中国地质大学（北京）
2012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： 824
一、解释请解释下列各组名词，并说明他们的异同与关系（每条10分，共60分）。
1.给水度与储水系数； 2. 渗透系数与渗透率；
3.地下水的渗透流速和实际流速； 4.地下水动态与地下水均衡； 5. 含水层与隔水层；
6. 地下水补给资源量与允许开采量。 二、简述题（共4题，每题15分，共60分）
1. 试比较潜水与承压水的不同；
2. 比较降水补给和河流补给的潜水含水层，两者地下水位动态的特征； 3. 简述包气带研究的重要性；
4. 简述冲洪积扇的水文地质及水化学特征。 三、论述题（30分）
试论述地下水过量开采引起地面沉降的机理，举例说明我国哪些地区已产生严重的地面沉降？造成了哪些危害和损失？
命题组长（签名）：
命题组成员（签名）：
2011年11月25日
参考答案和评分标准
一、解释请解释下列各组名词，并说明他们的异同与关系（每条10分，共60分）。
1.给水度与储水系数。
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；
储水系数：是指承压含水层的测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位面积的含水层在整个含水层厚度上释出（或储存）水的体积；
异同与关系：两者都是表征含水层（介质）释水量大小的水文地质参数，但两者的释水机理不同，给水度为重力释水，主要用于潜水含水层之中；储水系数为弹性释水，为测压水头变化引起水的弹性释放和骨架的变性，用于承压含水层之中。
2. 渗透系数与渗透率。
渗透系数：定量描述岩石渗透能力的参数，在数值上等于水力梯度为1时的渗透速度（量纲LT-1）；
渗透率：在一定压差下，岩石允许液体通过的能力称之为渗透性，单位为达西或毫达西（量纲L2）；
异同与关系：两者均表示岩石的渗透能力，但前者与流体的性质有关，而后者仅仅与岩石性质有关，两者但单位也不相同，两者有定量换算公式。
3.地下水的渗透流速和实际流速。
渗透速度：是地下水在多孔介质中的一种假想速度，其过水断面包括了固体颗粒和空隙所占据的面积；
实际流速：由于多孔介质通道的复杂性，水质点在其中流动的流速、方向有很大差异，实际流速是指水质点在多孔介质空隙中的实际平均流速；
异同与关系：两者关系为：u=v/ne，式中，v-渗透速度；u-实际流速；ne-多孔介质的有效孔隙度；
4.地下水动态与地下水均衡。
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。
异同与关系：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。 5. 含水层与隔水层；
含水层：是指能够透过并给出想当数量水的岩层。
隔水层：不能透过与给出水量，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。 异同与关系：含水层和隔水层的概念是相对的，渗透性相同的岩层，在不同的地段、针对不同的问题，可能其定义也不同。
6. 地下水补给资源量与允许开采量。
补给资源：是水循环过程中通过各种途径进入到含水系统或含水层的水量，其特点是经常与外界交换、可以恢复再生，从多年平均的角度看，为地下水多年平均年补给量。
允许开采量：在一定的经济、技术条件下，能从某一地下水系统（水文地质单元）中可持续地、不至于引起不良结果的最大可抽取的地下水量，这些不良结果包括地下水位持续下降、地面沉降、土地荒漠化、水质恶化等。
异同与关系：补给资源是允许开采量的保证，也是地下水允许开采量评价的基础。通常情况下，地下水允许开采量小于补给资源量。
评分标准：每题中的两个概念解释各3分，异同与关系论述4分。 二、简述题（共4题，每题15分，共60分） 1.试比较潜水与承压水的不同；
（1）潜水、承压水的定义（4分）：饱水带中的一个具有自由水面的含水层中的水称作潜水；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。
（2）水力条件的不同（5分）：潜水面为一自由水面；靠重力作用由高水位向低水位流动；承压含水层顶板承受水头压力，无自由水面，地下水有压力高处向压力地处运动；水位是虚拟水位；
（3）地下水补径排条件的不同（6）：潜水的分布区与补给区一致；积极参与水循环，地下水位动态受降水、水文等因素影响大，易受地表污染源的污染；承压水的补给区与承压区的分布范围一般不一致，一般参与水循环不积极，地下水动态变化滞缓，不易受地表污染源的污染。
2. 比较降水补给和河流补给的潜水含水层，两者地下水位动态的特征。
（1）降水的面状补给特点及影响因素（8分）：由于降水在整个潜水含水层分布面积上都能直接接受补给，因此，当接受降水补给后表现为在补给区域范围内均可引起地下水位的抬升。既与河流补给不同，具有面状补给的特点。地下水位响应程度（滤波和滞后性、水位上升高度）与降水补给强度、含水层的渗透性、包气带厚度与岩性有关，具有季节及多年变化的特点。
（2）河流补给水位变化特点以及影响范围等（7分）：地表水体补给地下水而引起地下水位抬升时，具有随着远离河流，水位变幅减小，发生变化的时间滞后的特点。河水对地下水动态的影响一般为数百米至数公里，此范围以外，主要受气候因素的影响。河岸及含水层的渗透性越强，地下水位响应的时间滞后和延迟愈小；含水层给水度愈大，波形愈平缓。
3. 简述包气带研究的重要性。
（1）概念（4分）：地表以下一定深度，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面以上称为包气带，包气带水主要存在形式是结合水、毛细水、气态水、重力水。
（2）包气带水分运移特征（4分）：包气带水来源于大气降水的入渗，地表水体的渗漏，由地下水面通过毛细上升输送的水，以及地下水蒸发形成的气态水。包气带的赋存与运移受毛细力与重力的共同影响。重力使水分下移；毛细力则将水分输向空隙细小与含水量较低的部位，在蒸发影响下，毛细力常常将水分由包气带下部输向上部。包气带的含水量及其水盐运动受气象因素影响极为显著。
（3）研究包气带水分运移的重要性（7分）：包气带是饱水带与大气圈、地表水圈
联系必经的通道。饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给，又通过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈。包气带岩性、厚度、土壤含水量等因素直接影响到降水对饱和带水补给的强度和大小，而一旦包气带遭受污染，又会对饱水带水质产生影响。因此，研究包气带水盐的形成及其运动规律对阐明饱水带水的形成具有重要意义。 4.简述冲洪积扇的水文地质及水化学特征。
（1）潜水深埋带，或盐分溶滤带(5分)：主要补给区、埋藏深、透水性好、径流强烈；蒸发弱、溶滤强、低矿化度，水化学类型一般为HCO3—Ca；
（2）溢出带或盐分过路带(5分)：颗粒变细、透水性变差、径流受阻、埋深变浅；径流途径加长、蒸发加强、矿化度增高，水化学类型一般为SO4—MgCa；
（3）潜水下沉带或盐分堆积带(5分)：岩性变细、埋深略增大、蒸发成主要排泄方式；矿化度增大，在干旱地带常发生盐渍化，水化学类型一般为Cl—Na。
三、论述题（30分）
试论述地下水过量开采引起地面沉降的机理，举例说明我国哪些地区已产生严重的地面沉降？造成了哪些危害和损失？
（1）运用太沙基有效应力原理解释抽水引起地面沉降的机理（20分）。
有效应力原理是用指作用在所研究的单元面积上的总应力P为该单元之上松散岩石骨架与水的重量之和，水所承受的应力相当于孔隙水压力?，实际作用于砂层骨架上的应力，称作有效应力Pz，则有：
