美国水文地质学百年回眸：100篇最有影响的文章
［美］William Back，Janet S.Herman
李烨译；冯翠娥、魏国强校译
21世纪伊始之际，为了激励水文地质学在新的世纪能有新的发展，美国水文地质学者William Back和Janet S.Herman特选择了过
去一个世纪里最具影响力的100篇文章（包括书籍），对美国水文
地质学的发展历程进行了回顾。我们编译了全文，供我国水文地质
工作者参考。
这些文章分成三类：（1）采用数学表达式（热流）来解释地下水，用瞬变流状态来确定含水层的特征（下文称作“井的非平衡水力学”）；（2）通过数学表达式来表示流体的分布，适合于通过不同的分析方法建立流动模拟模型（下文称作“地下水流动和模拟”概念）；（3）物理化学方面的理论，如质量（浓度）作用定律、能斯特方程、吉布斯自由能和同位素等，都可以用来识别地下水的矿物作用和地球化学作用（下文称作“水文地球化学”的概念）。
所选择的文章具有以下特点：（1）许多文章是对一种现象的识别或对概念的定义；（2）应用相应的概念来解决水文地质问题。对于年轻的科学家来说，重要的是学会如何把自己的研究融入到全球科学研究领域中。
尽管本文只列出了美国和加拿大的一些出版物，但是显然可以从中意识到其它国家水文地质学家对北美科学家的重要影响。另外，其它学科领域的科学家也对水文地质学家具有一定的影响，例如研究土壤力学的K.Terzaghi，研究孔隙介质气体流动的M.Muskat，研究高温地球化学的L.Barnes等。我们严格地选择了那些称为水文地质学家或先驱者们所写的文章，或那些特别强调研究地下水的文章。也就是说，不包括K.Terzaghi，因为尽管Terzaghi的文章为水文地质学家提供了研究地面沉降的基础，但他研究的重点并非针对地下水；相反，却包括另一位土壤力学方面杰出的专家A.Casagrande，因为他在1937年发表了关于地下水流动的文章。同样地，我们在地球化学研究领域也作出了类似的选择。
另外，并没有将最近一些不断发表文章的作者包括在内，主要是认为，将最近的文章作为“最具影响力”的文章有失客观。其中，仅有的一篇文章是来自北美的一位科学家的文章，这位科学家1996年已经从自己的研究岗位退出了，当年我们是在美国马里兰州的巴尔的摩（Baltimore）市举行的美国
地球物理联合会（Back和Herman，1996）上推荐该篇文章的。我们选择的文章主要来自两本书：《Freeze and Back》（1983）和《Back and Freeze》（1983）。
一、水文地质学的发展
（一）目前的状况
美国和世界上其它国家的水文地质学家们已经为科学的发展作出了巨大的贡献，他们为人们通过获取更安全更充足的水资源来提高自己生活水准的追求提供了充足的科学知识。水文地质学是一门比较年轻的学科，是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的。在过去的100年里，水文地质学领域产生了许多基本概念和原理。在将地下水作为供水水源进行开采、开发、调查和管理工作中，水文地质学家起着至关重要的作用。他们同时提供了解决工程问题所需的知识，如斜坡失稳，洞穴、隧道和矿坑的脱水，地面沉降等。水文地质学家对在地质领域工作的科学家也产生着一定的影响，如成矿作用、变质作用、成岩作用、地貌学和地热学领域。地下水与地质作用之间的关系，是许多关注地下水的学者最早研究的问题。事实上，我们所列出的100篇最有影响力的水文地质学文章中，最早（Chamberlin，1885）和最近（Heath，1984）的研究成果都是关于地下水的地质作用问题的研究。
地质作用对地下水的出现和运动起控制作用，在确定水文地质学基本原理时需要考虑这一因素。如果不把构造学、地层学、岩相学、矿物学、地貌学等学科进行综合考虑的话，观测到的地下水现象将仅仅是各自孤立事件的综合体而已，无法全面地了解地下水。对地下水基本概念进行总结的出版物主要是考虑地下水的地质特征。例如，美国第一位最有影响的出版物作者是Chamberlin（1885），尽管其报告主要是对自流井进行研究，但是同时也说明如果不了解当地的地质情况，就无法了解地下水的出现和运动。美国对地下水原理进行总结的第二位作者是Meinzer（1923），他编著了一本包括地下水在内的地质教科书。约在40年后，Maxey（1964），Davis和DeWeist（1966）在他们的地质学出版物中对地下水的原理进行了总结。在美国，Bredehoeft等（1982）对不同地区地下水流动研究情况进行了回顾，这些作者都强调了地质作用对水文地质系统和水文地球化学的作用。关于最新的将地下水与地质控制和过程进行综合分析的文章是由美国地质学会（GSA）和《Hydrogeology Journal》出版的。水文地质方面的文章是由大约100名来自美国、加拿大和墨西哥的高级水文地质学家总结得到的（Back等，1988）。大部分水文地质学问题的解决都是将物理和化学原理应用到地质问题当中，并通过数学语言表达出来。
我们选择的术语是“水文地质学”而不是“地下水科学”、“地下水地质”和“地下水水文学”等。近几十年以来，美国对“水文地质学”这个概念的应用比以前更普遍了，如1959年美国地质学会的水文地质部，以及Davis 和DeWeist（1966）在《Hydrogelogy》发表的文章都提到了这一概念。长期以来，这一术语已经在国际上得到了公认，例如，1802年Lamarck的教科书《Hydrogeology》出版发行。相信不会有人质疑Domenico和Schwarta（1990）对水文地质学的定义：水文地质学是研究地下水的运动，水与多孔渗水介质之间在物理、化学、能量方面的相互作用过程，以及能量和化学组成随水流运移规律的科学。
对水文地质学的理解是通过收集水文地质资料，并对资料进行解释和理解来实现的。其中，基于物质运移现象的研究已经非常成熟。其中一部分包括了地下水系统中势能、动能、化学能和热能分布方面的理论。根据这些知识就可以对地下水系统进行定量描述，甚至可以对其中的一些部分进行预测，如地下水水质和运动速率，无机组分和部分有机组分的来源、归宿和行为，溶质运移速率，溶质随地质环境和时间变化的分布规律等。
在20世纪70年代，随着有机污染物的广泛分布，人类逐渐开始关注环境污染问题，在分析这些问题时就用到了质量运移等式，于是，就增加了新的研究领域。在此之前所考虑的地下水污染问题有一定的局限性，主要是考虑咸水入侵、对放射性物质的管理、煤矿酸性废水的排放等。现在，地下水调查和研究工作主要是针对有机污染而开展的。这些有机污染问题相当复杂，远不止我们所了解到的产生、运移和化学变化等现象的规律。所以，地下水中有机污染物的出现成为人类获取和管理供水水源的最大障碍。
随着人口的增加和人们对生活质量要求的提高，现在的水文地质问题要远比过去复杂得多。在今后几十年，水文地质学家需要加强以下几方面的研究，以满足社会的需求：（1）安全而又充足的地下水供给；（2）处理具有放射性等其它有害废物；（3）城市地区的岩土工程工作；（4）对自然灾害进行风险评价；（5）从点到地区和区域范围进行环境评价工作。其中有一些问题相对比较新颖，也有一些问题对水文地质学而言是老生常谈。过去，农户们可以很容易从自己住所附近的水井中获取充足的供水。但是，“这些地下水作为饮用水是否安全”的问题至今仍然悬而未决。我们已经意识到家庭日常生活、农业灌溉和工业生产对供水需求的增加。在许多地区，我们甚至可以看到水资源管理方式已经发生了变化，从对水资源的供给转向为需求。为了维持生态系统的多样性，人类还需要有湿地、河流、湖泊和海岸线等生
态环境。对于某些人而言，他们的饮用水来源于将咸化的地下水脱盐后形成的水源，这样就面临着对能源和咸水淡化处理技术需求的问题。
自核废料生成之日起，放射性废物的管理就已成为一个重要的水文地质问题。随着城市化的发展，水文地质和岩土工程问题引起人类广泛的关注，其中包括供水分布状态、污水处理、基坑降水、基础稳定性、建筑工程和植被退化引起的土壤侵蚀、酸雨、斜坡失稳和补给水源减少等一系列问题。为了保护公众尽可能少受自然灾害的影响，水文地质学家在制定减少飓风、地震和洪涝灾害方面的规划时提供了重要的信息。尽管水文地质学家提供了大量关于地质作用的知识，但对于地震、火山、滑坡和飓风的产生、风险和后果方面的知识仍了解甚少。另外，公众对污染场地和潜在污染源的污染程度进行评价的要求也在不断增加。
（二）历史回顾
水文地质学在美国和其它一些国家得到了发展。随着对水的特定需求，不断产生新的水文地质问题；在求解这些问题的过程中，积淀了丰富的水文地质知识。由好奇心产生的水文地质难题促使科学家们进行基础研究，并取得学术上的突破。例如，达西在确定法国第戎市（Dijon）过滤供水时所需砂箱尺寸的过程中建立了达西定律。20世纪30年代，美国许多地区受到了干旱的影响，C.V.Theis建立了瞬时流等式来评价可利用的地下水。O.E.Meinzer 等人在尝试解决承压含水层下游产生的水量比进入上游补给区的水量要多的问题时，提出了压缩性的概念。
美国水文地质学的发展与文化和人口统计学的历史关系相当密切。在美国，主要是利用天然雨水、湖泊和河流。利用和管理水资源的不同技术对于文化的多样性具有重大影响（Back，1981）。由于美国东部潮湿，早期居住在此的居民仅通过湖泊、河流、泉和比较浅的水井就可以获得足够的用水。
美国当地居民不仅将泉做为供水水源，几千年来，他们还一直将泉作为医疗用途。后来，当欧洲居民意识到了泉水的医疗功效以后，开始对水的化学成分进行分析。在19世纪，围绕着泉的医疗功效展开了对水的化学成分的分析，随着分析技术的发展，就逐渐形成了地下水地球化学这门科学。因为水要被人体摄入，所以对水的化学成分进行定量化分析就显得特别重要。在18世纪的化学文献中，有相当多一部分是关于对矿泉水的成分进行分析和研究的，在这期间提供了关于天然水中溶解性物质的极具价值的资料。
在美国，水文地质学最初的发展动力，是向干旱的“无人居住的”西部进行开发和拓展。西部开发始于1849年，当时人们渴望在加利福尼亚发现黄金，许多淘金者发现未开发的土地比黄金更具吸引力，因此他们在此建立了
家园。美国在1862年通过了宅地法（Homestead Act），之后横贯美洲大陆的铁路建成，加速了向西部移民的进程。在随后的30年里，又修建了数千英里的铁路，土地开发者和铁路拥有者使数百万欧洲、德国、爱尔兰、斯堪的纳维亚（Scandinavia）半岛和俄罗斯的移民移居到此。他们的主要目的是将天然资源和农产品运往东部，将农业用具和设备运往西部来获取利益。
铁路对水文地质学的另一个直接影响，是需要为蒸汽机车的锅炉寻找到化学成分适当的用水，而且还需要不断（相当短的时间间隔内）地补充锅炉用水。因此，希望获取一些矿化度较低的水资源，因为要从硬度大的水中祛除沉淀的费用相当高。这一需求激发了水井勘察和水化学成份分析技术的发展。
在美国，主要的农业耕作区都位于湿润的东部地区，干旱的西部主要是进行放牧。美国南北战争结束后的20年时间里，西部降水充足，也出现了许多湿润的农业区。美国地质调查局的第二任局长John Wesley Powell将土地重新分割成块，引起了人们的争议。因为这样小的土地不足以维持家庭生活。人们最想得到的是靠近河流的土地，这样牛可以沿着河吃草饮水。到1880年，随着风车的出现，可以抽取大量的地下水成为可能，这样可以在远离河流的地方进行放牧，也可以抽取地下水作为家庭用水和农业用水。
1885年，美国出现了大面积干旱。在随后的90年代，连续三年降雨量低于正常年降雨量；到1894年和1895年，缺水现象更为明显，造成了粮食完全欠收和灾害。在一些地区，约有90%的居民离开了家园，扔下了土地（Tannehill，1947）。在这一干旱期，湖水位下降，径流量减少，于是人们开始大量利用风车。但是通过风车只能获取少量的用水。只有通过深井才可以获取大量的地下水，于是在1910～1930年，深井涡轮抽水机得到了充分的利用（Davis和DeWeist，1966）。随着城市发展和农业灌溉对用水量需求的增加，水文地质学家开始对承压含水层进行研究。对承压含水层的研究意义重大，张伯伦（Chamberlin）在1885年的报告中就曾经将这作为美国水文地质学的开端。
随着人口的不断增加，特别是在东部沿海地区，引起科学家们关注的水文地质问题之一是海水入侵。这一问题最早是1824年在新泽西被认识到的（Carlston，1963），在沿海地区，只要钻井取水，就会出现淡水咸化问题。沿海地区咸化的地下水是1910年S.Sanford研究的主要课题，之后成为一个活跃的研究课题。随着对海水入侵问题和沿海含水层研究的深入，水文地质学在物理和化学方面的研究得到了发展。早期主要是由化学家和工程师研究天
然水的化学成份，但是海水入侵问题使得水文地质学家也加入到研究水化学成分的行列中来。
干旱期过后，平均年降雨量有所增加，在1905～1915年相对比较湿润。第一次世界大战导致食物价格暴涨，造成了农业区的扩张，同时也引入了拖拉机和其它一些解放劳动力的机器。由于全国降水充足，因此，美国地质调查局地下水分部的O.E.Meinzer却很难获得公众和资金方面的支持，以开展对地下水的研究工作（Rosenshein等，1986）。然而，在1917年，农民和牧场主们又不得不面临比较干旱的气候，而且大面积的干旱现象延续了很长时间。水井钻得越来越深，到最后，在某些地区已经到了需要消耗一加仑汽油才可以获取几加仑地下水的境况。很深的地下土壤中的水分都被耗竭（Tannehill，1974）。在干旱灾害袭击的年代里，引进了深井涡轮抽水机，最终导致在东部的大平原区和西部的冲积扇（如加利福尼亚圣华金谷（San Joaquin Valley））地区大量抽取地下水。
广泛地利用深井涡轮抽水机抽取地下水进行灌溉，引起了地下水水位的下降，从而造成了地面沉降。在20世纪40年代，开始意识到这一严重的问题。以K.Terzaghi（Terzaghi，1943；Terzaghi和Peck，1948）在土壤物理学方面的工作为基础，在Poland和Davis（1969）的引导下，水文地质学家在加利福尼亚首次开展了地面沉降研究工作。他们将抽水量和地面沉降之间建立了直接的联系。在休斯顿、德克萨斯州、拉斯维加斯、内华达州、亚利桑那州、中国上海、意大利威尼斯、墨西哥城等地都出现了由抽取地下水引起的地面沉降现象。研究这一问题是水文地质学家的任务之一。
20世纪30年代，美国的干旱灾害给人们留下印象最深的是引发了大规模的沙尘暴。1933年11月在平原区出现了第一次大的沙尘暴，沙暴中的粉尘在随后的几年被不断地携带到了大西洋。沙尘暴除了造成地表土壤流失和庄稼损失以外，还引发了一些其它问题，如出现了蝗虫灾害等。干热的气候有利于蝗虫的生长和繁殖，它们对庄稼和其它植物造成的经济损失达到了数百万美元。随着植被的退化，土壤更易遭受侵蚀，贫瘠的土壤有利于沙尘暴的出现。由于气候干旱，人们开始进一步关注地下水。C.V.Theis曾经被委任对平原地区含水层的潜力进行评价，Theis在研究过程中建立了Theis公式，Davis 和DeWeist等学者也认为这是美国水文地质学的第一个革命性的理论。到1940年前后，干旱期结束，平原地区的降水又开始能够满足农业生产的需求。然而，干旱年份的经验表明，需要了解水文地质学的基本原理，这样可以更好地对水资源进行评价。
为了更好地研究地下水，1932年，O.E.Meinzer为美国地质调查局的地下水部门引进了29名地质学家、化学家和工程师，他们成为了美国研究地下水科学的核心力量，在1949年，地下水部门更名为地下水分部。美国经济大萧条出现于1929年，第二次世界大战后结束。由于在经济萧条期许多工厂都被关闭，水文地质学家需要为许多新的军工厂和军事基地提供用水建议。他们从美国和其它国家，特别是在太平洋环岛地区获得了大量的经验。例如，Theis 本人就在1943～1944年对沿阿拉斯加建立的50多个军事基地和飞机场从事供水研究工作（Clebsch，1944）。
第二次世界大战后的50年代和60年代，美国经济的发展需要大量的水文地质工作者，这可以通过美国地质调查局人员的增加反映出来，美国地质调查局与各个州合作，对全国的地质情况和水资源进行研究。这一项目起因于工业发展、城市扩张、郊区和城镇的发展。由于需要获取安全的供水水源，研究人员开始对含水层的物理化学性质进行研究。根据地下水流模型，可以很好地了解地下水的埋藏、流动和储量，这是美国水文地质学的第二个革命性理论。也是在上个世纪的60年代，随着对地下水化学成分的关注，在地下水系统的研究过程中，引入了化学热动力学，这是水文地质学的第三个革命性的理论。
随着农药和石油产品的广泛使用，废物处置等这些由于人为活动引起的环境污染问题备受关注，1962年Rachel Carson在《寂静的春天》一文中首次提出这一问题。在20世纪60年代，污染最为明显的是大气，美国于1963年颁布了《清洁空气法》，制定出了污染物排放标准，这样减少了废物的焚烧和其它直接排放到大气中的废气量。随后水体的污染也越来越明显，相关的法律也相应地出台，如1972年美国颁布了《美国清洁水法》。该法案严格限制将污染物排放到地表水体，从而使许多废物被丢弃在地表。之后，工业废水排放、垃圾和深井注入等都进一步加重了土壤和地下水污染。
地下水中不同类型的化学污染物包括：人工使用的有机化学物质、碳氢化合物、无机离子（包括金属离子、阴离子）、放射性元素、生物体（如病原体和病毒等）。尽管许多化学物质和生物物种是天然来源，但是主要还是来自人为作用污染源问题。1974年制定的《安全饮水法》，要求为公众提供的饮用水其中的化学物质含量必须达到标准。有些法律，如1976年颁布的《资源修复法》（RCRA）和1980年颁布的《全面性环境应变补偿及责任法》（CERCLA），规定废物和其它物质的排放标准。这些法规的颁布，使得联邦政府在清理和恢复污染场地的工作中起着极为重要的作用。地下水最主要污
染来源是农业化学物质、垃圾、地表积水、化粪池、污水坑、地下储油罐和注入井。
最早始于1980年，水文地质学家尝试解决地下水污染问题。在20世纪80和90年代，他们进行了许多水文地质工作，来评价和修复被污染的含水层，通过这些研究，发现需要将对地下水运移的了解与对含水层以及地下水的化学性质的了解相结合起来。最近，发现在地下有积极的微生物活动，因此在最近的研究中，考虑采用微生物方法来治理受污染的含水层。当前进行水文地质学研究和应用的基础就是推动水文地质学发展的三个革命性的理论。
二、三个革命性理论的发展
尽管将以上提到的三个理论分开来讨论，但是在形成这些理论的过程中具有某些共性。例如，如果不了解水流特征，以及通过含水层试验和区域含水层研究了解水力传导系数和导水系数的空间分布，就无法进行解释化学成分区域分布的地球化学研究。三个理论均与对区域和地方水流系统的了解程度有关，对水流系统的研究始于对控制承压含水层的地质条件的研究。如果不能根据Theis等式确定水文传导系数或导水系数，以及储水系数，就无法进行模拟和建立数字模型。水文地质仍以这三个理论为基础。例如，水流模拟模型通常会用于环境问题的研究工作中，特别是那些与地下水污染有关的研究工作。根据这些成熟的模型，可以评价含水层承受的压力，对不同组分的流量进行定量化，以及确定渗透性不同的含水层的相互作用。
三个理论的重要性随时间的推移也在发生变化。在相当长一段时间内，非稳定流水井水力学方法极为重要，主要是用于评价含水层性质和设计供水系统。之后，随着钻井者和工程师们对这一方法知识的掌握，水文地质学家很少涉及这一工作，他们对水流模拟模型更为关注。在20世纪70年代，地下水系统模拟模型对水文地质学的贡献最大。之后，在80年代，地下水的地球化学性质引起了广泛的关注，成为了许多水文地质研究工作的动力，因为只有了解了含水层的地球化学性质，才能恢复受污染的含水层。在此情况下，需要重新应用“井的非平衡水力学”方法。例如，在含水层修复工作中通常会将地下水抽取到地表，采取一些处理措施，为了有效地修复污染场地，需要了解含水层对地下水瞬时状态的响应。为了评价和修复污染场地，需要进行学科交叉研究，包括物理学、化学和生物学。因此，目前研究的重点，是需要将不同学科的原理融入到水文地质学领域中。
（一）水井的非平衡水力学
自从1856年Henry Darcy描述地下水通过孔隙介质的流动以来，水文地质学的第一个革命性理论是于1935年发表的进行热流研究形成的Theis公式。
在此期间，美国的水文地质学家开始意识到采用稳定流描述地下水系统不足以对含水层进行准确评价。Theis研究了排泄井周围形成的暂时沉降漏斗，提出了用数学方法，根据抽水后水位降低速率来确定导水系数和储水系统。根据这一方法可以在原位确定含水层的水力性质，并预测含水层的响应，如抽取地下水时，随时间和距离的水位降低量。采用这一方法，水文地质学家可以对瞬变流条件进行定量分析。于是就形成了现代水文地质学的基础。用Theis 等式可以解释含水层抽水试验的结果，并为地下水开发和管理提供基础，同时还可以确定水井的位置和抽水方式等。随着人口的增加和工业的发展，寻找供水水源地成了水文地质学家的一项重要工作，引用Bredehoeft（1984）的话：“1935～1962年是地下水水文地质学的黄金年代，Theis最初的工作为后来学者的研究奠定了基础”。
C.V.Theis的研究对含水层的认识具有以下两方面的贡献。第一是Theis 证实了可以通过描述物理现象的分析模型来研究水文地质问题；第二是对水井水力学的贡献，C.E.Jacob、M.S.Hantush和H.H.Cooper，Jr等人的研究都是在C.V.Theis的工作基础上进行的。另外，Theis也提出了储水系数（认为岩体是可以压缩的）的概念，并且得到了广泛的应用。在提出Theis等式之前，无法对地下水的埋藏和运移进行定量分析，因为含水层并非处于静止的平衡状态（Wenzel，1936）。如表1所示，Theis等人在许多研究领域都作出了重大的贡献，包括地下水水位与降水和洪涝的联系，地下水在越流含水层的运移、塑性承压含水层的压缩作用、越流含水层的供水和地面沉降等。
（二）地下水流动和模拟
第二个革命性理论是通过数学公式计算水位差，并且根据不同的方法建立水流模拟模型。通过大量的区域野外调查，可以了解水位差的分布，并绘制水位差图来描述流动势能，通常称为水头，可以表示水位或测压管液面。Hubbert（1940）指出，“测压”这一术语用词不当，因为该术语来自拉丁文的“压力”，而压力显然不是驱动力，因此，“压力”现在通常指水头或水位差。水流模拟模型用于计算水头分布。
如表2所示，Chamberlin（1885）最先对地下水的区域流动进行了研究，他对渗透性不同的介质的作用进行了说明；Darton（1897）绘制了达科他（Dakota）承压含水层的补给和排泄区域分布图。
在早期的研究工作中，对承压水流的性质已经有了一定的了解。随后进行的工作包括含水层地层、含水层的水力性质和不同地区地下水资源的地质特征等研究。到20世纪50年代末，在这一领域的研究工作出现了分支，分支1：一部分研究人员仍根据野外调查的方式研究地下水流动；分支2：另一部分研究人员则强调采用模拟模型（见表3）。
但是这两个分支具有密切的联系，需要通过野外调查来了解基本水文地质过程，之后通过数字模型对现象进行模拟，将模拟结果与野外观测的结果进行比较，可以更好地对模型进行改进。事实上，在研究复杂的系统（某些属性根本不可能获取）时，模型是非常有效的工具。但是，模型又不可能完全反映出地下水系统的复杂性，水文地质学家需要通过多种方法来对含水层的地下水流量进行定量。
基于含水层野外调查的研究工作为了解含水层的物理属性提供了依据。第二个分支学科采用水流模拟模型，特别是电模拟模型，来研究区域地下水的流动状况。这些模型采用热流和电流来模拟地下水。最简单的模型由具有传导性的石墨纸组成，根据模拟区域的形状将这些石墨纸拆成不同的形状，用焊接的条状物模拟渗透边界，石墨纸的边界代表不渗透边界。用一个伏特计来确定电压的变化，用等电压线来模拟等势线。之后根据流网分析原理（Casagrande，1937），加上水流线。
更为先进的模拟模型采用稳压器、电阻器和电容器来分别模拟水流、导水性和储水性。当可以利用计算机时，在通过模拟模型获得的经验基础上，建立了地下水流的数字模型。尽管在表示含水层物理模型时，电模拟模型非常有用，但是随着20世纪60～70年数字模型的出现，这一模型逐渐被淘汰。
H.E.Skibitzke，W.C.Walton，T.A.Prickett，C.G.Lonnquist，R.A.Freeze和P.A.Witherspoon开辟了数字地下水流动模型的新研究领域。数字计算机成为评价整个水文地质圈中区域尺度范围地下水资源的有效手段。
这些数字模型也被用于对含水层系统中溶质运移进行定量研究中（Bredehoeft和Pinder，1973）。同时也被广泛地应用于含水层的管理，这不仅可以解决地下水供水问题，同时也可以预测地下水中化学物质的迁移转化。目前许多数字模拟工作都与地下水中溶质运移定量研究工作有关。数字化方法的进步和计算机技术的发展，使得数字模型越来越复杂，包括维数、流体密度、含水层的均质性和地球化学性质。数字化地下水流动模型的最大贡献，是可以评价非均质性的物理和化学作用过程，以及对地下水污染的修复作用
研究的影响。目前需要建立裂隙和岩溶含水层的数字模型，并将这些模型与地球化学模型相结合起来。
（三）水文地球化学
第三个革命性的理论出现在20世纪60年代，该理论认为可以根据某些物理化学原理来判断地下水水化学特征的作用和过程。最具影响的水文地球化学研究人员见表4。
在20世纪初，主要是通过对水样进行分析来了解地下水的地球化学性质。天然水的化学成分对于特定的用途具有一定局限性。最初的想法是，根据不同地区的地下水成分可以确定地下水的地球化学演化过程。20世纪20年代到50年代，可以将化学数据很好地用图件的形式表示出来，从而可以说明化学反应与地下水成分之间的关系。当时关于地下水化学特征的文献特别多，逐渐开始从描述地质作用过程到了解和认识这些作用过程（Foster，1950；Back 和Hanshaw，1965；Back，1966）。在20世纪60年代，根据质量作用原理、吉布斯自由能、能斯特方程研究矿物平衡，为了解化学作用奠定了基础。从那时起，开始对地下水地球化学特征进行定量研究，并且可以预测地下水和岩层相互作用的结果。
之后开始重点对沿海含水层的水文地球化学性质进行研究。在美国，由于大部分人口集中在沿海地区，过度抽取地下水容易造成咸水向供水含水层
入侵。研究海水入侵的工作起步较早（Sanford，1910）。针对这一问题，通过模拟变密度液体的水流模型得到了进一步发展，可以充分利用热力学原理和分析数据，对某一水文地质背景中的水岩相互作用进行定量化研究。
20世纪60到70年代，在水文地质研究工作中引入了同位素，特别是在研究水文地球化学和水文地质作用时，同位素是非常有效的方法。根据稳定同位素测定，可以了解地下水补给区的气候条件，水岩相互作用的热状态，以及生物作用对水化学的影响。根据放射性同位素测定，可以确定地下水的流速、矿物组成等。
基于热动力学研究的地下水地球化学研究方法，得到了基于现代计算机技术的地球化学模型的支持（Truesdell和Jones，1974）。随着计算机计算能力的提高，对水化学成分的预测，可以增加对复杂系统中的许多元素、水相物种和矿物的分析。实践已经证实这些模型是有效的分析含水层特征的方法，也可以对废物在地下的存贮进行全面的评价。目前的研究的重点是，评价和模拟反应速率、含水层中有机物的活动和微生物在化学反应中所起的作用。近来，将地球化学模型与地下水流动和运移模型相结合的研究正在发展当中，二者的结合将有助于更好地了解地下环境中化学物质的迁移转化和归宿。
三、结论
以上提及的内容主要是一些基本原理和对水文地质学的了解。相信在今后的几十年，水文地质学还将在以下主要研究领域取得进一步的发展：（1）建立裂隙岩体和可溶岩体中的流动和运移模型；
（2）确定地下水中的化学反应和水流速度；
（3）建立将流速和化学反应相结合的更为完善的运移模型。
这些挑战反映了对地下水系统中物理和化学的非均质性作用的控制。很大程度上，需要利用同位素等示踪剂技术，有机物和微生物学知识以及地球物理技术对含水层系统展开进一步的探查，实现对非均质性控制问题的阐述。
自从有这门学科以来，就要求水文地质学家具有职业操守，利用所掌握的专业知识更好地促进学科的发展，服务于社会。而且，水文地质学家已经做得很好而且也必将继续做的更好。然而，由于社会的要求越来越复杂，这些工作已经不再能满足需求。作者认为，水文地质学家需要在以下三个方面进一步提高：
（1）提高公众对地下水的了解和保护意识；
（2）在进行调查研究时，要合理利用资金；
（3）在国际环境灾害工作中作出贡献。
鉴于规划者、立法者和水资源管理者之间的限制，我们不敢奢望这些学术期刊甚至是大众性文章能实时地为决策者服务，但是，至少我们可以通过政府机构、大学、专业团体和其它非政府组织每年需要花一些时间来提高公众的科学素养，提高青少年一代对自然和环境的认识，这一点尤为重要，因为这些青少年会成为将来的决策者、立法者和水资源管理者。世界上有许多地区都正遭受着环境的破坏，而且由于人口的增加和城市化的扩张，水资源面临的压力日益增加。这些地区的居民将更需要水文地质学家的建议，因为他们需要为将来制定可持续发展规划。
四、100篇最有影响的文章及其作者
下文根据不同的研究领域，列出了文章的名称、作者、刊物名称（或出版社）和出版年份。
（一）水井的非平衡水力学
1. Bentall R., 1963. Shortcuts and special problemes in aquifer tests. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
2. Cooper H.H. Jr., 1966. The equation of groundwater flow in fixed and deforming coordinates. Journal of Geophysical Research.
3. Cooper H.H. Jr. and Jacob C.E., 1946. A generalized graphical method for evaluating formation constants and summarizing well field history.Transactions, American Geophysical Union.
4. Ferris J.G., Knowles D.B., Brown R.H., and Stallman R.W., 1962. Theory of aquifer tests. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
5. Ferris J.G. and Sayre A.N., 1955. The quantitative approach to groundwater investigations. Economic Geology.
6. Hantush M.S. and Jacob C.E., 1955. Non-steady radial flow in an infinite leaky aquifer. Transactions, American Geophysical Union.
7. Lohman S.W., 1961. Compression of elastic artesian aquifers. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
8. , 1972. Ground water hydraulics. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
9. Poland J.F., and Davis G.H., 1969. Land subsidence due to withdrawal of fluids. Geological Society of America, Rewiews in Engineering Geology.
10. Rouse H., and Ince S., 1957. History of hydraulics. State University of Iowa, Institute of Hydraulic Research.
11. Theis C.V., 1935. The relation between the lowering of the piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using ground-water storage. Transactions, American Geophysical Union.
12. Walton W.C., 1960. Leaky artesian aquifer conditions in Illinois. Illinois Water Survery Report of Investigations.
13. Wenzel L.K., 1936. The Thiem method for determining permeability of water-bearing materials and its application to the determination of specific yield, Results of investigations in the Platte River Valley, Nebraska. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
（二）地下水流动和模拟
1. Casagrande A., 1937. Seepage through dams. New England Water Works Association Journal.
2. Chamberlin T.C., 1885. Requisite and qualifying conditions of artesian well. U.S. Geological Survey Annual Report.
3. Darton N.H., 1897. Preliminary report on artesian waters of a portion of the Dakotas. U.S. Geological Survey Annual Report.
4. , 190
5. Preliminary report on the geology and underground water resources of the central Great Plains. U.S. Geological Survey Professional Paper.
5. , 1909. Geology and underground waters of South Dakota. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
6. Fiedler A.G., and Nye S.S., 1933. Geology and ground-water resources of the Roswell artesian basin, New Mexico. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
7. Fuller M.L., 1908. Summary of the controlling factors of artesian flows. U.S. Geological Survey Bulletin.
8. King F.H., 1898. Principles and conditions of the movements of ground water. U.S. Geological Survey Annual Report.
9. Meinzer O.E., 1923a. Outline of ground water hydrology with definitions. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
10. , 1923b. The occurrence of ground water in the United States, with a discussion of principles. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
11. , 1928. Compressibility and elasticity of artesian aquifers. Economic Geology.
12. Meinzer O.E., and Hard H.A., 1925. The artesian water supply of the Dakota Sandstone in North Dakota with special reference to the Edgeley Quadrangle. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
13. Mendenhall W.C., 1905. The hydrology of San Bernandino Valley, California. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
14. Russell W.L., 1928. The origin of artesian pressure. Economic Geology.
15. Slichter C.S., 1899. Theoretical investigation of the motion of ground waters. Geological Survey Annual Report.
16. Stringfield V.T., 1936. Artesian water in the Florida peninsula. Geological Survey Water-Supply Paper.
17. Tolman C.G., 1937. Ground water. New York, McGraw-Hill Book Co., Inc.
（三）分支1：结合地质结构进行区域水流定量化研究
1. Bennett R.R., and Meyer R.R., 195
2. Geology and ground-water resources of the Baltimore area. Maryland Department Geology, Mines and Water Resources Bulletin.
2. Chow V.T., 1964. Hydrology and its development, in Chow, V.T., de., Handbook of applied hydrology. New York, McGraw-Hill Book Co., Inc.
3. Davis S.N., and De Wiest R.J.M., 1966. Hydrogeology. New York, Ny, John Wiley and Sons, Inc.
4. Farvolden R.N., 1963. Geologic controls on groundwater storage and base flow. Journal of Hydrology.
5. Heath R.C., 1984. Ground-water regions of the United States. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
6. Legrand H.E., and Stringfield V.T., 1966. Development of permeability and storage in the Tertiary limestones of the southeastern states, USA. International Association of Scientific Hydrology Bulletin.
7. Lohman S.W., 1965. Geology and artesian water supply of the Grand Junction area, Colorado. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
8. Maxey G.B., 1964. Hydrogeology, in Chow, V.T., ed., Handbook of applied hydrology. New York, McGraw-Hill Book Co., Inc.
9. , 1968. Hydrogeology of desert basins. Ground Water.
10. Sayre A.N., and Bennett R.R., 1942. Recharge, movement, and discharge in the Edwards Limestone reservoir, Texas. Transactions, American Geophysical Union.
11. Simpson E.S., 1962. Transverse dispersion in liquid flow through porous media. U.S. Geological Survey Professional Paper.
12. Stringfield V.T., and Legrad H.E., 1966. Hydrology of limestone terraces in the coastal plain of the southeastern United States. Geological Society of America Special Paper.
13. Todd D.K., 1959. Ground water hydrology. New York, John Wiley & Son.
14. Vernon R.O., 1961. The geology and hydrology associated with a zone of high permeability (boulder zone) in Florida. Society of Mining Engineers, Preprint.
（四）分支2：水流模拟模型和数学分析
1. Bredehoeft J.D., and Pinder G.F., 1973. Mass transport in flowing groundwater. Water Resources Research.
2. Freeze R.A., and Witherspoon P.A., 1966. Theoretical analysis of regional groundwater flow. 1. Analytical and numerical solutions to the mathematical model. Water Resources Research.
3. , 1967. Theoretical analysis of regional groundwater flow. 2. Effect of water-table configuration and subsurface permeability variation. Water Resources Research.
4. Hubbert M.K., 1940. The theory of ground-water motion. Journal of Geology.
5. Jacob C.E., 1940. On the flow of water in an elastic artesian aquifer. Transactions, American Geophysical Union.
6. Patten E.P., 1965. Design, construction and use of electric analog model study of ground water in Houston district. Texas Water Commission Bulletin.
7. Prickett T.A., and Lonquist C.G., 1971. Selected digital computer techniques for groundwater resource evaluation. Illinois Water Survey Bulletin.
8. Remson I., Appel C.A., and Webster R.A., 1965. Ground-water models solved by digital computer. American Society of Civil Engineers Proceeding, Journal of the Hydraulics Division.
9. Skibitzke H.E., 1961. Electronic computers as an aid to the analysis of hydrologic problems. International Association of Scientific Hydrology Bulletin.
10. Skibitzke H.E., and Robertson G.M., 1963. Dispersion in groundwater flowing through heterogeneous materials. U.S. Geological Survey Professional Paper.
11. Stallman R.W., 1956. Use of numerical methods for analyzing data on ground water levels. International Association of Scientific Hydrology Bulletin.
12. Tóth J., 1963. A theoretical analysis of groundwater flow in small drainage basins. Journal of Geophysical Research.
13. Tyson H.N. Jr., and Weber E.M., 1964. Ground-water management for the nation’s future-Computer simulation of ground water basins. American Society of Civil Engineers Proceedings, Journal of the Hydraulics Division.
14. Walton W.C., 1970. Groundwater resource evaluation. New York, McGraw-Hill Book Co., Inc.
15. Walton W.C., and Prickett T.A., 1963. Hydrogeologic electric analog computers. American Society of Civil Engineers, Proceedings, Journal of the Hydraulics Division.
（五）水文地球化学
1. Barnes I., and Clarke F.E., 1969. Chemical properties of ground water and their corrosion and encrustation effects on wells. U.S. Geological Survey Professional Paper.
2. Berry F.A.F., and Hanshaw B.B., 1960. Geologic field evidence suggesting membrane properties of shales. in International Geological Congress, 21st, Copenhagen, 1960: Abstracts.
3. Brown J.S., 1925. A study of coastal ground water with special reference to Connecticut. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
4. Brown R.H., and Parker G., 194
5. Salt water encroachement in limestone at Silver Bluff, Miami, Florida. Economic Geology.
5. Collins W.D., 1923. Graphic representation of water analyses. Industrial and Engineering Chemistry.
6. Cooper H.H. Jr., Kohout F.A., Henry H.R., and Glover R.E., 1964. Sea water in Coastal aquifers. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
7. Craig H., 1961. Isotopic variations in meteoric waters. Science.
8. Daves G.H., Lee C.K., Bradley E., and Payne B.R., 1970. Geohydrologic interpretations of a volcanic island from environmental isotopes. Water Resources Research.
9. Dincer T., and Davis G.H., 1968. Some considerations on the tritium dating and estimates of tritium input function. International Association of Hydrogelogists Memoirs.
10. Emmons W.H., and Harrington G.L., 1913. A comparison of waters of mines and hot springs. Economic Geology.
11. Foster M.D., 1950. The origin of high sodium bicarbonate waters in the Atlantic and gulf coastal plains. Geochimica et Cosmochimica Acta.
12. Garrels R.M., 1960. Mineral equilibria at low temperature and pressure. New York, Harper & Bros.
13. Garrels R.M., and Mackenzie F.T., 1967. Origin of the chemical compositions of some springs and in lakes. Advances in Chemistry.
14. Graf D.L., Friedman I., and Meents W.F., 1965. The origin of saline formation waters.ⅡIsotopic fractionation by shale micropore systems. Illinois Geological Survey Circular.
15. Hanshaw B.B, Back W., Rubin M., and Wait L., 1965. Relation of carbon-14 concentrations to saline water contamination of coastal aquifers. Water Resources Research.
16. Hem J.D., 1959. Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
17. Hill R.A., 1940. Geochemical patterns in Coachella Valley.Transactions, American Geophysical Union.
18. Hitchon B., and Friedman I., 1969. Geochemistry and origin of formation waters in the Western Canada sedimentary basin -1. Satble isotopes of hydrogen and oxygen. Geochimica et Cosmochimica Acta.
19. Kohout F.A., 1960. Cyclic flow of salt water in the Biscayne aquifer of Southeastern Florida. Journal of Geophysical Research.
20. Krauskopf K.B., 1967. Introduction to geochemistry.New York, McGraw-Hill Book Co., Inc.
21. Langelier W.F., 1936. The analytical control of anti-corrosion water treatment. American Water Works Association Journal.
22. Langmuir D., 1971. The geochemistry of some carbonate ground waters in central Pennsylvania. Geochimica et Cosmochimica Acta.
23. Mendenhall W.C., Dole D.B., and Stabler H., 1916. Ground water in San Joaquin Valley, Calif. U.S. Geological Sruvery Water-Supply Paper.
24. Palmer C., 1911. The geochemical interpretationof water analyses. U.S. Geological Survey Bulletin.
25. Perlmutter N.M., Geraghty J.J., and Upson J.E., 1959. The relation between fresh and salty ground water in Southern Nassau and Southeastern Queens Counties, Long Island, New York. Economic Geology.
26. Piper A.M., 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water-analyses. Transactions, American Geophysical Union.
27. Piper A.M., Garrett A.A., and others, 1953. Native and contaminated water in the Long Beach-Santa Ana area., California. U.S. Geological Survey Water-Suppply Paper.
28. Renick B.C., 1924. Base exchange in gournd water by silicates as illustrated in Montana. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
29. Rogers G.S., 1917. Chemical relations of the oil-field waters in San Joaquin Valley, California. U.S. Geological Survey Bulletin.
30. Runnells D.D., 1969. Diagenesis, chemical sediments, and the mixing of natural waters. Journal of Sedimentary Petrology.
31. Sanford S., 1910. Saline artesian waters of the Atlantic coastal plain. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
32. Seaber P.R., 1965. Variations in chemical character of water in the Englishtown Formation, New Jersey. U.S. Geological Survey Professional Paper.
33. Stearns H.T., and MacDonald G., 1942. Geology and ground-water resources of the island of Maui, Hawaii. Hawaii Division of Hydrology Bulletin.
34. Stiff J.A. Jr., 1951. The interpretation of chemical water analysis by means of patterns. Journal of Petroleum Technology.
35. Thompson D.G., 1928. Ground-water supplies of the Atlantic City region. New Jersy Department of Conservation and Development Bulletin.
36. Tolman C.F., and Poland J.F., 1940. Ground-water salt-water infiltration, and ground-surface recession in Santa Clara Valley, Santa Clara County, California. Transactions, American Geophysical Union.
37. Truesdell A.H., and Jones B.F., 1974. WATEQ, A computer program for calculating chemical equilibria of natural waters. U.S. Geological Survey Journal of Research.
38. White D.E., 1957a. Thermal waters of volcanic origin. Geological Society of America Bulletin.
39. , 1957b. Magmatic, connate, and metamorphic waters. Geological Society of America Bulletin.
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41. Winslow A.G., Doyle W.W., and Wood L.A., 1957. Salt water and its relation to fresh ground water in Harris County, Texas.U.S. Geological Survey Water-Supply Paper.
（六）文中引用的其它文献
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2. , 1981. Hydromythology and ethnohydrology in the New World. Water Resources Research.
3. Back W., and Freeze R.A. eds., 1983. Chemical hydrogeology. Stroudsburg, PA, Hutchinson Ross Publishing Co.
4. Back W., and Hanshaw B.B., 196
5. Chemical geohydrology, in Chow, V.T., ed., Advances in hydroscience. New york, McGraw-Hill Book Co., Inc.
5. Back W., and Herman J.S., 199
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6. Back W., Landa E.R., and Meeks L., 1995. Bottled water, spas, and early years of water chemistry. Ground Water.
7. Back W., Rosenshein J.S., and Seaber P.R., 1988. Hydrogeology. Boulder, Colorado, Geological Society of American, The Geology of North America, DNAG Volume.
8. Bredehoeft J.D., 1984. Citation for 1984 Robert E. Horton Medal to Charles V. Theis. EOS, Transactions, Amerian Geophysical Union.
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15. Hart M.H., 1978. The 100, a ranking of the most influential persons in history. New York, Carol Publishing Press.
16. Mead D.W., 1919. Hydrogeology. New York, McGraw-Hill Book Co. Inc.
17. Narasimhan T.N., 1997. Hydraulic characterization of aquifers, reservoir rocks, and soils: a history of ideas. LBNL-40073,UC-000.
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19. Tannehill I.R., 1947. Drought, its causes and effects. Princeton, NJ, Priceton University Press.
绪论 (1)水文地质学的研究任务是什么? 本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课，主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。通过该课程的学习，学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理，在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。 (2)地下水的主要功能包括哪些? >>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源 >>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态，使环境发生变化。 (人类活动主要通过三种方式干扰地下水，造成一系列不良后果(图14-1)： ①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸) 水入侵等； ②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化； ③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排 放──地下水恶化、污染； ④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡，而产生某种效应──地面沉降 与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。) >>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。 >>重要的信息载体由于地下水是应力传递者，同时又是在流动，所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息，如找矿、地震预报、地质演变。(3)试分析我国地下水分区的特点，并探讨分区的自然背景。 略。
第一章地球上的水及其循环 (1)试比较水文循环与地质循环。 水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环： >>水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O分子态水的转换、更替较快；水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显着，与人类的生存环境有直接的密切联系；水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。 >>水的地质循环发生于地球浅层圈与深层圈之间，常伴有水分子的分解和合成，转换速度缓慢。研究水的地质循环，对深入了解水的起源、水在各种地质作用过程乃至地球演化过程中的作用，具有重要意义。 (水文循环特点──速度快、途径短、转化迅速。 内因──固、液、气三相可相互转化。 动力条件──太阳辐射和重力的共同作用。 形式──蒸发、径流、降水。) (2)试述我国水资源的特点，并分析其对水文地质工作需求的影响。 我国水资源具有以下特点： (1)降水偏少，年总降水量比全球平均降水量少22%； (2)人均水资源量偏低； (3)空间分布不均匀，东部丰富，西部贫乏； (4)季节及年际变化大，旱涝灾害频繁； (5)水质污染比较严重。 合理有效地利用及保护水资源，是中国具有战略意义的头等大事。 (3)地球上水的循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为水文循
水文地质学基础试题（二） 一．填空题（30 分） 1．从成因角度分析，粘性土空隙主要组成有原生孔隙（结构孔隙）、次生孔隙、次生裂隙。（3 分） 2．上升泉按其出露原因可分为：侵蚀（上升）泉、断层泉和接触带泉（3 分） 3．地下水含水系统按岩石空隙特征可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。（3 分） 4．由地下水蒸发排泄作用，形成土壤盐碱化的条件是干旱、半干旱气候、水位埋深浅和土层岩性。（3 分） 5．上层滞水是指分布在包气带中，局部隔水层之上，含水岩层空隙之中的重力水。（4 分）6．导水断层具有独特的水文地质意义，它可以起到贮水空间、集水廊道与导水通道的作用。（3 分） 7．控制岩溶发育最活跃最关键的因素是水的流动性。（2 分） 8．水文循环按循环途径不同可分为大循环和小循环。（2 分） 9．地下含水系统的补给来源有：大气降水、地表水、凝结水、相邻含水层间和人工补给。（5 分） 10. 岩石中的空隙是地下水的储存场所和运动通道。（2 分） 二．是非判断题（每题3 分，共15 分） 1．地下水含水系统从外界获得盐分的过程也称补给。（是） 2．承压水头是指井中静止水位到承压含水层顶板的距离。（是） 3．当地下水位高于河水位时，地下水必然向河水排泄。（否） 4．通常情况下，在洪积扇顶部打井，井打的越深，井中水位埋深也越大。（是） 5．当地下水位埋深小于最大毛细上升高度时，水位埋深越大，给水度也越大。（是）三．选择题（每题3 分，共15 分） 1．达西定律对下列条件适用（ C ） A．层流、稳定流；B．层流、非稳定流；C．层流、稳定流和非稳定流；D．层流、紊流2．砂砾类松散岩石的透水性主要取决于（C ） A．孔隙度大小；B．排列方式；C．颗粒直径大小；D．结构 3．地下水流网中流线与等势线（C ） A．正交；B．斜交；C．相交；D．平行 4. 渗入－径流型地下水循环的长期结果，使地下水向（ A ）方向发展。 A．溶滤淡化； B.水质不变； C.溶滤咸化；或B。 5．在天然条件下，控制一个地区地下水动态的主要轮廓的影响因素是（B ）。 A 水文因素， B 气象因素， C 地质因素， D 人类活动 四．根据图4-1 条件，回答下列问题。（20 分） 4．1 在图中画出示意流网；（图中“”表示地下分水线）。（5 分） 4．2 在甲、乙处各打一口井，要求井的深度不同，且甲井水位比乙井水位高。试在图上表示出两口井如何打，并标出井水位。（5 分）
河北农业大学课程考试试卷 2０1３-—2014学年第材１学期学院专业卷别：Ａ 考试科目: 水文地质学基础考核方式: 开卷 姓名: 学号：专业班级: (注:考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上无效） 本试卷共(4）页 一、选择题(包括单选题和多选题,其中单选题占5分，多选题占10分,共１５分） 1、单选题(每题1分，共5分） ⑴ 二十一世纪,水文地质学着重向着（ )应方向发展. A.环境水文地质学; B。水资源水文地质学； C.三维地理信息系统；D。遥感水文地质学 ⑵ 毛细饱和带与饱水带虽然都被水所饱和，但是由于毛细饱和带是在 表面张力的支持下才饱水的，所以也称( )。 A．饱水带; B．张力饱和带;C．包气带;D。支持毛细水带 ⑶ 舒卡列夫地下水分类的依据是地下水中六种主要离子（Ｋ+合并于N ａ+)及( ）。 A．酸度; B.碱度； C。矿化度；D。固形物 ⑷在冲积平面上，要通过打井获取较丰富的地下水，通常在( ）
地段布井。 A. 地势相对较高的; B.河间较低洼的； Ｃ. 平原区的上游；Ｄ。平原区的下游 ⑸地下水污染主要与（）等人类活动有关。 A．工农业与生活; B．过量开采地下水； D。矿山开采排除地下水；Ｃ. 基坑开挖降水 ２、多选题（每题2分，共10分,都选对者给分,否则不给分） ⑴ 下列属于地下水功能的描述是（ )。 A.宝贵的资源； B。极其重要的生态因子； C.很活跃的地质营力; D。工农业用水； E.地球内部地质演变信息的载体 ⑵自然界的水循环分（）两类。 A。地质循环; Ｂ．大循环； C．水文循环； D.小循环； E.全球水文循环 ⑶岩石的空隙有( )哪三大类? Ａ。孔隙； B。裂隙； C.溶隙; Ｄ.洞隙 ⑷根据给水与透水能力，可将岩层划分为( ）。 A.弱透水层； B.隔水层; C.含水层；Ｄ．绝对不透水层 ⑸绘制地下水流网时，首先应根据边界条件绘制容易确定的等水头线 或流线.边界包括( )三种类型.
《水文地质学基础》能力拓展练习 班级： 学号： ：
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。 （1）A区处于黄土高原地带，气候变化显著，属温带大陆季风气候气候。年平均气温9.9℃，最高气温35℃，最低气温-19.8℃。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区为温带季风区海洋～大陆性气候气候，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℃，月平均最高气温34.3℃(1957年7月)，日最高气温41.6℃(1960年6月21日)，月平均最低气温-9.8℃(1963年1月)，日最低气温-19.4℃(1964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347.90mm(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(1960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2.3m／s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.3lm。 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。
《水文地质学》课程教学大纲 【英文译名】：Hydrogeology 【适用专业】：地质工程 【学分数】：2 【总学时数】：32 【实践学数】：0 一、本课程教学目的和课程性质 《水文地质学》是地质工程专业的一门专业基础必修课。本课程重点讲授有关的基本概念、地下水赋存、地下水运动的规律、地下水的补给与排泄、地下水的物化性质、地下水资源、地下水的生态环境特性。介绍了地球上水的循环、包气带水的运动、化学成分成因类型、地下水的动态与均衡等。本课程的目的是通过本课程的教学使学生系统掌握水文地质的基本知识，学会分析区域水文地质条件的问题的基本方法，能阅读和分析常用的水文地质图件和资料，为学生从事该方面的工作打下基础。 二、本课程的基本要求 通过本课程所有教学环节，要求学生掌握水文地质的基本知识，熟悉水文地质工作的技术和方法，能阅读和分析常用的水文地质图件和资料。通过以上学习，学生应具有分析、研究、解决水文地质实际问题的基本能力。 三、本课程与其他课程的关系 本课程学习前必须学习《普通地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》等课程。 后继课程有《土力学与基础工程》等课程。 四、课程内容 注：“*”为重点部分；“＃”为难点部分。 绪论 水文地质学概念；研究内容；地下水在国民经济中的作用；水文地质学的分支；水文地质学的发展简史及发展趋势。 第1章地下水概论 1.1 地球上的水及其循环 地球上水的分布；
*水循环的概念、水文循环、地质循环； *影响水循环的因素； 我国水文循环概况。 *1.2 地下水的赋存 岩石的空隙性：孔隙、裂隙、溶穴的概念、表征和特征； 岩石中水的存在形式：岩石骨架中的水、岩石孔隙中的水(重力水*、毛细水*)。 岩石的水理性质：容水性、持水性、给水性和透水性的概念、表征及相互间的关系； 有效应力原理与岩土压密：有效应力原理*、地下水位变动引起的岩土压密； 包气带与饱水带：概念； 含水层、隔水层与弱透水层：理解掌握概念； 地下水的分类：按埋藏条件分为：上层滞水、潜水、承压水；按介质条件分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水。 *1.3 地下水的物理性质和化学成分 *地下水的物理性质：色、嗅、味、比重、透明度、温度等； *地下水的化学性质：PH值、硬度、矿化度、侵蚀性。 *地下水化学成份的形成作用：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交换吸附作用、混合作用及人为作用。 地下水化学成分的基本类型：溶滤水、沉积水和内和生水。 *地下水化学成分的分析与资料整理：简分析、全分析和专门分析；库尔洛夫式、舒卡列夫分类表。 *1.4 不同埋藏条件下的地下水 上层滞水：概念及特征； *潜水：相关概念、特征(分布特征、补给与排泄特征、动态特征及水化学特征等)、等水位线图及其应用； *承压水：相关概念、特征(分布特征、补给与排泄特征、动态特征及水化学特征等)、等水压线图及其应用； 潜水与承压水的转化。 第2章地下水的运动和动态 *＃2.1 重力水的运动
《水文地质学基础》习题库 [第1章] (1)一个地区的年降水量，是用什么表示的，包括哪些组成部分？ 答：以 雨量计降雨量，以某一地区某一时期的降水总量平铺于地面得到的水层高度mm 数表示。 (2)某山区的地表水系如下图所示，由分水岭圈闭的流域面积为24 km 2, 在8月份观测到出山口A 点的平均流量为8.0?104 m 3/d ，而8月份这个地区的总降水量是700 mm 。试求出该流域8月份的径流深度和径流系数，并思考以下问题：为什么径流系数小于1.0；A 点的平均流量中是否包括地下径流。 解：Q= 8.0?104m3/d , F=24km2, X=700mm (3)空气湿度和风速如何影响蒸发量？ 答：水面蒸发的速度和量取决于气温、气压、湿度、风速等因素。主要决定于气温和饱和差（饱和差＝饱和水汽的含量－绝对湿度）饱和差愈大，蒸发速度也愈大。风速是影响水面蒸发的另一重要因素。 (4)地球上水的循环包括水文循环和地质循环，它们有哪些区别？水循环的大气过程属于其中哪一种？ 答：水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环。水文循环通常发生于地球浅层圈中，是H2O 分子态水的转换，通常更替较快。水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显著，与人类的生存环境有直接的密切联系。水的地质循环常发生于地球深部层圈水与表层圈水之间，常伴有水分子的分解和合成，转换速度缓慢。 (4)地下径流与地表径流的特征有哪些不同点？ 答：径流可分为地表径流和地下径流，两者具有密切联系，并经常相互转化。 降落到地表的水通过下渗环节，对降水进行地表与地下径流的分配。 (5)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，为什么？(P14) 答：它们或者是从周围高山冰雪融水获得补充，实际仍是固他体降水的转化补给；或者是在长期地质历史时期积聚起来的，是多年水文循环的积累。 [第2章] (1) 对比以下概念： 空隙和孔隙；孔隙度和孔隙比；孔隙和裂隙； (2) 在一个孔隙度为30%的砾石堆积体中，充填了孔隙度为60%的粉质粘土，试估算该堆积体的实际孔隙度。 (3) 请对以下陈述作出辨析： A. 地层介质的固体颗粒越粗大，孔隙度就越大； A 分 水 岭 mm 103.3102431108.010F QT Y 3-43-=???=?=15.0700 3.103≈==X Y a
第一章地球上的水及其循环 一、名词解释: 1.水文地质学: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、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。 2.地下水:地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。 3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。 4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。 ５.水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 6．地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 ７.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。 8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。 ９.绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。 10.相对湿度:绝对湿度和饱和水汽含量之比。 １1．饱和差：某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。 １2．露点:空气中水汽达到饱和时的气温。 1３.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。 １4.降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。1４．径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。 15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。 1６．水系的流域:一个水系的全部集水区域。 17．分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。 18．流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。 19．径流总量:某一时间段内，通过河流某一断面的水量。 ２0.径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。 ２1．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。 ２2.径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。 二、填空 １．水文地质学是研究地下水的科学。它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。 2．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、或信息载体。 3.自然界的水循环分为水文循环和地质循环。 4．水文循环分为大循环和小循环。 5．水循环是在太阳辐射和重力作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。 6.水循环是在太阳辐射和重力作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。 7．主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。 8.在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。 三、判断题 １．地下水是水资源的一部分。 ( √ ) 2．海洋或大陆内部的水分交换称为大循环。 ( ×） 3．地下水中富集某些盐类与元素时，便成为有工业价值的工业矿水。 ( √ ) ４.水文循环是发生于大气水和地表水之间的水循环。（× ) ５.水通过不断循环转化而水质得以净化。（√） 6．水通过不断循环水量得以更新再生。 ( √ ) 7.水文循环和地质循环均是Ｈ2O分子态水的转换。 ( ×） 8.降水、蒸发与大气的物理状态密切相关。（√） 9.蒸发是指在1０0℃时水由液态变为气态进入大气的过程。（× ) １0.蒸发速度或强度与饱和差成正比。 ( √） 四、简答题 １．水文地质学的发展大体可划分为哪三个时期？ 185６年以前的萌芽时期,１８56年至本世纪中叶的奠基时期，本世纪中叶至今的发展时期。 2．水文地质学已形成了若干分支学科，属于基础性的学科分支有哪些? 水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学。 3．水文循环与地质循环的区别?
第8章 ◆系统思想与方法的核心： 把所研究的对象看作一个有机的整体（系统），并从整体的角度去考察、分析与处理事物。 8.2 地下水系统的概念 1.地下水系统概念的产生 2.地下水系统的概念： ☆地下水含水系统：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。 ☆地下水流动系统：由源到汇的流面群构成的， 具有统一时空演变过程的地下水体。 3.地下水含水系统与地下水流动系统的比较 （1）含水系统将包含若干含水层与相对隔水层的整体作为所研究的系统。系统的边界是不变的； 流动系统以地下水流作为研究实体，边界是可变的。 （2）含水系统的整体性体现于它具有统一的水力联系； 地下水流动系统的整体性体现于它具有统一的水流。 （3）含水系统与流动系统都具有级次性。 ?控制含水系统发育的主要是：地质构造 ?控制地下水流动系统发育的主要是：水势场 8.3 地下水含水系统 含水系统在概念上是含水层的扩大，因此，关于含水层的许多概念均可用于含水系统。 8.4 地下水流动系统 1.地下水流动系统的水动力特征 2.地下水流动系统的水化学特征 地下水流动系统的不同部位，由于流速和流程对水质的控制作用，显示出很好的水化学分带： 在地形复杂，同时出现局部、中间、区域流动系统时，以垂直分带为主。 地形变化简单，只出现区域流动系统时，主要呈水平分带。 3.地下水流动系统的水温度特征 地下水流动系统提供了一个十分有用的水文地质分析框架； 根据渗流场、水化学场、水温度场之间的密切内在联系，利用地下水流动系统这一理论框架，可以将各方面零散的信息综合成一副有序的图景。 第9章 9.1 地下水动态与均衡的概念 1. 地下水动态： 在与环境相互作用下，含水层（含水系统）各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化。 2. 地下水均衡： 指某一时段某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况。 3. 地下水动态与均衡的关系 ◆均衡是地下水动态变化的内在原因（实质）； 动态是地下水均衡的外部表现； ◆均衡的性质和数量决定了动态变化的方向与幅度； 动态反映了地下水要素随时间变化的状况。 4.地下水动态与均衡研究的意义
《水文地质学基础》 试题库及参考答案 目录 第一章地球上的水及其循环 (1) 第二章岩石中的空隙与水分···········································4服 第三章地下水的赋存..................................................9暗室逢第四章地下水运动的基本规律.........................................15收复失第五章毛细现象与包气带水的运动. (20) 第六章地下水的化学成分及其形成作用 (22) 第七章地下水的补给与排泄...........................................29QWDD 第八章地下水系统 (35) 第九章地下水的动态与均衡 (37) 第十章孔隙水.......................................................40是多少第十一章裂隙水.....................................................42三分法第十二章岩溶水.....................................................45we福娃第十三章地下水资源. (48) 第十四章地下水与环境 (49)
第二章岩石中的空隙与水分 一、名词解释 1．岩石空隙：地下岩土中的空间。 2．孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。 3．孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。 4．裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。 5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。 6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。 7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。 8．结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。 9．重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。 10．毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。 11．支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。 12．悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。 13．容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。 14．重量含水量：松散岩石孔隙中所含水的重量与干燥岩石重量的比值。 15．体积含水量：松散岩石孔隙中所含水的体积与包括孔隙在内的岩石体积的比值。16．饱和含水量：孔隙充分饱水时的含水量。 17．饱和差：饱和含水量与实际含水量之间的差值。 18．饱和度：实际含水量与饱和含水量之比。 19．孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。 20．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面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。 21．持水度：地下水位下降一个单位深度，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。
河北农业大学课程考试试卷 2013--2014学年第材1学期学院专业卷别：A 考试科目：水文地质学基础考核方式：开卷 姓名：学号：专业班级: （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上无效） 本试卷共（4）页 一、选择题（包括单选题和多选题，其中单选题占5分，多选题占10分，共15分） 1、单选题（每题1分，共5分） ⑴二十一世纪，水文地质学着重向着（）应方向发展。 A.环境水文地质学； B.水资源水文地质学； C.三维地理信息系统； D.遥感水文地质学 ⑵毛细饱和带与饱水带虽然都被水所饱和，但是由于毛细饱和带是在 表面张力的支持下才饱水的，所以也称（）。 A.饱水带； B. 张力饱和带； C.包气带； D. 支持毛细水带 ⑶舒卡列夫地下水分类的依据是地下水中六种主要离子（K+合并于 Na+）及（）。 A.酸度； B.碱度； C.矿化度； D.固形物 ⑷在冲积平面上，要通过打井获取较丰富的地下水，通常在（）地 段布井。
A. 地势相对较高的； B.河间较低洼的； C. 平原区的上游； D.平原区的下游 ⑸地下水污染主要与（）等人类活动有关。 A.工农业与生活； B. 过量开采地下水； D.矿山开采排除地下水；C. 基坑开挖降水 2、多选题（每题2分，共10分,都选对者给分,否则不给分） ⑴下列属于地下水功能的描述是（）。 A.宝贵的资源； B.极其重要的生态因子； C.很活跃的地质营力； D.工农业用水； E.地球内部地质演变信息的载体 ⑵自然界的水循环分( )两类。 A.地质循环； B.大循环； C.水文循环； D.小循环； E.全球水文循环 ⑶岩石的空隙有( )哪三大类？ A.孔隙； B.裂隙； C.溶隙； D.洞隙 ⑷根据给水与透水能力，可将岩层划分为( )。 A.弱透水层； B.隔水层； C.含水层； D.绝对不透水层 ⑸绘制地下水流网时，首先应根据边界条件绘制容易确定的等水头线 或流线。边界包括( )三种类型。 A.隔水边界； B.水头边界； C.地下水面边界； D.分流线
东北大学水文地质学基 础答案 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
东北大学继续教育学院水文地质学基础试卷（作业考核线上） B 卷 学习中心：安徽省公路工程技工学校姓名杨琪 （共页） 1．下面对孔隙大小描述正确的是：c A) 孔隙大小主要对地下水的储容影响很大。 B) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最宽大的部分—孔腹。 C) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最细小的部分—孔喉。 D) 孔隙大小的影响因素就是由颗粒大小决定的。 2．描述含水层、隔水层与弱透水层错误的是：d A) 含水层、隔水层与弱透水层都含水。
B) 含水层、隔水层与弱透水层是根据透水能力来划分的。 C) 弱透水层是渗透性相当差的岩层。 D) 粘土层一定是隔水层。 3. 下面对水力梯度的描述错误的是：c A) 水力梯度可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。 B) 水力梯度为沿渗透途径的水头损失值。 C) 水力梯度可以理解为驱动力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流动的力量。 D）水力梯度就是地下水在渗透过程中，不断克服阻力而消耗的机械能。 4. 下面哪类物质不是地下水中C1－的来源：b A) 沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解。 B) 大气降水。 C) 来自岩浆岩中含氯矿物。 D) 来自火山喷发物的溶滤。 5. 关于地下水补给入渗方式正确的描述是：c A)在粘性土中都是捷径式下渗。 B) 地下水补给入渗方式要么是活塞式下渗，要么是捷径式下渗。
C)活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是“老”水先到达含水层；捷径式下渗时“新”水可以超前于“老”水到达含水层； D)对于捷径式下渗，入渗水必须先补充包气带水分亏缺，然后才可下渗补给含水层。 6. 关于地下水流动系统的正确表述是：c A)地下水流动系统中都是平面二维流。 B)地下水流动系统中的径流方向基本一致。 C)地下水流动系统中可以发育多个层次不同的径流系统。 D)地下水流动系统中的水化学特征一般不随地下水流动系统的水力特征变化而变化。 7. 水文因素影响地下水动态变化的描述正确的是：c A)地表水体补给地下水而引起的地下水位抬升是均匀的。 B)补给地下水而引起地下水位抬升与地表水体水位抬升基本同步。 C)潜水向河流排泄而引起的地下水位下降，接近河流，水位变幅大，远离河流的分水岭地段潜水位变幅最小。 D)河流对地下水动态的影响范围：一般数百米至数公里，此范围以外，主要受气候因素的影响。 8. 沉积物的粒度和分选控制：D A)孔隙水的分布。 B)孔隙水与外界的联系程度。
13春学期《水文地质学基础》在线作业3答案 一、单选题（共 5 道试题，共 25 分。） 1. 气象因素是影响地下水动态变化的天然因素之一，描述其影响的错误表述是：（） A. 气象因素主要对潜水动态影响最为普遍。 B. 气象因素对潜水动态在时间上的变化影响表现为周期性地变化。 C. 任何气象要素引起的潜水水位变化都是真变化。 D. 降水补给使水量增加，水位抬升，水质变淡；蒸发排泄使水量减少，水位下降，水质变咸。 满分：5 分 2. 有关岩溶水的运动特征的正确描述是：（） A. 岩溶水都呈紊流运动。 B. 岩溶水都不承压。 C. 岩溶水运动不同步及局部与整体运动方向不一致。 D. 岩溶水具有统一的区域地下水水位。 满分：5 分 3. 下面描述地壳岩石中存在的水的形式正确的是：（） A. 地壳岩石中存在在岩石“骨架”中的水只有沸石水和结晶水。 B. 地壳岩石中的水都赋存在岩石空隙中。 C. 地壳岩石中除存在液态水外，还存在着固态水和气态水。 D. 结合水不属于岩石空隙水。 满分：5 分 4. 关于地下水流动系统的正确表述是：（） A. 地下水流动系统中都是平面二维流。 B. 地下水流动系统中的径流方向基本一致。 C. 地下水流动系统中可以发育多个层次不同的径流系统。 D. 地下水流动系统中的水化学特征一般不随地下水流动系统的水力特征变化而变化。 满分：5 分
A. B. C. D. 满分： 二、判断题（共 15 道试题，共 75 分。） 1. 岩溶含水系统中地下水资源的可恢复性优于裂隙及孔隙含水系统。 A. 错误 B. 正确 满分：5 分 2. 水中HCO3－的含量取决于与CO2 含量的平衡关系。 A. 错误 B. 正确 满分：5 分 3. 潜水埋藏越浅，对降水入渗补给地下水越有利。 A. 错误 B. 正确 满分：5 分 4. 给水度与地下水位下降速率无关。 A. 错误 B. 正确 满分：5 分 5. 地下水系统是以含水层作为基本的功能单元。 A. 错误 B. 正确 满分：5 分 6. 饱水带中的水都是重力水。
《水文地质学基础》教学大纲 一、大纲说明 1．课程性质和地位 《水文地质学基础》是水文与水资源工程和地质工程专业必修的重要专业基础课。该课程的基本知识也是与地下水有关专业的选修内容。 通过本课程的教学，使学生系统地获得水文地质学的基本知识和地下水的形成、分布、运移的基本理论；初步掌握运用所学知识对与地下水有关问题进行水文地质分析的基本方法和技能。 2．教学目的和要求 本课程在公共基础课与地质基础课的基础上进行教学。它既作为一门专业基础课阐述其本身的理论，又为后继课程《地下水动力学》、《水文地球化学》、《岩土工程勘察》、《专门水文地质学》及《工程地质学》等专业课的教学准备必要的基础知识。通过本课程的教学，使学生重点掌握以下几方面的知识： 了解课程的性质、任务、研究对象以及在所学专业的地位，对水文地质学有一个整体的认识。★ 重点掌握水文地质学的基本概念，基本原理和基本研究方法 ★ 掌握地下水的形成、分布、运移特征和规律，学会运用水文地质学原理，科学分析和解决相关水文地质问题的思维方法。 ★ 掌握简单的水文地质专业作业方法。 二、主要教学环节安排 课程的主要内容应以地下水的形成、赋存、分布和运移规律及各类地下水的特征为中心进行选材，并注意与本专业其它课程的配合与衔接。 教学内容共分十五章，一至九章阐述地下水形成的理论和有关概念，为本课程的基本理论部分。十至十二章进一步阐述各类地下水的埋藏、分布、交替循环等特征，是前一部分理论的应用和深化。十三、十四章介绍地下水的资源特征及其供水意义，并介绍人类开发利用地下水资源过程中出现的某些环境问题。十五章介绍地下水研究的基本内容和方法。 课程总学时为72，其中讲授50学时，课程实习12学时，综合课程设计（实习）10学时。在大纲基本内容和总学时不变的前提下，部分教学内容、体系和课时分配，可根据本学科的发展和具体条件以及专业所需，适当灵活掌握。学时分配见下表。 课程教学学时分配表
东北大学水文地质学基础 答案 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.
东北大学继续教育学院水文地质学基础试卷（作业考核线上） B 卷学习中心：安徽省公路工程技工学校姓名杨琪 （共页） 1．下面对孔隙大小描述正确的是：c A) 孔隙大小主要对地下水的储容影响很大。 B) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最宽大的部分—孔腹。 C) 孔隙大小主要对地下水的流动影响大，它取决于孔隙通道最细小的部分—孔喉。 D) 孔隙大小的影响因素就是由颗粒大小决定的。 2．描述含水层、隔水层与弱透水层错误的是：d A) 含水层、隔水层与弱透水层都含水。 B) 含水层、隔水层与弱透水层是根据透水能力来划分的。 C) 弱透水层是渗透性相当差的岩层。 D) 粘土层一定是隔水层。 3. 下面对水力梯度的描述错误的是：c A) 水力梯度可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。 B) 水力梯度为沿渗透途径的水头损失值。 C) 水力梯度可以理解为驱动力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流动的力量。 D）水力梯度就是地下水在渗透过程中，不断克服阻力而消耗的机械能。 4. 下面哪类物质不是地下水中C1－的来源：b A) 沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解。 B) 大气降水。 C) 来自岩浆岩中含氯矿物。 D) 来自火山喷发物的溶滤。 5. 关于地下水补给入渗方式正确的描述是：c A)在粘性土中都是捷径式下渗。 B) 地下水补给入渗方式要么是活塞式下渗，要么是捷径式下渗。
C)活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是“老”水先到达含水层；捷径式下渗时“新”水可以超前于“老”水到达含水层； D)对于捷径式下渗，入渗水必须先补充包气带水分亏缺，然后才可下渗补给含水层。 6. 关于地下水流动系统的正确表述是：c A)地下水流动系统中都是平面二维流。 B)地下水流动系统中的径流方向基本一致。 C)地下水流动系统中可以发育多个层次不同的径流系统。 D)地下水流动系统中的水化学特征一般不随地下水流动系统的水力特征变化而变化。 7. 水文因素影响地下水动态变化的描述正确的是：c A)地表水体补给地下水而引起的地下水位抬升是均匀的。 B)补给地下水而引起地下水位抬升与地表水体水位抬升基本同步。 C)潜水向河流排泄而引起的地下水位下降，接近河流，水位变幅大，远离河流的分水岭地段潜水位变幅最小。 D)河流对地下水动态的影响范围：一般数百米至数公里，此范围以外，主要受气候因素的影响。 8. 沉积物的粒度和分选控制：D A)孔隙水的分布。 B)孔隙水与外界的联系程度。 C)赋存孔隙水的孔隙大小。 D)孔隙水的渗透性能。 9.对裂隙水特点的描述错误的是：A 10.A)裂隙水多呈脉状含水系统，裂隙率要比松散岩层孔隙度大。 B)裂隙分布不均匀且具有方向性，导致裂隙水的分布多具方向性，表现为渗透的各向异性。 C)不同方向裂隙相互交切连通，可以构成连续分布的空间—裂隙网络，形成网络裂隙水。 D)有些裂隙水也可以构成具有统一水力联系的层状含水系统。 10. 关于各类碳酸盐岩中构造裂隙发育及岩溶透水性特点的描述错误的是：B A)厚层质纯灰岩发育很不均匀的稀疏、宽而长的构造裂隙。 B)中薄层灰岩发育密集、短小而均匀的构造裂隙，岩溶发育均匀而强烈。 C)泥质灰岩形成的裂隙张开宽度比较小，延伸性也比较差，不利于岩溶的发育。 D)厚层质纯灰岩有利于形成大型岩溶洞穴，但岩溶发育极不均匀。 二．填空题：（每空1分，共20分） 1. 地下水是赋存在地表以下岩石空隙中的水。 2. 水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 3. 岩石空隙可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中 的裂隙和可溶岩石中的溶隙。 4. 含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。 5. 达西定律也叫线性渗透定律。 6. 地下水中主要阴离子成分有 C1- 、 S042- 和 HCO3- 。 7. 入渗方式包括活塞式和捷径式。
1.自然界的水循环分为水文循环与地质循环。 2.水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。 3.地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 4.海洋与大陆之间的水分交换为大循环。海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。 5.表征大气状态的物理量和物理现象，统称气象要素，包括：气温、气压、空气湿度、降水、蒸发、风等 6.简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？ 水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。 由海洋和陆地表面的水蒸发成为水汽进入大气圈，水汽随气流飘移。在适宜的条件下，重新凝结成液态或固态降落，降落的水分，一部分汇集江河湖泊形成地表水，另一部分渗入土壤岩石，成为地下水。地表水蒸发为水汽，返回大气圈；有的渗入地下，成为地下水；其余部分流入海洋。地下水直接蒸发或通过植物间接返回大气圈，部分形成地下径流。地下径流或直接流入海洋，或在转化为地表水，然后再返回海洋。 7.影响水面蒸发的因素有哪些? 如何影响？ 影响因素有：气温、气压、湿度和风速。主要取决于气温和绝对湿度。温愈高，绝对湿度愈低，蒸发愈强烈，反之，蒸发愈弱。气压是通过气压差的大小影响空气对流而影响蒸发的，气压差和风速愈大，蒸发就强烈，反之，蒸发愈弱 8.自然界水循环的意义？ 水通过不断循环转化使水质得以净化；水通过不断循环水量得以更新再生；维持生命繁衍与人类社会发展；维持生态平衡。 9. 孔隙度是指某一体积岩石中孔隙体积所占的比例 孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。
第一节：水文地质学基础 1.地下水：地下水是赋存于地面以下土层和岩石空隙中的水。 地下水起源 渗入水：降水渗入地下形成的水，是地下水形成的主要形式 凝结水：空气中的水汽在颗粒和岩石表面凝结形成地下水 初生水：岩浆中分离岀来的气体冷凝形成的水 埋藏水：与沉积物同时生成或海水渗入到原生沉积物的孔隙中而形成的地下水径流的定义：径流是指一个流域内的降水除去消耗于蒸发以外的全部水流。径流流量决定于流域面积规模和降水量等。 第二节：地下水的赋存 （体积）裂隙率：裂隙的体积（Vr）与包含裂隙在内的岩石的总体积（V）之比。面裂隙率：裂隙的总面积与岩层面总面积之比 线裂隙率：裂隙的总宽度与岩芯总长度之比。 给水性：饱水岩石在重力作用下，能自由给岀一定水量的性能。 给水度：地下水下降1个单位深度时，单位水平面积的岩石柱体在重力作用下释放出水的体积。（单位体积在重力作用下释放出水量）（注意与释水率的区别透水性：透水性指岩石可以被水透过的性能。 渗透系数（水力传导系数）：水力坡度为1时，渗透系数在数值上等于渗流速度。渗透系数不仅取决于岩石的性质,而且与渗透液体的物理性质有关。 渗透率（内在透水率）：衡量岩石透水性大小的指标称渗透率。与渗透液体的性质无关。 一般情况下，地下水的容重和粘滞性改变不大，可用渗透系数近似当作岩层的透水性指标。 含水层：能透过水并给出相当数量水的岩层。1 ?含水层形成的条件岩层具有储存 重力水的空间（孔隙、裂隙、溶隙）2?具备储存地下水的地质结构（透水-含水- 隔水、隔水-含水-隔水）3?具有充足的补给水源 含水层与透水层的区别：含水层首先应该是透水层，是透水层中位于地下水位以下经常为地下水所饱和的部分上部未饱和的部分则是透水不含水层。故一个透水层可以是含水层，如冲击沙砾含水层，也可以是透水不含水层，如坡积亚砂土层, 还可以是一部分为位于水面以下的是含水层，另一部分位于水面以上的为透水不含水层含水带：是指空间延伸长度较大，而宽度有限的狭长带状地带。如：断层破碎带、岩溶径流带、岩脉含水带、侵入岩与围岩接触带 含水岩段：某一厚度较大的含水层内，由于不同层段的含水性差异较大，而划分出的不同强、弱含水层段或相对隔水层段。 含水岩组：指具有统一的水力联系和一定的水化学特征的多层含水层的空间组合。蓄三节：地下水的运动（饱水带） 饱水带：地下水面以下为饱水带，饱水带岩石空隙全部为液态水所充满，既有重力水乂有结合水。 水头：渗流场中某一点位置至基准面的高度乙称为位置水头；该点压强的液柱高度 ,称为压强水头；二者之和称为测压水头 水力坡度匸水力坡度为沿渗透途径水头损失与相应渗透长度的比值。 渗透：地下水在岩石空隙中的运动称为渗透。 渗流：不考虑渗流途径的迂回曲折，不考虑岩层的颗粒骨架，假想地下水充满整个岩石空间并只向整体水流方向流动的水流称为渗流。
东华理工学院水文地质学基础期末考试试题B 若想免费下载该文档： 登录https://www.doczj.com/doc/508801044.html, －＞论坛－＞文档下载区－＞（搜索想要的文档） 一、概念题（20分） 1、 结合水 岩土空隙中，离固相颗粒表面较近，受静电引力较大，不能在自身重力作用下运动的地下水。2、 孔隙水 赋存于松散岩石孔隙中的地下水。 3、 贮水系数 单位面积承压含水层饱水岩石柱体，水位上升/下降一个单位，储存/释放的水的体积。 4、 隔水层 不能够透过并给出相当数量水的岩层。 5、 承压水 充满于两个隔水层之间含水层中的地下水。 6、 稳定流 地下水的水质、水量各要素不随时间变化的状况。 7、 地下水均衡 均衡区在均衡期内，地下水的水质/水量的收支之差等于储存量的变化。
8、 沉积水 包括沉积作用水（软泥水）与沉积成因水（软泥水的进一步演化），前者指存在于沉积物堆积时期水底软泥中的水，后者又包括同生沉积水与后生沉积水。同生沉积水指与岩层同时沉积形成并一直保留于其中的地下水，后生沉积水指沉积岩形成过程中，由相邻岩层挤压而来的水。 9、 降水入渗系数 降水中真正入渗补给地下水的份额。 10、下降泉 潜水补给形成的泉。 二、填空题（20分） 1、取潜水面为基准，饱水带潜水面处的水位是0 ；若包气带支持毛细水的弯液面恰好位于潜水面处，则弯液面处的水位是-hc ；当支持毛细水弯液面上升到最大毛 细上升高度（hc）处时，弯液面处的水位是0 。 2、毛细现象的产生与表面张力和液体对固相表面的湿润有关。 3、据补给泉的含水层性质，泉分为上升泉、下降泉两类。 4、据排泄方式与水交替程度，潜水可分为蒸发型、径流型、 弱径流型三种动态类型；深部承压水的动态类型为径流型。 5、动态与均衡的关系为：动态是均衡的外部表现，均衡是动态的内在原因。 6、地下水流动系统概念的提出完成了对渗流场、水化学场、水温场三场的统一。 7、在干旱半干旱气候山间堆积盆地地区，潜水的水化学分带最为完整。 8、承压水形成自流井受控于地质构造，而潜水形成自流井受控于地形。 9、裂隙含水系统大多呈带状或脉状分布，其由大裂隙、中裂隙、 小裂隙三种级次的裂隙构成。 10、我国南北方岩溶差异的主要原因在于气候、岩性、