象引出来的；（ 1）虚井和实井的位置对边界是对称的；（ 2）虚井的流量和实井相等；365虚井的特点有哪些？（ 3）虚井性质取决于边界性质,对于定水头补给边界,虚井性质和实井相反；照实井为抽水井,就虚井为注水井；对于隔水边界,虚井和实井性质相同,都是抽水井；（ 4）虚井的工作时间和实井相同；（ 1）流向不完整井的水流形式与完整井流的水流形式有所不同,由于受井的不完整性影响,流线在井邻近有很大弯曲,垂向分速度不行忽视,地下水流为三维流；375地下水流向不完整井的井流特点是什么？（ 2）在其它条件相同时,不完整井的流量小于完整井的流量,流量大小与不完整井过滤器长度L 与含水层厚度 M 之比的增大而增大, 当 L/M=1 时变成完整井；（ 3）过滤器在含水层中的位置和顶、底板对水流状态有明显的影响, 必需予以考虑；38承压含水层中的非稳5定流降深的特点式中,在非稳固流情形下, 降深由两部分组成, 前者代表相应的完整井降深,后者表示由抽水井不完整性引起的由抽水井邻近流线弯曲所造成的附加降深,它是 z 的函数；395非完整井抽水期间附加降深的影响因素（ 1）井流量；（2）导水系数；（3）过滤器长度 L ；（ 4）不完整程度；（ 5）运算断面到抽水井的相对距离；