水文地质学课程实验指导书.docx

《水文地质学》课堂实验/实践指导书

课程中文名称：水文地质学

课程英文名称：Hydrogeology

课程编号：021060110

适用专业：新能源科学与工程

学时数：总学时32，理论28，实验4

学分数：2

课程类别：专业课程

应开课学期：第三学期

实验/实践一：承压水模拟演示实验

实验/实践类型：操作型实验学时：2学时

实验要求：培养观察、分析和动手能力

一、实验/实践目的

建立对承压水的补给、排泄和径流的感性认识，熟悉与承压水有关的基本概念。

二、实验/实践内容

1.分析承压含水层补给与排泄的关系。

2.观察抽水、注水条件下，承压水压力面的特怔。

3.观察各种条件下，承压水流线的特征。

4.观测天然条件下泉流量的衰减曲线。

三、仪器设备

1.承压水演示仪（图1）的主要部件有：

（1）槽体：内盛白色石英均质砂，模拟含水层。

（2）稳水箱，模拟河水。

（3）模拟观测孔及井（抽水或注水)。

（4）测压（示踪）点、测压管架及示踪剂注入装置。

2.用品有

（1）量筒二个（200ml、500ml）

（2）秒表一个。

（3）小钢尺一把。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

采用分析讨论问题与观察模拟现象相结合的方式进行。

1.熟悉承压水模拟演示仪的装置与功能。

2.抬髙上游水箱水位补给承压含水层，保持水箱水位稳定，待测压水位稳定后，测定各点水头及泉流量（若在上游水箱中放入示踪剂，可观察渗透途径）。在示意剖面图上绘出承压含水层的测压水位线，分析计算结果与讨论结果是否一致。计算该演示仪内的石英砂的渗透系数（K)。

3.分别两次降低补给区河水位，但仍补给含水层，待稳定后，分别测定各点水头及泉流量，看它们有何特征？

4.在定水头补给的条件下（保持水箱水位不变)，对b井进行抽水（或注水)，待稳定后，测定泉流量及抽水井水量并观察降落漏斗（或反降落漏斗）的形成。同时注入示踪剂，观察某浓线特征。

5.停止b井抽水（或注水)，上游水箱停止供水，词时用秒表及量筒配合测定泉流量随时间的变化。

五、实验/实践结果处理

本实验主要是通过对演示实验的观察，加深理解与承压水有关的基本概念。

六、实验/实践注意事项

1．实验报告撰写上要求包含实验目的、实验内容、实验步骤以及实验数据处理过程。

2．要注意实验过程中的用水、用电安全；

七、预习与思考题

1．从补给区到排泄区，水力坡度有何变化？为什么？

2．泉流量的大小取决于哪些因崇？

3.在定水头补给的条件下（保持水箱水位不变,如果b井抽水，泉流量的减少量与抽水井水量是否相等？为什么？

4.分析泉流量衰减规律及影响泉流量动态的因素。

5.在b井抽水或注水时，承压水压力面也形成降落漏斗或反降落漏斗，但在注入示踪剂后，承压水的流线有何变化？为什么？

实验/实践二：土壤渗吸实验

实验/实践类型：操作型实验学时：2学时

实验要求：培养观察、分析和动手能力

一、实验/实践目的

1.通过稳定流条件下的渗透实验，进一步加深理解线性渗透定律——达西定律.

2.加深理解滲透速度（V）、水力坡度（I）、渗透系数（K）之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数（K）的方法。

二、实验/实践内容

1.了解达西渗透实验装罝（见图2)。

2.验证达西渗透定律。

3.测定不同试样的渗透系数。

三、仪器设备

1.达西仪装置

2.量筒（500mL）一个

3.秒表

4.捣棒

5.试样：①砾石（粒径5-10mm）；②砂（粒径0.6-0.9mm）；

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

在岩石空隙中，由于水头差的作用，水将沿着岩石的空隙运动.由于空隙的大小不同，水在其中运动的规律也不相同。实践证明，在自然界绝大多数情况下，地下水在岩石空隙中的运动服从线性渗透定律。单位时间内通过过水断面的流量为：

Q=K?S?

式中：

Q——渗透流量

K-渗透系数（m3?d-1或cm3?s-1）

S-过水断面面积（m2或cm2）

h—上、下游过水断面的水头差（m或cm);

L-渗透途径的长度（m或cm)i

I-水力坡度。

利用该实验可验证线性渗透定律：Q=K?S?I或V=KI，其主要内容为：流量Q或渗透速度V）与水力坡度I的一次方成正比。在实验时多次调整水力坡度（改变水头），看其流量Q（或渗透速度V）的变化是否与水力坡度成一次方的正比关某。

实验时，可直接测定流量Q，过水断面面积S和水力坡度I，从而可求出渗透系数K=Q/I?S。

五、实验/实践结果处理

根据实验测定的各项参数，利用达西定律计算介质的渗透率。

六、实验/实践注意事项

1．实验报告撰写上要求包含实验目的、实验内容、实验步骤以及实验数据处理过程。

2．要注意实验过程中的用水、用电安全；

七、预