02第二章地下水资源调查

第二章地下水资源调查第一节地下水资源调查的目的、任务及工作步骤一、地下水资源调查的目的与任务地下水资源调查又称水文地质调查，其目的是查明天然及人为条件下地下水的形成、赋存和运移特征，地下水水量、水质的变化规律，为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供所需的资料。虽然地下水资源调查的任务，视不同的用途和不同的精度要求而定，但都应查明地下水系统的结构、边界、水动力系统及水化学系统的特征，具体需查明下面3个基本问题：1）地下水的赋存条件。查明含水介质的特征及埋藏分布情况。2）地下水的补给、径流、排泄条件。查明地下水的运动特征及水质、水量变化规律。3）地下水的水文地球化学特征。不仅要查明地下水的化学成分，还要查明地下水化学成分的形成条件。地下水资源调查是一项复杂而重要的工作，其复杂性是由地下水自身特征所确定的。地下水赋存、运动在地下岩石的空隙中，既受地质环境制约又受水循环系统控制，影响因素复杂多变，因此地下水资源调查需要采用种类繁多的调查方法，除采用地质调查方法之外，还要应用各种调查水资源的方法，调查工作十分复杂。地下水资源调查又是一项基础性工作，其成果为国民经济发展规划及工程项目设计提供科学依据，为社会经济可持续发展及生态和环境保护服务，是一项极为重要的工作。这就要求地下水资源调查人员既要掌握地下水的基本理论并具有较高水平的专业知识，又要熟练掌握地下水资源调查的基本方法，还要熟悉一些非专业的技术在地下水资源调查中的应用方法。二、地下水资源调查工作的步骤地下水资源调查工作一般分三步进行，即准备工作、野外工作和室内资料整理工作。（一）准备工作准备工作包括组织准备、技术准备及物资后勤管理工作准备，而其核心是技术准备工作中调查设计书的编写。1．地下水资源调查设计书的定义设计书是调查工作的依据和总体调度方案，是完成地下水资源调查工作的关键环节，在编写设计书之前应充分收集、整理、研究前人资料，如水文、气象、地理、地貌、地质及水文地质等资料，根据现有资料，确定调查区的研究程度，对调查区水文地质条件和存在问题有初步认识。当缺乏资料或资料不足时，应组织有关人员进行现场踏勘，获得编制设计书所需的资料。2．设计书的主要内容第一部分，对调查区已有研究工作的评述和阐述调查区的地质、水文地质条件，内容包括：①调查工作的目的、任务，调查区位置、面积及交通条件，调查阶段和调查工作起止时间；②自然地理及经济地理概况；③已有地质、水文地质研究程度和存在问题；④调查区地质、水文地质条件概述。第二部分，调查工作设计，内容包括：①各项调查工作设计应包括计划使用的调查手段，各项调查工作布置方案，调查工作所依据的主要技术规范，调查工作量及每项工作的主要技术要求。布置调查工作时，既要满足有关规范对工作量定额及工作精度的要求，又要考虑保证完成关键任务（如供水中的地下水资源评价），防止平均使用勘察工程量。②物资设备计划、人员组织分工、经费预算及施工进度计划等。③预期调查工作成果。（二）野外工作野外工作应按照设计书的要求在现场进行各项地下水资源调查。要求调查人员对设计内容及要求有全面的了解，同时要有高度的责任心和严谨的科学态度，应高质量地进行观察、测量，认真进行原始资料的编录，正确绘制野外图件。野外工作中要注意各工种与各工作组之间的协调配合，注意发现问题，要及时总结经验。同时还应注意随着工作进展和资料的积累，丰富和修改原设计，使之更完善、更符合客观实际。（三）室内工作室内工作是将野外调查获得并经过正式验收的各种资料及采集的样品，带回室内进行校核、整理、分析、测试、鉴定，经过综合分析，编制各类成果图件，论证调查区地下水的形成条件、运移规律，对水质水量进行分析计算，探讨解决生产、科研问题的途径和措施，编制出符合设计要求的高质量的图件和报告书。第二节地下水资源调查方法地下水资源是水资源的一部分，由于其埋藏于地下，其调查方法要比水资源调查更复杂。除需要采用一些地表水资源调查方法外，因地下水与地质环境关系密切，还要采用一些地质调查的技术方法。最基本的调查方法有：地下水资源地面调查（又称水文地质测绘）、钻探、物探、野外试验、室内分析、检测、模拟试验及地下水动态均衡研究等。随着现代科学技术的发展，不断产生新的地下水资源调查技术方法，包括航卫片解译技术、地理信息系统（GIS）技术、同位素技术、直接寻找地下水的物探方法及测定水文地质参数的技术方法等，这些都大大提高了地下水资源调查的精度和工作效率。第三节地面调查的观测项目地下水资源地面调查又称水文地质测绘，是认识地下水埋藏分布和形成条件的一种调查方法。其工作特点是通过现场观察、记录及填绘各种界线和现象，并在室内进一步分析整理，编制出反映调查区水文地质条件的各种图件，并编制出相应的地下水资源调查报告书。地面调查一般应在区域地质调查的基础上进行。目前我国除个别边远地区外，都已完成1：20万区域地质调查工作，个别地区还完成了1：5万区域地质调查工作，一般只需收集已有地质资料即可满足地下水地面调查对地质资料的要求。地面调查观测的项目一般包括：地下水露头调查、水文气象调查、植被调查及与地下水有关的环境地质问题的调查。当没有或已有地质调查内容不能满足要求时，要全面补充地质调查和地貌调查。地质调查和地貌调查项目的要求和内容将在本章第四节中结合不同地区地下水资源地面调查要求分别进行阐述。一、地下水露头的调查研究地下水露头的调查是整个地下水资源地面调查的核心，是认识和寻找地下水直接可靠的方法。地下水露头的种类有：①地下水的天然露头，即泉、地下水溢出带、某些沼泽湿地、岩溶区的暗河出口及岩溶洞穴等；②地下水的人工露头，即水井、钻孔、矿山井巷及地下开挖工程等。在地下水露头的调查中，应用最多的是水井（钻孔）和泉。（一）泉的调查研究泉是地下水的天然露头，泉水的出流表明地下水的存在。泉的调查研究内容有：1）查明泉水出露的地质条件（特别是出露的地层层位和构造部位）、补给的含水层，确定泉的成因类型和出露的高程；2）观测泉水的流量、涌势及其高度，水质和泉水的动态特征，现场测定泉水的物理特性，包括水温、沉淀物、色、味及有无气体逸出等；3）泉水的开发利用状况及居民长期饮用后的反映；4）对矿泉和温泉，在研究前述各项内容的基础上，应查明其含有的特殊组分、出露条件及与周围地下水的关系，并对其开发利用的可能性做出评价。通过对泉水出露条件和补给水源的分析，可帮助确定区内的含水层层位，即有哪几个含水层或含水带。据泉的出露标高，可确定地下水的埋藏条件。泉的流量、涌势、水质及其动态，在很大程度上代表着含水层（带）的富水性、水质和动态变化规律，并在一定程度上反映出地下水是承压水还是潜水。据泉水的出露条件，还可判别某些地质或水文地质条件，如断层、侵入体接触带或某种构造界面的存在，或区内存在多个地下水系统等。（二）水井（钻孔）的调查在地下水资源地面调查中，调查水井比调查泉的意义更大。调查水井能可靠地帮助确定含水层的埋深、厚度、出水段岩性和构造特征，反映出含水层的类型，调查水井还能帮助我们确定含水层的富水性、水质和动态特征。水井（钻孔）的调查内容有：l）调查和收集水井（孔）的地质剖面和开凿时的水文地质观测记录资料；2）记录井（孔）所处的地形、地貌、地质环境及其附近的卫生防护情况；3）测量井孔的水位埋深、井深、出水量、水质、水温及其动态特征；4）查明井孔的出水层位，补给、径流、排泄特征，使用年限，水井结构等。在泉、井调查中，都应取水样，测定其化学成分。需要时，应在井孔中进行抽水试验等，以取得必需的参数。在调查中，对某些能反映地下水存在的非地下水露头现象（如地表植物、土壤盐碱化等）及于钻孔等也应予以研究。二、地表水的调查在自然界中，地表水和地下水是地球大陆上水循环最重要的两个组成部分。两者之间一般存在相互转化的关系。图2.1和图2.2分别反映石羊河流域和北方岩溶区地表水与地下水相互转化的情况，且具普遍规律性。只有查明两者的相互转化关系，才能正确评价地表水和地下水的资源量，避免重复和夸大；才能了解地下水水质的形成和遭受污染的原因；才能正确制订区域水资源的开发利用和环境保护的措施。对于地表水，除了调查研究地表水体的类型、水系分布、所处地貌单元和地质构造位置外，还要进一步调查以下内容：1）查明地表水与周围地下水的水位在空间、时间上的变化特征。2）观测地表水的流速及流量，研究地表水与地下水之间量的转化性质，即地表水补给地下水地段或排泄地下水地段的位置；在各段的上、下游测定地表水流量，以确定其补排量及预测补排量的变化。3）结合岩性结构、水位及其动态，确定两者间的补排形式，常见的有：①集中补给（注入式），常见于岩溶地区［图2.3（a）］；②直接渗透补给，常见于冲洪积扇上部的渠道两侧［图2.3（b）］；③间接渗透补给，常见于冲洪积扇中部的河谷阶地［图2.3（c）］；④越流补给，常见于丘陵岗地的河谷地区［图2．3（d），为越流补给形式之一］。从时间上考虑，则常将补给（或排泄）分为常年、季节和暂时性三种方式。4）分析、对比地表水与地下水的物理性质与化学成分，查明它们的水质特征及两者间的变化关系。5）调查地表水（主要为江河）的含沙（泥）量及河床淤积或侵蚀速度。6）研究地表水的开发利用现状，掌握远景规划。三、气象资料调查气象资料调查主要是降水量、蒸发量的调查。降水是地下水资源的主要来源。降水量是指在一定时间段内降落在一定面积上的水体积，一般用降水深度表示，即将降水的总体积除以对应的面积，以毫米（mm）为单位。降水量资料应到雨量站收集。降水资料序列长度的选定，既要考虑调查区大多数测站的观测系列的长短，避免过多的插补，又要考虑观测系统的代表性和一致性。在分析降水的时间变化规律时，应采用尽可能长的资料序列。调查区面积比较大时，雨量站应在面上均匀分布；在降水量变化梯度大的地区，选用的雨量站应加密，以满足分区计算要求，所采用降水资料也应为整编和审查的成果。因蒸发面的性质不同，蒸发可分为水面蒸发、土面蒸发和植物散发，三者统称蒸发或蒸散发。水面蒸发通常是在气象站用特别的器皿直接观测获得水分损失量，称为蒸发量或蒸发率，以日、月或年为时段，以毫米（mm）为单位。调查区内实际水面蒸发量较气象站蒸发器皿测出的蒸发量要小，需要进行折算，折算系数与蒸发皿的直径有关，各个地区也有所差异，收集水位蒸发资料要说明蒸发皿的型号，查阅有关手册确定折算系数。土面蒸发量与土壤的孔隙性（孔隙大小、数量、形状等）、土壤含水量及地下水位埋深等因素有关，土面蒸发量中包含包气带水和潜水地下水量的损失，土面蒸发量一般使用专用仪器在野外实测获得。植物散发量是植物根系吸收土壤水分，通过叶面散发到大气中的水量。目前只能根据植物种类、植物覆盖情况利用经验公式计算，也可通过一个地区的总蒸发量反求。第四节不同地区地下水资源地面调查的任务和内容地下水资源地面调查的任务和内容因地下水系统所处的地质环境不同而不相同，根据不同地貌、地质与构造格局的区域特点，将地下水系统分布的区域划分为平原区、基岩丘陵区、岩溶地区、黄土地区、沙漠地区及冻土地区6个地区。一、平原区地下水资源地面调查平原区包括山前冲洪积扇地区、河谷平原区及滨海平原区。（一）调查任务平原区地下水资源地面调查的主要任务是在区域地貌类型、第四纪地质及新构造特征调查的基础上，查明主要含水层的岩性、埋藏条件、分布规律，地下水类型，含水层的富水性及水化学成分，咸淡水的空间分布规律等；调查研究地下水补给、径流、排泄条件，不同含水层之间的水力联系，第四系含水层与下伏基岩含水层之间的关系，地表水系的分布及其水文特征，地表水与地下水的补排关系；研究地下水动态变化特征，调查地下水集中开采区和井灌区的开采量与地下水的动态关系，研究大量采、排地下水形成地下水下降漏斗的原因及其发展趋势；同时还要调查特殊的水文地质问题，如盐碱化、沼泽化、特殊水质、地方病及水质污染的形成条件、分布规律和防治措施，在具备回灌条件的地区，应开展人工回灌条件的研究，还应开展开发利用地下水引起的生态和环境问题的调查。（二）调查内容1．山前冲洪积扇地区山前冲洪积扇地区一般