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1、第四章第四章 复习思考题参考答案复习思考题参考答案地下水动力学地下水动力学1.1.有的文献认为：在水平方向无限延伸的含水层中一井孔流量保持有的文献认为：在水平方向无限延伸的含水层中一井孔流量保持不变地抽水，经过相当长时间以后，漏斗的扩展速度逐渐减小，最不变地抽水，经过相当长时间以后，漏斗的扩展速度逐渐减小，最后趋于零状态而达到稳定状态。对此观点，读者有何评论？后趋于零状态而达到稳定状态。对此观点，读者有何评论？上述观点是错误的。在水平方向无限延伸的含水层中一井孔流上述观点是错误的。在水平方向无限延伸的含水层中一井孔流量保持不变地抽水。井孔抽取的水始终是含水层的储存量，而量保持不变地抽水。井孔抽
2、取的水始终是含水层的储存量，而此情此情况下不可能形成稳定流。虽然抽水相当长时间以后，漏斗扩展的速况下不可能形成稳定流。虽然抽水相当长时间以后，漏斗扩展的速度将越来越慢，各观测点的水位降深变得如此地小，以至对于一个度将越来越慢，各观测点的水位降深变得如此地小，以至对于一个比较短的时间间隔来说观测不到明显的水位下降，这种情况下称为比较短的时间间隔来说观测不到明显的水位下降，这种情况下称为似稳定状态，实际上此时不是真正的稳定运动，如延长观测的时间似稳定状态，实际上此时不是真正的稳定运动，如延长观测的时间间隔，仍能看到降深间隔，仍能看到降深s s在缓慢增加。在缓慢增加。2.2.有文献认为：在存在降雨入
3、渗补给面积很大的地区有文献认为：在存在降雨入渗补给面积很大的地区(可视为等强度入渗补给可视为等强度入渗补给)，一井孔作定流量抽水试验，一井孔作定流量抽水试验，经一定时间后可以形成稳定井流，读者对此有何评论经一定时间后可以形成稳定井流，读者对此有何评论？如果井孔的抽水量等于降雨量，且这个地区无其如果井孔的抽水量等于降雨量，且这个地区无其它补排，则可形成稳定井流。它补排，则可形成稳定井流。3.3.有文献将裘布依方程有文献将裘布依方程4-1-14-1-1中中h h0 0称为称为“初始水位初始水位”。严格地说，这种叫法合适吗？为什么？。严格地说，这种叫法合适吗？为什么？严格地说，这种叫法不合适。严格地
4、说，这种叫法不合适。h h0 0为圆柱型含为圆柱型含水层外边界处的水位，是一常量；而初始水位可水层外边界处的水位，是一常量；而初始水位可等于等于h h0 0，可小于或大于，可小于或大于h h0 0。因此，。因此，h h0 0不是初始水不是初始水位。位。4.4.甲认为：对于裘布依模型，当井中水位甲认为：对于裘布依模型，当井中水位h hw w00时，井的涌水量时，井的涌水量Q Q到达最大值到达最大值Q Qmaxmax。乙批评甲的观点，认为：当。乙批评甲的观点，认为：当h hw w00时，井壁处的时，井壁处的过水断面面积过水断面面积A=0A=0，而，而K K是有限值，对于无压流水力坡度的最大值是有限
5、值，对于无压流水力坡度的最大值为为1 1，因此按达西定律此时的，因此按达西定律此时的Q=0Q=0，而不是，而不是QQQQmaxmax。对此，读者有。对此，读者有何评论？何评论？甲的观点是正确的。甲的观点是正确的。乙的观点是错误的，乙的观点是错误的，他没有考虑水跃现象，即井壁水位他没有考虑水跃现象，即井壁水位hshs也也趋向于零，则渗流断面趋向于零，则渗流断面A A变为零，这样显然流量也等于零。这在变为零，这样显然流量也等于零。这在理论上是说不通的，与事实也不符合。理论上是说不通的，与事实也不符合。5.5.有文献认为：影响半径有文献认为：影响半径R R是含水层的水文地质参数是含水层的水文地质参数
6、(如同渗透系如同渗透系数数K K一样一样)。读者如何认识。读者如何认识。影响半径影响半径R R不是含水层的水文地质参数。不是含水层的水文地质参数。齐姆认为：在水平方向无限延伸的含水层中的齐姆认为：在水平方向无限延伸的含水层中的R R值可以近似值可以近似取为从抽水井中心到实际观测上观测不出地下水位下降处的水平取为从抽水井中心到实际观测上观测不出地下水位下降处的水平距离，这样就引出了距离，这样就引出了“影响半径影响半径”的概念。他认为用影响半径来的概念。他认为用影响半径来代替裘布依提出的圆柱形含水层的补给半径进行计算不会带来严代替裘布依提出的圆柱形含水层的补给半径进行计算不会带来严重的误差。从而，
7、长期以来，使得裘布依模型与齐姆的影响半径重的误差。从而，长期以来，使得裘布依模型与齐姆的影响半径模型相混淆，将无界含水层用一个所谓模型相混淆，将无界含水层用一个所谓“影响半径影响半径R”R”来表达裘来表达裘布依模型，误认为这两个模型是等价的，导致地下水资源评价概布依模型，误认为这两个模型是等价的，导致地下水资源评价概念上和方法的错误。念上和方法的错误。虽然抽水相当长时间以后，漏斗扩展的虽然抽水相当长时间以后，漏斗扩展的速度将越来越慢，各观测点的水位降深变得速度将越来越慢，各观测点的水位降深变得如此地小，以至对于一个比较短的时间间隔如此地小，以至对于一个比较短的时间间隔来说观测不到明显的水位下降
8、，实际上此时来说观测不到明显的水位下降，实际上此时不是真正的稳定运动，如延长观测的时间间不是真正的稳定运动，如延长观测的时间间隔，仍能看到降深隔，仍能看到降深s s在缓慢增加。在缓慢增加。.对于图对于图4-1-54-1-5，当抽水量比较大时，致使抽水井中，当抽水量比较大时，致使抽水井中的水位的水位HwHw降至隔水底板底面之下而形成承压降至隔水底板底面之下而形成承压-无压稳无压稳定井流，试写出其定井流，试写出其涌水量方程：涌水量方程：水头线方程：水头线方程：7.7.何谓水跃？承压水井流是否出现水跃？为什么？何谓水跃？承压水井流是否出现水跃？为什么？图图4-1-3 4-1-3 水跃水跃 .Koze
9、ny.Kozeny在实验室砂槽在实验室砂槽中进行井流模拟试验时发现，中进行井流模拟试验时发现，只有当井中水位降低非常小时，只有当井中水位降低非常小时，井中水位才与井壁水位基本一井中水位才与井壁水位基本一致；当井中水位降低非常比较致；当井中水位降低非常比较大时，井中水位明显地低于井大时，井中水位明显地低于井壁水位，这种现象称之为水跃壁水位，这种现象称之为水跃(图图4-1-3)4-1-3)。井壁水位与井中。井壁水位与井中水位之差，称为水跃值。水位之差，称为水跃值。承压水井流中不会出现水跃现象。因为，承压水井流中不会出现水跃现象。因为，在承压水井附近，水的流线是为指向井中心的在承压水井附近，水的流线
10、是为指向井中心的放射状直线，等水头面为以井为中心的同心圆放射状直线，等水头面为以井为中心的同心圆柱面，等水头面与过水断面是一致。通过距井柱面，等水头面与过水断面是一致。通过距井轴不同距离的过水断面的流量处处相等。也就轴不同距离的过水断面的流量处处相等。也就是说，井壁与井中存在水头差。所以承压水井是说，井壁与井中存在水头差。所以承压水井流中不会出现水跃现象。流中不会出现水跃现象。水跃产生的原因水跃产生的原因 当井中水位当井中水位h hw w趋于零时，若趋于零时，若无水跃，即井壁水位无水跃，即井壁水位h hs s也趋向于也趋向于零，则渗流断面零，则渗流断面A A变为零，这样显变为零，这样显然流量也
11、等于零。这在理论上是然流量也等于零。这在理论上是说不通的，与事实也不符合说不通的，与事实也不符合(图图4-4-附附-1)-1)。由于潜水井的流线在抽水井附近是弯曲的由于潜水井的流线在抽水井附近是弯曲的(图图4-4-附附-1)-1)，通过浸，通过浸润曲线与井壁的交点润曲线与井壁的交点A A作等水头线，若抽水时不产生水跃，即井内和作等水头线，若抽水时不产生水跃，即井内和井壁上的水位是同一水头值，这样，通过井壁上的水位是同一水头值，这样，通过A A点的水头线与井壁之间的点的水头线与井壁之间的地下水就不能流动，这显然与前提地下水就不能流动，这显然与前提地下水流入井并不符合。为地下水流入井并不符合。为了使得地下水能流入井，井壁水位必须高于井中水位。了使得地下水能流入井，井壁水位必须高于井中水位。图图4-4-附附-1-1 水跃产生原因分析水跃产生原因分析