地下水资源勘察

1地下水资源勘察绪言水是人类赖以生存、社会发展不可缺少的资源，按其分布的空间可分为大气水资源（即大气降水）、地表水资源（即江河湖海等地表水）和地下水资源（即储存于地表以下岩土空隙中的水）。地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总称。地下水资源是水资源的重要组成部分，是生产生活用水的主要来源。为了使地下水资源得到合理的开发、利用，充分发挥其资源优势，必须进行地下水资源勘察和评价。一、地下水资源勘察的任务和要求（一）地下水资源勘察的任务地下水资源勘察的基本任务是综合运用不同的勘探方法，按着一定的勘察程序和勘察阶段，调查研究勘察区的水文地质条件，分析评价地下水资源的分布及其质量、数量特征，提出开采利用建议；预测可能引发的环境地质问题，提出防治对策建议。根据具体的勘察目的，又可分为区域性地下水资源勘察、水源地地下水资源勘察和专门性地下水资源勘察。（二）地下水资源勘察范围地下水资源的勘察范围应根据勘察阶段和勘察目的以及地下水资源评价的要求确定，一般条件下应包括一个相对完整的水文地质单元。（三）地下水资源勘察阶段的划分根据《地下水资源勘察规范》SL454-2010的规定，地下水资源勘察划分为普查、初勘、详勘、开采四个阶段。（四）地下水资源勘察的基本工作内容地下水资源勘察的基本工作内容包括气象水文调查、基础地质调查、水文地质调查、勘探试验、地下水动态观测、地下水资源评价等。二、地下水资源勘察的主要技术方法（一）水文地质测绘水文地质测绘是地下水资源勘察的重要基础方法。通过水文地质测绘可以全面了解勘察区地形地貌、地层岩性、地质构造、以及水文、气象条件。通过对测绘资料的综合分析研究，揭示地下水的形成、分布与富集规律，初步查明勘察区的水文地质条件，对地下水资源的分布状况作出初步评价，同时为进一步布置勘探工作提供依据。1、水文地质测绘的主要内容1）水文、气象调查降水是地下水主要补给源。地表水与地下水之间存在着密切的水力联系，它们控制了地下水的补给与排泄条件，并影响地下水的动态特征，也是水资源综合利用的重要条件。因此，应进行水文、气象调查。2）地貌、第四纪地质调查地形、地貌特征是内外营力综合作用的结果，它反映了地质构造与近代沉积物之间的内在成因联系，控制着地下水的埋藏分布与补给排泄。第四纪沉积物是地下水分布储存的主要场所。因此，是水文地质测绘的重要内容。主要包括：3）地层调查2地层岩性是地下水赋存、运动的介质。地层的成因、分布特征及岩石的性质、特征与含水层的分布及富水性有着直接的关系。因此，在水文地质测绘中要重视对地层岩性，特别是含水地层和岩石含水性的调查研究。4）地质构造调查地质构造对地下水的埋藏、分布、运移和富集有着控制性的影响，大的构造体系控制着区域水文地质条件。因此要进行地质构造调查。5）地下水露头调查。地下水露头（泉、井）是认识地下水及其含水层的“窗口”。因此水文地质测绘要注意对地下水露头的调查。6）地表水体调查在自然界水循环中地表水（河流、湖泊、渠道、水库等）和地下水之间经常发生联系而互相转化，查明它们之间的转化条件和转化关系，对阐明地下水资源的开采条件，进行地下水资源评价是十分必要的。7）水质调查。水质是评价地下水质量的依据，是水文地质测绘的主要内容。8）地植物调查地植物即水文地质指示植物。利用地植物寻找地下水，判明地下水的某些特征，在干旱、半干旱地区和滨海平原地区，往往有较好的效果。9）地下水开采利用现状调查地下水开采利用现状调查对评价地下水的储存量、可开采量具有直接意义。10）与地下水有关的环境地质问题调查。地下水是导致许多环境地质问题的重要因素，不合理的地下水开采可能引发环境地质问题。2、不同地区水文地质测绘的重点1）山前冲洪积扇地区应重点调查上游山区与冲洪积扇的接触性质、洪积扇的边界、规模、岩性组成以及下游地下水溢出带的位置、溢出量等。2）山间河谷及冲洪积平原地区，河谷阶地与古河道是其调查的重点。3）滨海地区查明咸淡水的分布范围及其彼此间的关系，寻找淡水透镜体是测绘的主要任务。4）黄土地区应重点调查黄土地貌形态特征和黄土地层岩性结构特征，分析地下水的赋存条件。5）沙漠地区测绘应查明河道（近代河道与古河道）、潜蚀洼地和砂丘、草滩、湖岸、天然堤等的分布及其与地下淡水层的分布关系；调查喜水植物的分布与地下水埋藏深度及和化学成分的关系等。6）基岩山区。（1）碎屑岩分布区；（2）可溶岩分布区；（3）岩浆岩与变质岩分布区。4、遥感技术在水文地质测绘中的应用1）水文地质遥感工作流程和内容；2）水文地质遥感的类型及方法；3）遥感影像资料的选用；4）遥感图像的解译：（1）遥感图像解译的基本方法；（2）遥感图像水文地质判译的基本要求。5）我国水文地质测绘遥感影像资料的应用。（1）多波段卫星象片和普通航片的应用；（2）红外成像的应用。5、同位素技术在水文地质测绘中的应用1）利用稳定同位素2H——18O判别地下水的成因与补给源，查明地表水与地下水的补、排关系及含水层之间的越流问题。2）利用放射性同位素3H和14C测定地下水的年龄。3）利用放射性同位素3H、51Cr、60Co、82Br、131l、137Cs等，确定岩溶通道的分布与连通情况，测定地下水流速，测定包气带中水分的运移，估算入渗补给率；在井、孔中测定水文地质参数等。3（二）水文地质物探1.水文地质物探的作用：2.常用物探方法及其适用条件与应用范围目前比较成熟的水文物探方法，主要有直流电法勘探（自然电场法、电剖面法、高密度电法、电测法、激发极化法）、电磁法勘探（瞬变电磁法、地质雷达、大地电测深法）、地震勘探（折射波法、反射波法）、声波探测、放射性勘探、测井等等。3.水文地质人员的任务：（三）水文地质钻探水文地质钻探是地下水资源勘察的重要手段，通过钻探可以更直接的了解含水层的埋藏深度、厚度、岩性、分布情况、水位和水质等，并验证测绘与物探的成果；利用钻井进行抽水试验、注水试验，从而确定含水层的富水性和水文地质参数。水文地质钻探工作布置：1）水文地质钻探工作布置的一般要求2）不同地区钻孔布置的具体要求：（1）山前冲洪积扇地区；（2）山间河谷地区；（3）冲洪积平原地区；（4）滨海地区；（5）基岩地区：①构造裂隙发育地段。②碎屑岩分布区。③岩浆岩、变质岩分布区。④玄武岩分布区。⑤可溶岩地区。（四）抽水试验抽水试验是水文地质勘察中的重要环节。抽水试验的主要目的是测定含水层的水文地质参数，同时，利用抽水试验对勘察区局部或整体渗流场的人工激发形成人工降深场，揭示水文地质条件，为资源评价及取水构筑物设计提供依据。1、抽水试验的主要任务2、抽水试验的类型和方法选择1）类型：（1）单孔抽水试验。（2）多孔抽水试验。（3）群孔干扰抽水试验。（4）试验性开采抽水。（5）稳定流抽水试验。（6）非稳定流抽水试验。2）方法选择：（1）普查阶段；（2）初勘、详勘阶段；（3）专门性试验；（4）完整孔、非完整孔抽水试验；（5）分段抽水试验；（6）分层抽水试验；（7）大流量、大降深群孔抽水试验。3.抽水试验的技术要求1）一般要求（1）抽水孔的布置：①抽水孔的布置，应根据勘察阶段，地质、水文地质条件和地下水资源评价方法等多因素确定。②为求取水文地质参数抽水孔的布置；③为查明含水层边界性质、边界补给量抽水孔的布置；④探采结合孔的布置；⑤抽水孔占勘探孔（不包括观测孔）总数的百分比（%），宜不少于50%。（2）观测孔的布置：①观测孔布置的意义；②观测孔的布置。③观测与测量。42）稳定流抽水试验的要求（1）降深；（2）出水量；（3）动水位和出水量的观测。（4）稳定标准和延续时间。3）非稳定流抽水试验的要求（1）降深与出水量。（2）动水位和出水量观测。（3）延续时间，延续时间应按水位下降与时间[s（或Δh2）—lgt]关系曲线确定。4）群孔干扰抽水试验的要求：5）开采性抽水试验的要求；4.现场观测、记录和取样4、现场观测、记录和取样5、试验资料整理1）现场资料整理根据抽水试验资料绘制出的Q—S曲线，常有以下几种形式，如图2所示。曲线Ⅰ——一般情况下表明地下水具有承压性，因承压水符合直线渗透规律。曲线Ⅱ——一般情况下表明地下水是没有承压性的潜水，符合抛物线渗透规律。曲线Ⅲ——表明地下水源不足，没有充足的补给来源，抽水时主要消耗的是地下水的固定储存量。曲线Ⅳ——表明抽水试验时，测量中有错误或洗井工作未做好，致使单位出水量在抽水过程中逐渐增大。这种资料不能应用，必须重新进行抽水试验。2）室内资料整理（1）绘制各种综合图表。（2）计算水文地质参数。（3）编写抽水试验报告。56（五）地下水动态观测地下水动态是指地下水的水位、水量、水温及水质（化学成分和气体成分）在各种因素综合影响下随着时间而有规律的变化。1、地下水动态观测的意义2、地下水动态观测的内容和要求：地下水观测的内容包括测定地下水的水位、水温、泉的涌水量、采取水样测定地下水化学成分的变化。三、地下水资源评价对地下水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件做出科学的、全面的分析和估计，称为地下水资源评价。进行地下水资源量的评价时，应计算、确定允许开采量，分析开采条件下截获的补给量和夺取的补给量以及溢出与蒸发的减量（排泄量），分析开采动态类型、论证在整个开采期内开采和补给的平衡。据气象、水文多年观测资料，论证开采量的保证程度，预报区域动水位情况，分析地下水开采后可能对环境产生的不良影响。（一）地下水资源的特点1.可恢复性；2.调节性；3.转化性。（二）地下水资源分类1、补给量。补给量是指在天然状态下或在人工开采条件下，在单位时间内由大气降水和地表水体渗入、相邻含水层径流流入、越流补给及人工补给等流入含水层的水量。按补给量的形成条件又可分为天然补给量和开采补给量。2、储存量。储存量是指储存于含水层内重力水体积，根据含水层埋藏条件的不同，又分为容积储存量和弹性储存量。3、排泄开采量。排泄开采量是指从含水层的补给区到排泄区的整个范围内地下水总的减少量。按照排泄消耗的形式可分为天然排泄量、开采排泄量和人工开采量。人工开采量可分为实际开采量和允许开采量。（1）实际开采量是指在一定技术条件下，采用各种抽水设备从含水层中实际取出的地下水量。（2）允许开采量是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温变化在允许范围内，不影响已建水源地正常开采，不发生危害性的环境地质问题并符合现行规定的前提下，从水文地质单元或水源地范围内能够取得的地下水资源。（三）地下水资源评价的原则1.三水转化、相互联系的原则；2.以丰补欠、调节平衡的原则；3.水质、水量统一评价的原则；4.充分考虑环境地质问题的原则。（四）地下水资源评价的基本要求：（五）水文地质参数的确定水文地质参数是表征含水层性质特征及地下水资源评价计算的重要参数，其数值大小是含水层各种性能的综合反映。常采用的水文地质数有渗透系数、导水系数、释水系数、给水度、降雨入渗系数、影响半径、压力传导系数、越流系数等。1、渗透系数。渗透系数（K）是表示含水层渗透性能的参数。2、导水系数（T）。导水系数（T）是表示含水层导水能力大小的参数，其数值为含水层的渗透系数与厚度的乘积。3、给水度（μ）。给水度（μ）是表示潜水含水层给水能力的参数。即饱水岩土在重力作用下，可自由流出的最大水体积与整个岩土体积之比值。4、储水系数（μ*）。储水系数（μ*）是指单位面积的承压含水层柱体，在水头降低1m7时，释放的水体与柱体体积之比值。表示承压含水层的弹性释放能力的参数，也称释水系数。5、降水入渗系数（α）。降水入渗系数（α）是降水入渗量与降水量的比值。降水入渗系数α的经验值名称α名称α黏土0.01~0.02半坚硬岩石（裂隙较少）0.10~0.15粉质黏土、粉土0.02~0.05裂隙岩石（裂隙率中等）0.15~0.18粉砂0.05~0.08裂隙岩石（裂隙率较大）0.18~0.20细砂0.08~0.12裂隙岩石（裂隙率大）0.20~0.25中砂0.12~0.18岩溶化极弱的灰岩0.01~0.10粗砂0.18~0.24岩溶化较弱的灰岩0.1