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1、 水文地质学基础 实验实习讲义 梁杏 郭会荣修编 中国地质大学环境学院中国地质大学环境学院 二六年四月二六年四月 前前 言言 水文地质学的基本概念与原理，从字面上理解并不困难，但是，深入掌握并灵活 运用，颇不容易。这是因为初学者对地下水缺乏感性认识，同时，课程本身具有综合 性，只有结合实际问题进行分析才能深入理解。 当今科技发展迅猛，仅仅记住今天的知识而不深刻把握其实质，到了明天，就不 可能成为一个胜任的科技工作者。 基于上述两方面的考虑，近年来，我们改进了实验仪器，大力加强了室内实践环 节。实验实习课时由原来占课程总学时的 20左右，增加到 40左右。从教学实线结 果看，这样做有利于提高学生
2、分析与解决问题的能力。 实验实习具有很大的“流动性” 。只有当教员明确教学目的，了解学生实际情况， 过细地琢磨教案，充分发挥学生的学习积极性，才能取得良好的教学效果。如果学生 只是机械地“照方抓药” ，而不积极动手动脑，上课就会流于形式。因此，师生双方重 视并积极相互配合，是实践课成功的关键。 本讲义适合于水文地质与工程地质专业，以及其它与地下水有关的专业使用。讲 义中包含的内容，远远超过了规定的教学课时所需，这是为了便于不同的使用者选用 以及学生自学时选读。 这本小册子的内容是三十余年来许多同志在教学中累积和改进的结果。在中国地 质大学水文地质教研室水文地质学基础教学小组集体讨论的基础上，汇
3、集长春地 院、西安地院、南京大学地质系等院校实验讲义之精华，由高云福、靳孟贵编写而成。 值此中国地质大学(原北京地质学院、武汉地质学院)成立三十五周年之际，谨以 此作为我们微薄的献礼。 张人权 一九八七年六月二十五日于武昌 在面向 21 世纪专业调整与课程体系改革中， 水文地质学基础课程的学时与内 容均作了较大的变化，为适应改革与调整后的课程安排，我们对“水文地质学基础” 实验与实习内容作了相应的增减与修改。敬请使用本讲义的师生多提意见与建议。 梁杏、郭会荣修编 二一年三月七日 目录目录 实验实验(实习实习)规则规则 实 验 部 分 实验一 孔隙与水1 实验二 达西渗流实验 3 实验三 砂土中
4、水的毛细运动5 实验四 潜水模拟演示 7 实验五 承压水模拟演示10 实验六 地下水流动系统模拟演示11 实 习 部 分 实习一 编制潜水等水位线图17 实习二 编制承压水等水压线图17 实习三 达西定律的物理实质及其应用18 实习四 地下水化学成分形成作用的实例分析20 实习五 岩溶及岩溶水的发育规律21 实习六 读水文地质图 23 附 表 附表一 孔隙与水实验报告表(实验一)25 附表二 达西渗流实验报告表(实验二)26 附表三 砂土中水的毛细上升速度实验报告表(实验三甲) 28 附表四 毛细饱和带水的运移实验报告表(实验三乙)29 附表五 承压水模拟演示实验报告表(实验五)30 附 图
5、附图（一） 实验四 潜水模拟演示用图 31 附图（二） 实验五 承压水模拟演示用图 32 附图（三） 沙河地区潜水等水位线图33 附图（四） 龙泉镇地区中寒武统承压含水层等水压线图34 附图（五） 东王村地区水文地质图351实验(实习)规则实验(实习)规则 1实验(实习)前必须认真预习，明确目的、要求，了解内容、步骤及有关原理、 方法。 2实验(实习)中听从教师指导。认真操作，细心观察，及时记录；积极思考，主 动讨论，培养综合分析问题的能力。 3实验(实习)结束后，按要求整理好仪器和样品。实事求是地整理原始资料，按 时完成并提交实验(实习)报告。 实实 验验 部部 分分 实验一实验一 孔隙与水
6、孔隙与水 一、实验目的一、实验目的 1加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 二、实验内容二、实验内容 1熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 2测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。 三、实验仪器和用品三、实验仪器和用品 1给水度仪(图 1 一 1)。 2十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。 3量筒(25ml)和胶头滴管。 4松散岩石试样：砾石（粒径为 510mm，大小均匀，磨圆好） ；砂（粒径为 0.45mm0.6mm） ；砂砾混合样（指把上述砂样完全充填进砾石样的孔隙中得到的一种 新试样） 。 四、实验室准备工作四、
7、实验室准备工作 1标定透水石的负压值 透水石是用一定直径的砂质颗粒均匀胶结成的多孔板。 透水石的负压值是指在气、 液、固三相介质界面上形成的弯液面产生的附加表面压强。标定方法如下： 首先，饱和透水石并使试样筒底部漏斗充满水（最好用去气水，即通过加热或蒸 馏的方法去掉水中部分气体后的水） 。具体做法是：将试样筒与底部漏斗一起从开关 a 处卸下（见图 1-1） ，浸没于水中并倒置，将漏斗管口与十二指肠减压器抽气管连接， 抽气使透水石饱水，底部漏斗全充满水。用弹簧夹在水中封闭底部漏斗管，倒转试样 筒，将装有水(可以不满)的试样筒放回支架。同时打开 a、b 两开关，在两管口同时流2水的情况下连接塑料管
8、。关闭 a、b 开关，倒去试样筒中剩余的水，将 A 滴定管液面 图 1-1 给水度仪装置图 图 1-2 退水时给水度仪安置示意图 1装样筛； 2筛板； 3试样筒； 4透水石； 1H 为三通管液面到透水石第面的距离； 5固定连接板；6试样筒底部漏斗；7弹簧夹； 2三通管液面 8硬塑料管；9滴管；10三通管 调至零刻度，并与透水石底面水平。 第二步，测定透水石的负压值。打开 a、b 开关，缓慢降低 A 滴定管，同时注意 观测其液面的变化。当滴定管液面突然上升时，立刻关闭 b 开关。此时滴定管液面到 透水石底面的高度就是透水石的负压值。 反复测定几次，选其中最小数值(指绝对值)作为实验仪器所采用的负
9、压值。 2标定试样筒的容积 将试样筒装满水，用量筒或滴定管测出所装水的体积即为试样筒的容积。 （以上两步可以由实验室同志在实验课前做好。 ） 五、实验步骤五、实验步骤 1连接：将试样筒与滴定管装满水，同时打开 a、b 两开关，在两管口同时流水 的情况下连接塑料管。关闭 a、b 开关，倒去试样筒中剩余的水。 2检查：试样筒与滴定管连接之后，检查仪器底部漏斗是否有气泡，如有气泡先 要参照实验室准备工作中第 1 点进行排气，然后重复第 1 步。 3装样：装样前，将 A 滴定管液面调到零刻度，关闭 a、b 开关，用干布把试样 筒内壁擦干(注意不要将干布接触透水石)。装砾石样和砂样时，不用安装装样筛，直
10、3接将试样逐次倒入试样筒并轻振试样筒以保证试样密实，直至与试样筒口平齐。装砂 砾混合样时，先按上述方法把砾石装满，再安装装样筛，将砂样从装样筛中漏入，直 至完全充填砾石样孔隙。 4测定孔隙度 适当抬高滴定管，使其液面略高于试样筒口。打开 a、b 开关(同时用手表计时)， 用 b 开关控制进水速度。试样饱水后立即关闭 b 开关。记下 A 滴定管进水量及饱水累 计时间，填入附表一。进水量(体积)与试样筒容积之比就是这种试样的孔隙度。 5测定给水度 将 A 滴定管加满水并装上三通管。用胶头滴管调整三通管液面（如图 12） 。将 B 滴定管初始刻度调至 100m1 处。同时降低 A、B 滴定管后，打开 b 开关，使从试样中 退出的水沿三通管进入 B 滴定管。退水过程中，三通管液面到透水石底面的距离不得 大于透水石的选用负压值。退水终止后，将退水量和累计退水时间记入表 1。退水量 （体积）与试样体积之比
