水文地质基本知识 预备知识 水文地质勘察概述

作者&投稿:鱼婷 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

(一)地下水的形成和分类

1.地下水的形成

自然界中的水以气态,液态和固态的形式存在于大气圈、水圈和岩石圈中。大气水、地表水和地下水并不是彼此孤立存在的,它们之间实际处于不断运动,相互转化的过程之中,这一过程称为自然界中的水循环(图1-12)。按其循环范围和途径的不同,分为大循环和小循环。

地下水的形成就是水的循环过程中水通过渗透和水汽的凝结作用而形成的。由大气降水和地表水渗入地下形成的地下水称为渗入水。其方式是大气降水通过岩石的空隙向下渗入形成地下水,地表水是通过岩土空隙在地表水柱压力和毛细力作用下渗入地下形成地下水。此外,在大气中含有的水汽和岩石空隙中的水汽在温度降低达到饱和时,就开始凝结成水滴,当水滴汇聚起来就成为地下水。我们把水汽凝结而形成的地下水称为凝结水。而且我们还得出这样的结论:地下水的来源主要来自大气降水的渗入,地下水是水资源的重要组成部分,虽然能不断得到补给,但它并非取之不尽用之不竭,如果不合理使用,水资源储量将会减少乃至出现枯竭。

图1-12 自然界中水的循环示意图

①含水层;②隔水层;③大循环;④小循环

2.地下水的分类

地下水按含水层性质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类。

(1)孔隙水

埋藏在孔隙岩层中的地下水称为孔隙水。孔隙水广泛分布于第四系松散沉积物中,如洪积、冲积、坡积、风积和海相沉积等岩层中。在坚硬和半坚硬的岩石中也有少量分布。孔隙水由于存在于岩土的孔隙中,因此孔隙的分布、大小、形状、排列等,直接影响着孔隙水,这也就取决于松散沉积物的岩性、分布等特点。孔隙水具有如下特点:

1)孔隙水存在于岩土孔隙中,因此各种类型的具有孔隙的松散沉积物,都可以赋存孔隙潜水或孔隙承压水。因此掌握沉积物的沉积规律、特征,是寻找该含水层和初步评价含水层以及选择供水施工工艺和供水结构设计的重要依据。

2)松散岩土孔隙发育,分布密集且均匀,相互连通,呈层状分布,具有统一的水动力联系,所以孔隙水一般呈层流运动。很少见到透水性突变等特征。

3)由于松散沉积物具有不同的成因类型,它们所分布的地貌也不同,因此可形成不同类型的孔隙水,它们的均匀性也各有差异。

4)孔隙水的补给来源主要是大气降水,在特定条件下,地表水也可成为重要的补给来源之一,在条件适宜的地方,深部裂隙水或岩溶水也可补给孔隙水。

5)孔隙水一般常存在于地壳表层,多以潜水形式出现,这对水源地勘察和供水井施工带来便利,同时对采矿带来一定的影响。

(2)裂隙水

埋藏和运动于基岩裂隙中的地下水称为裂隙水。基岩的裂隙是地下水的储藏和运动的场所,裂隙的发育程度和联通性直接影响着裂隙水的分布和富集。因此,研究基岩的裂隙具有重要而实际的意义。基岩裂隙按其成因可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙三种类型。裂隙水的埋藏和分布很不均匀,主要受地质构造、岩性及地貌等因素的控制。按埋藏条件和含水层产状,可将裂隙水分为三种类型;面状裂隙水、层状裂隙水和脉状裂隙水。

1)面状裂隙水:赋存于各种基岩表部的风化裂隙中,某些巨大的交叉断裂带也属这一类。这种裂隙水上部一般没有连续分布的隔水层,具有潜水的特征。风化裂隙广泛分布,均匀密集,彼此连通构成面状分布的网状裂隙体系,因而构成统一水动力系统,具有统一的水面,属面状裂隙水或似层状裂隙水。

2)层状裂隙水:是指聚集于成岩裂隙及区域构造裂隙中的水。其埋藏和分布常有一定的呈层性,这种水称为层状裂隙水。由于各种裂隙交织相通,构成了具有统一地下水水面的网状系统,因此,其埋藏和分布常具成层性。

3)脉状裂隙水(带状裂隙水):是指埋藏和运动于构造断裂带或岩浆侵入接触带的水,常呈带状或脉状分布。这种水由于受断裂影响,往往补给源较远,循环深度大,水量、水位较稳定。一般具有统一的地下水力联系,有些地段可具承压性。是良好的供水水源。脉状裂隙水对矿床的开采、钻探及地下洞穴工程,常常造成巨大的困难和威胁,有时可突然造成涌水事故。

(3)岩溶水

贮存和运动于岩溶中的地下水称为岩溶水。岩溶水的分布较孔隙水和裂隙水有更大的不均匀性。它主要发育在石灰岩地区。由于水流对可溶性岩石(石灰岩、白云岩、石膏、钾盐、石盐等)以化学溶蚀为主,机械破碎为辅的一种特殊的地质作用,产生了特殊的地质现象(如石芽、溶沟、溶洞、石林、峰林、地下暗河等),将这种作用称为岩溶作用,将这种现象称为岩溶现象或岩溶形态,将这种地表岩溶现象,称为地表岩溶。由此可见,地下岩溶是岩溶水贮存和运动的场所。因而它与孔隙水、裂隙水相比,具有独特的埋藏、分布和运动条件。岩溶含水层水量往往比较丰富,常可作大型供水水源。

在岩溶地区采矿和勘探时,要仔细研究岩溶的发育规律,以防造成损失。

地下水也可按埋藏条件,分为上层滞水、潜水和承压水三类。

1)上层滞水。存在于包气带中局部隔水层上面的重力水叫作上层滞水(图1-13)。一般分布不广,是降水或地表水下渗时,被局部隔水层或弱透水层所阻而存积起来的地下水。这种水与季节和气候有直接联系。湿润季节或雨后出现,干旱季节或雨后不久即消失。补给区与分布区相一致。上层滞水一般只能作小型或暂时性供水水源。由于它距地表近,易被污染,如作饮用时要加以注意。防范水质污染。

图1-13 上层滞水和潜水示意图

aa'—地面;bb'—潜水面;cc'—隔水层面;OO'—基准面;h1—潜水埋藏深度;h—含水层高度;H—潜水位

2)潜水。埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上,具有自由水面的重力水。潜水的自由水现称为潜水面如图1-13所示;潜水面至地表的距离称为潜水的埋藏深度(h1);潜水面上任一点的标高(H)称为潜水位;潜水面至隔水板顶面的距离称为含水厚度(h)。潜水的基本特点是:潜水面上部,一般无稳定隔水层存在,因此潜水具有自由的水面,不承受静水压力属无压水。在重力作用下,潜水由较高处向低处流动;通常大气降水、地表水经过包气带直接渗入而补给潜水,所以大多数情况下,潜水的分布区就是补给区,二者完全一致;潜水动态(水位、水质、水量等)受气候影响随季节性变化。如雨季,降水充沛,潜水获得补给量较多,致使潜水面上升,埋藏深度变小。因而呈现季节性变化;由于潜水埋藏较浅,易污染,易于取用。常为民用水源及工农业供水水源。

3)承压水。充满于两个隔水层之间的地下水叫作承压水(图1-14)。当这种含水层未被水充满时,其性质与潜水相似,称为无压层间水。由于承压水具有隔水顶板,因而它具有与潜水不同的特点,承压水的特点是:承压水具有承压性能,当钻孔揭穿到含水层后,在静水压力作用下,初见水位与稳定水位不一致,稳定水位高于初见水位。当水能溢出地表时,可形成自流,这种水头称正水头。如果承压水头不能流出地表,这种水头称负水头;承压水分布区与补给区不一致,且往往补给区小于承压区,因承压水具有隔水顶板,使承压含水层不能自隔水顶板上部的地表直接接受补给。补给区往往处于承压区一侧,位于地形较高的含水层出露的位置。排泄区位于地形较补给区低的位置;承压水自补给区流入承压区再向低处排泄,故承压水的水量、水质、水温等受气候影响较小,随季节变化不大,且显得稳定;承压水受地表污染少,它是最具战略价值的水源地。

图1-14 承压盆地构造图

a—补给区;b—承压区;c—排泄区1—隔水层;2—含水层;3—喷水钻孔;4—不自喷钻孔;5—地下水流向;6—静止水位;7—泉;H—承压水头厚度(m);M—含水层厚度(m)

(二)含水层及水文地质单元

1.含水层

地壳中的岩层有的含水,有的不含水,有的虽然含水(结合水、毛细水)但不能透水。我们把不透水且不含水的岩土层称为隔水层。透水的而又饱含重力水的岩土层称为含水层。

作为含水层必须是具备下列基本条件。

(1)岩层要有储存地下水的空间

岩土层要能含水,首先是在岩土层中必须要有储存地下水的空间(空隙),外部的水才能进入岩土层把水储存起来,并能在其中运动,才有可能成为含水层。由此可知,岩层具有空隙是含水层形成的先决条件,也是确定含水层存在的重要标志。

(2)要有储存地下水的地质条件

岩层有了空隙,虽然是含水层形成的首要条件,但它不是唯一的条件。同时,必须是具备一定的有利于地下水聚集和储存的地质条件,才能构成含水层。

(3)要有一定的补给水量

有了容水的空隙岩土层和有利蓄水的地质条件,并不一定有丰富的地下水,还必须具备充足的补给水量,才能使具有一定地质条件的空隙岩土层有水而构成含水层。有一定的补给水量不仅是形成含水层的一个重要条件,更重要的是关系到含水层水量的多少及其保证程度的一个主要因素。

2.水文地质单元

由水文地质要素(补给区、排泄区、含水层、隔水层等)组一个统一而完整的水文地质结构(单位),称为水文地质单元。一个水文地质单元可包括若干个蓄水构造,或者只有一个蓄水构造。研究水文地质单元才能揭示地下水的产生和发展变化规律,才能确切地认识、保护和合理地开发利用地下水资源。

补给区是指地下水接受水源补给的地区。它一般位于地形的相对高处或相对于排泄区的高处。

排泄区是指排泄地下水的地段,它一般处于地形的相对低处。河流、泉、某些断层都可以成为地下水的排泄通道。



水文地质基础知识~

水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。随着科学的发展和生产建设的需要,水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来,水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透,又形成了若干新领域。

主要掌握水文地质勘察的目的、任务、重要性,水文地质勘察所使用的主要方法手段、阶段划分和水文地质勘察工作程序(工作步骤)等。它是关于水文地质勘察方法的导论性和综合性内容。在学习过程中,应注意对水文地质勘察方法手段、阶段划分的理解,掌握勘察工作程序和步骤,学以致用。
学习目标
※ 知识目标
1)掌握水文地质勘察的目的、任务及重要性。
2)掌握水文地质勘察的工作方法和工作程序。
※ 能力目标
1)具备水文地质勘察的工作能力。
2)学会水文地质勘察的工作程序。
认知思考
1)如何进行水文地质勘察工作?
2)水文地质勘察有哪些工作步骤?
学习内容
(一)水文地质勘察的目的、任务、重要性及类型
水文地质勘察工作的目的是运用各种技术方法和手段揭示一个地区的水文地质条件,掌握地下水的形成、赋存、运动特征和水质、水量变化规律。水文地质勘察的任务是为国民经济建设、发展规划或工程项目设计提供水文地质资料。
水文地质勘察是一项复杂而重要的工作。其复杂性是因为地下水具有流动性,水质、水量随时空变化,而且所使用的勘察方法种类较多。其重要性包括:①认识来源于实践。人们对一个地区水文地质条件的认识,对各项生产建设中所提出的水文地质问题的解答,都要通过各种水文地质勘察来完成,即水文地质资料来源于勘察。一切水文地质生产和科学研究成果质量的高低和结论的正确与否,主要决定于占有资料的多少及其是否正确可靠。②水文地质勘察与勘探是一项费用高、工期长的工作,如果勘探工程布置不当,或不按规范(程)的技术要求进行,其后果将是既浪费勘察费用,又不能提供工程设计所需要的水文地质资料;如果据其得出错误的结论,将会给工程建设、国家财产、生产环境等诸多方面造成巨大的损失。
水文地质勘察工作,按其目的、任务和勘察方法的特点,可分为三类:
1)区域性水文地质勘察。是指中小比例尺的综合性水文地质勘察,亦称综合水文地质勘察。其勘察目的主要是为国民经济建设和某项国民经济的远景规划提供水文地质依据。有时,这种勘察也可能是为某项专门性的水文地质勘察任务(如城市供水、矿山排水、环境水文地质勘察等)提供区域性的水文地质背景资料。如一些大型供水项目,为提出几个可能的水源地比较方案,或为查明水源地的补给范围、补给来源、补给边界位置和性质,均需进行区域性的水文地质勘察工作。区域性水文地质勘察的主要任务是,概略查明区域性宏观的水文地质条件,特别是区域内地下水的基本类型及各类地下水的埋藏分布条件,地下水的水量及水质的形成条件,以及地下水资源的概略数量。区域性水文地质勘察的范围一般较大,可以是数百、数千平方千米。具体范围视任务需要而定,可以是某个自然单元,一个或数个较大的水文地质单元,也可以是某个行政区域,多是按国际地形图幅进行勘察,勘察图件的比例尺一般小于1∶10万。
2)专门性水文地质勘察。专门性水文地质勘察是为专门目的或某项生产建设而进行的勘察工作。其勘察的目的是为其提供所需的资料,有时,为了进行地下水某方面的科学研究(如城市供水、矿山排水、环境水文地质等),也要开展专门性水文地质勘察。专门性水文地质勘察的任务是:较详细地查明勘察区的水文地质条件,解决所提出的生产问题,为工程建设项目或其他专门目的提供水文地质资料和依据。专门性水文地质勘察的范围,视工程项目的规模或科研的需要而定。例如,供水水文地质勘察的范围,要根据需水量的大小来确定,一般应包括水源地在开采条件下可能的补给范围;矿床水文地质勘察的范围,应根据矿井在最大疏干深度条件下可能补给矿坑(井)的补给范围来确定;环境水文地质勘察的范围,至少应把地下水污染区和污染源包括在内。专门性水文地质勘察的比例尺,一般要求大于1∶5万。
3)地下水动态和均衡监测。任何类型的水文地质勘察和研究工作,在定性或定量评价水文地质条件时,都需要地下水动态和均衡方面的资料,因此,都应进行地下水动态和均衡的监测。地下水动态和均衡要素监测工作的持续时间有长有短。如为区域或专门性水文地质勘察提供地下水动态、均衡资料的监测工作,则可仅在某一段时间内进行,一般只要求1~2年;如果为国民经济建设长远规划和综合目的(包括地下水资源管理及保护)而进行的监测工作,则是长期性的。
随着地下水资源的大规模开发利用,与地下水有关的环境地质问题越来越多。因此,地下水动态与均衡的监测的意义日显重要。监测项目主要包括:地下水位、水量、水质、水温,以及环境地质项目等。
(二)水文地质勘察所使用的主要方法手段
进行水文地质勘察所使用的基本方法手段或工种主要有10种:即水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质物探、水文地质野外试验、地下水动态长期观测、室内分析测定与实验、同位素技术在水文地质勘察中的应用、全球定位系统(GPS)的应用、遥感(RS)技术的应用、地理信息系统(GIS)的应用等。任何一项水文地质勘察工作,基本上都是采用这些方法手段,这些方法手段(或工种)的精度直接决定了勘察成果的质量。近年来,航卫片地质水文地质解译、GPS技术、地理信息系统(GIS)、地下水同位素测试技术、核磁共振技术、水文地质参数的直接测定方法等新的技术方法已用于水文地质勘察中,大大提高了水文地质勘察的精度和工作效率。
1.水文地质测绘
水文地质测绘就是按一定的精度要求,对区内地质、水文地质界线和现象进行实地观察、测量、描述、勘察,并将它们绘制成图件,总结出一个地区的水文地质规律。水文地质测绘是认识一个地区水文地质条件的第一步,也是全部水文地质工作的基础。目前,航卫片解译等遥感技术,正广泛地成为水文地质测绘中的现代化有效手段。
2.水文地质钻探
水文地质钻探是勘探地下水的直接手段,同时,也是开采地下水的主要方法。由于它具有效率高、勘探深度大等特点,因而是一项主要的勘探工作。为了得到较好的效果,水文地质钻探必须建立在水文地质测绘等工作的基础上。另外,在只需揭露近地表的地下水露头或与地下水有关联的一些地层、构造现象时,可直接使用坑探或槽探。
3.水文地质物探
物探是水文地质勘探的重要手段之一,它与水文地质测绘和钻探相结合,可以有效地查明许多地质和水文地质问题,从而节省其他工种的工作量。需要着重说明,各种物探方法都有局限性,其结果具有多解性,使用中,应根据具体地质条件,进行分析、对比、综合研究,使解译结果真实地反映客观情况。水文地质工作中应用的主要物探方法有:电法、磁法、地震方法、放射性方法等。近年来,地质雷达、地球物理层析成像技术(CT)、核磁共振(NMR)等新技术、新方法也得到了广泛应用。
4.水文地质野外试验
在野外勘察工作中,为取得各种水文地质参数或解决某些水文地质问题需进行相关的水文地质试验工作。水文地质野外试验主要包括:抽水试验、注水试验、渗水试验、地下水流速流向测定试验、连通试验、弥散试验等。根据勘察工作需要,应合理布置这些试验。
5.地下水动态长期观测
由于地下水是变化的,为寻找其变化规律,就需要对区内主要含水层中地下水的动态(包括水位、水量、水质、水温)进行长期的观测工作。依据观测结果,对区内地下水的形成和变化规律,水质、水量和水位进行正确地评价和预测。
6.室内分析测定与实验
实验室内分析、测定等工作,主要是获得地下水质、岩石的水理性质、岩石破坏及溶蚀机理、含水层的颗粒成分、地下水运动情况以及地下水年龄等资料。
7.同位素技术在水文地质勘察中的应用
地下水在形成和运移过程中,各种化学组分的同位素成分都会进入水中,这些同位素踪迹便可为研究地下水及其与环境介质之间的关系提供重要信息。环境同位素能对地下水起着标记和计时作用。因此被广泛应用于水文地质勘察工作中。目前在水文地质勘察中应用同位素技术主要解决下列问题:①利用放射性环境同位素测定地下水的年龄;②利用稳定环境同位素研究地下水的起源与形成过程;③利用放射性环境同位素研究包气带水的运动;④利用环境稳定同位素研究水中化学组分的来源;⑤利用放射性同位素示踪研究地下水运动及水文地质过程。
8.全球定位系统(GPS)的应用
全球定位系统(global positioning system,简写为GPS),也称全球卫星定位系统。GPS具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力,而且具有良好的抗干扰性和保密性。目前,GPS已成为一种全天候、高精度的连续定位系统,且具有定位精度高、自动化、速度快、仪器操作简便、高效实用、方法灵活多样等特点。近十几年来,GPS在水文地质工程地质领域也得到了广泛应用。GPS在水文地质工作中主要用于以下几个方面:①确定各种地质点(地质构造、地貌、第四纪地质、岩性点、采样点等)的位置及坐标(或经度、纬度),并可确定其走向或倾向;②确定井孔、泉、地下暗河等各种水文地质点的位置及坐标;③确定各类地质点及井、孔、泉水等水文地质点的高程;④确定各类地质点、水文地质点之间的距离;⑤地图功能、导航功能等;⑥确定勘探线方向或水文地质剖面线的方位;⑦查找地图上有关信息点、兴趣点;⑧数据存储、记忆功能,可建立数据库,并对数据进行下载和转换等。
9.遥感(RS)技术的应用
遥感(remote sensing,简称RS)就是“遥远的感知”,它是应用探测仪器,不与探测目标直接接触,从远处把目标的电磁波特征记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。换言之,遥感技术是根据电磁波理论,用装置在飞机或人造卫星等各种飞行器上的专门仪器,接收地面上各种地质体发射或反射的各种波谱信息,由于不同的地质-水文地质体发射、吸收、反射、散射和透射的电磁波波长和频率不同,从而解译判定出被测地区的地貌、地质、水文地质条件,并可绘制成各种图件。其特点是勘察面积大、周期快、应用面广,在提高勘察质量、加快勘察进度、减少测绘和勘探工作量、减轻体力劳动等方面独具优越性。遥感技术(RS)有许多种类,目前在水文地质勘察中常用的是航空摄影、红外探测和多波段测量。利用航空照片可以解译含水层和含水构造,查明区域水文地质条件,圈定富水地段,划分汇水面积等。红外遥感技术在寻找浅层地下水方面(如寻找古河道,找出地下水露头的位置、大小、数量,探测地下热水,研究岩溶区的水文地质条件等)具有良好效果。利用地球卫星图像可对地球资源进行勘察和环境监测,可解译出区域的地貌形态、地层岩性及地质构造,同时还可圈定冲积含水层,寻找泉及地下水溢出带、浅层地下水分布区,以及用于勘察地表水资源和监测环境污染等。
10.地理信息系统(GIS)的应用
地理信息系统(geographical information system,简写为GIS),是对各种地理信息或空间信息进行获取、处理、分析和应用的计算机技术系统。地理信息系统(GIS)已开始用于地下水研究中。地理信息系统(GIS)在水文地质勘察中的应用主要有以下几个方面:①建立地下水数据库及模拟系统;②识别含水层,合理开发利用地下水资源;③进行地下水水质研究;④进行地下水资源管理;⑤编制水文地质图;⑥地下水模拟及可视化。
全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS),简称“3S”技术。“3S”技术是从20世纪60年代逐渐发展起来的、现已日渐成熟的空间信息处理技术。由于“3S”技术的日渐成熟,澳大利亚、美国、加拿大等国20世纪80年代就已开始运用“3S”技术进行数字化地质填图,从而实现了地质填图的计算机化和信息化,极大地提高了工作效率。我国数字化地质填图工作起步于20世纪90年代。目前,以“3S”技术为基础的数字化地质填图,正在地质、水文地质勘察工作中逐步推广应用。
(三)水文地质勘察工作阶段的划分
专门性的水文地质勘察工作,一般都是分阶段进行的,其原因主要在于:①专门性水文地质勘察是为专门目的或工程建设项目服务的,而项目的设计工作一般都是分阶段进行的,不同设计阶段所需水文地质资料的内容和精度也有不同的要求,为满足设计的需要,水文地质勘察工作亦应划分为相应的阶段进行;②把勘察工作分为不同的阶段,可以使整个勘察工作有次序、有侧重,逐渐深入进行,可使我们对勘察区水文地质条件的认识由浅入深,防止某些疏忽、遗漏或片面性,避免在勘察工作中犯重大的、全面性的错误。不同任务的专门性水文地质勘察工作,其勘察阶段的划分一般是各不相同的。
通常,水文地质勘察原则上可分为水文地质普查、水文地质初步勘探(简称初勘)、详细勘探(简称详勘)和开采四个阶段。其中初步勘探和详细勘探统称为水文地质勘探阶段。一般水文地质普查属于综合性水文地质勘察,水文地质勘探属于专门性水文地质勘察。
1.水文地质普查阶段
它是为经济建设规划提供水文地质资料而进行的区域性综合水文地质勘察工作,采用的比例尺一般为1∶20万或1∶10万。勘察工种以水文地质测绘为主,配合少量的勘探和试验工作,其主要任务是查明区域地下水形成的初步规律,提供区域水文地质条件资料,并概括地对区域地下水量和开发远景做出评价,为国民经济远景规划和为水文地质勘探设计提供依据。具体要求是初步查明主要含水层的埋藏和分布特征、地下水形成条件、地下水类型、地下水的水质、地下水补给与排泄条件、地下水运动规律等。
2.水文地质初勘阶段
它是在水文地质普查的基础上,为某项生产任务而进行的专门性水文地质勘察工作。主要工作是进行大中比例尺(1∶10万或1∶5万)的水文地质测绘、少量的水文地质勘探、试验和一定时期的地下水长期观测工作。本阶段的任务是较确切地查明地质条件和地下水形成条件、赋存特征,初步评价地下水资源,进行水源地方案比较,初步圈定供水开采地段(或重点排水地段),预测水量、水质和水位变化,提出合理开发(或疏干)措施,为供(排)水初步设计或布置详细勘探工作提供依据。
3.水文地质详勘阶段
通常是在初勘圈定的地段上进行进一步的详细勘探和研究,主要工作以勘探、试验为主,并要求有一年以上的长观资料,且要进行全面的室内实验、分析和研究,该阶段的工作比例尺一般为1∶2.5万、1∶1万或更大。该阶段的任务是精确地查明勘察区的水文地质条件,对水质水量做出精确、全面的评价,提出合理开采方案,为技术(施工)设计提供依据。
4.开采阶段
主要工作是进行水源地开采动态的研究,必要时辅以补充勘探、专门性试验等,查明水源地扩大开采的可能性,或研究水量减少、水质恶化和不良工程地质现象等发生的原因,验证地下水的允许开采量(可开采量),为合理开采和保护地下水资源,为水源地的改、扩建设计提供依据,在条件具备时,建立地下水资源管理模型及数据库。对某个具体工程勘察项目应划分为几个勘察阶段,应根据当地水文地质条件的复杂程度、工程建设项目的规模和重要性及已有水文地质研究程度等具体确定。例如:①勘察区的水文地质条件极复杂,需水量(或排水量)大,在详细勘探之后,则应进行开采阶段的水文地质工作,亦称专题性的水文地质勘探。②已有1∶20万或1∶10万比例尺的区域水文地质勘察成果,或者供水工程项目规模较小,可不进行普查阶段(或规划阶段、前期论证阶段)的勘察工作,或只进行补充性的勘察工作。③如供水工程项目无不同的水源地比较方案,则可将初勘和详勘合并为一个勘探阶段。④需水量较小的单个厂、矿、企事业单位的供水工程项目,当水文地质条件又不十分复杂,只需开凿2~3个钻孔即可满足需水量需要时,可采用勘探和开采结合方式,直接进入开采阶段的勘察。⑤对于农田灌溉供水水文地质勘察,鉴于农田供水的保证程度较低,故一般只需划分为普查、详查和开采三个勘察阶段。⑥对于矿床水文地质勘察阶段的划分,一般应与矿床水文地质勘探阶段划分相一致,划分为普查找矿、初勘与详勘三个阶段。
(四)水文地质勘察工作的程序(工作步骤)
水文地质勘察工作,应按一定的工作程序有计划、有步骤地进行。一般的原则是:先设计后施工,先普查后勘探。一般的工作程序如下:
1.接受勘察任务
勘察任务分为纵向任务(上级下达的)和横向任务(地方委托的)。纵向任务既可以是上级主管部门下达的指令性任务,也可以是生产单位立项经上级主管部门批准后下达的任务。如为横向任务,则需和任务委托单位(一般称甲方)签订委托任务合同后,方算正式确定勘察任务。
2.准备工作
接受勘察任务后,要进行准备工作,主要是人员组织准备、技术准备、物资后勤等方面的准备。其中技术准备中编写设计书是水文地质人员的主要工作。在设计书编写前,应充分收集勘察区已有的自然地理资料、地质、水文地质资料及图件等,对勘察区的水文地质条件和问题有初步认识,并确定勘察区的研究程度。必要时,应进行野外现场踏勘,踏勘路线应力求穿过勘察区地层发育比较完整、水文地质条件有代表性的剖面,并了解勘察区的自然和工作条件,使编写的设计书更加符合实际。
设计书是布置和进行各项勘察工作的基本依据,是水文地质勘察的“作战方案”。设计书的类型一般可分为整体设计、年度设计、单项设计等。设计书的主要内容如下:
1)勘察区的自然地理、地质、水文地质条件,内容包括:①勘察工作的目的、任务,勘察区位置、面积及交通条件,勘察阶段和勘察工作起止时间;②自然地理及经济地理概况;③已有地质、水文地质研究程度及存在问题;④勘察区地质、水文地质条件概述。
2)勘察工作设计,主要内容包括:①勘察工作拟投入的工种、工作布置方案、工作依据的主要技术规范、工作量及每项工作的主要技术要求。布置勘察工作时,既要满足有关规范对工作量定额及工作精度的要求,又要考虑查清重要地段和完成关键任务,防止平均使用勘察工作量;②物质、设备计划,人员组织分工,经费预算及施工进度计划书;③预期勘察工作成果。
3.野外工作
野外工作就是在野外现场进行各项水文地质勘察工作。水文地质勘察投入的工种顺序为:水文地质测绘→物探→勘探→试验→长期观测。前者是后者的基础,所揭示的问题也是逐步深入的。各工种投入的工作量,应根据具体条件,既要做到经济技术上合理可行,又能取得高质量的成果。野外工作中,要保质保量地进行观察、测量,做好原始资料的编录,正确地绘制野外工作各种图件。工作中应加强综合分析,注意各工种间的有机配合,要注意做好有关室内的实验、分析、鉴定等工作。野外工作期间,也可再分若干时段,按时段组织勘察、检查和总结,在野外工作期间,可根据实际情况,对设计书进行适当修改,但进行重大改变,应提出补充设计。有关野外勘察的工作方法和内容,将在以后有关内容进行介绍。
4.室内工作
室内工作主要是将野外勘察获得的资料,认真地进行校核、整理、分析,编写水文地质勘察工作成果。勘察成果一般包括水文地质图件和文字报告两部分。
最后,按规定程序组织勘察成果的验收和鉴定工作。
知识小结
通过学习,应掌握以下重点内容:①水文地质勘察所使用的10种主要方法,掌握每种方法的应用和优缺点;②水文地质勘察阶段划分:普查、详查、勘探、开采;③水文地质勘察工作的程序(工作步骤):接受勘察任务→准备工作→野外工作→室内工作→鉴定验收。
知识训练
1.水文地质勘察的目的、任务是什么?
2.进行水文地质勘察工作有何意义?
3.水文地质勘察工作有几种类型?各有什么特点?
4.水文地质勘察方法手段有哪些?各有什么特点和作用?
5.试比较水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质物探三种方法的优缺点。
6.水文地质试验中最主要的试验是哪种?
7.什么是“3S”技术?各有什么作用?
8.为什么要划分水文地质勘察阶段?各行业(部门)水文地质勘察阶段是如何划分的?
9.通常水文地质勘察如何划分勘察阶段?各阶段的任务和要求是什么?
10.水文地质勘察工作的工作程序(工作步骤)是什么?

水文地质物探方法的基本原理
答:水文地质物探是根据地质结构或地下水本身存在的物性差异,利用物理方法来间接勘查地质、水文地质体及地下水本身的一种手段。由于物探方法成本低,速度快,用途广泛,因此,物探是水文地质调查中不可缺少的重要勘查手段。物探方法...

区域地质调查基本知识
答:(一)区域地质调查类型 区域地质调查又被简称为区调,是一项多学科综合性地球科学研究工作,是按照一定的任务和相应的科学规范要求在某一地区进行地质矿产研究和地质填图工作的总称。最终编制的图件,除了地质图外,还要根据需要编制...

矿床水文地质工作的内容及特点
答:2)矿床水文地质评价是与采矿条件相合的。由于采矿活动对矿区水文地质条件影响极大,无论是充水因素分析,还是矿坑涌水预测,都需要考虑矿床的开采条件。因此,了解矿床与采矿的基础知识是做好矿区水文地质工作的需要。3)矿床...

水文地质测绘的基本工作方法
答:实现了传统地质图表达信息的彻底变革,同时还具有随时修改、高效、实现数据共享、易于保存和传输等优点。因此,在水文地质调查工作中,应尽量采用以“3S”技术为基础的数字化地质填图。

地质学专业学什么
答:二、地质学专业知识与技能:毕业生应获得以下几方面的.知识和能力:1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;2.掌握地质学的基本理论、基本知识和基本技能(包括野外地质工作方法);3.了解相近专业的一般原理和...

水文地质概念
答:1855年,法国水力工程师达西,进行了水通过砂的渗透试验,得出线性渗透定律,即著名的达西定律,奠定了水文地质学的基础。1863年,法国裘布依以达西定律为基础,提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1885年,英国...

什么是工程地质学?它的主要内容是什么
答:工程地质学是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。包括:1、地层的岩性:是最基本的工程地质因素,包括它们的成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。2、地质...

矿井水文地质类型有哪些种类?
答:分为简单、中等、复杂、极复杂四种。矿井水文地质类型根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度区分的类型,分为简单、中等、复杂、极复杂四种。主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,...

存在的主要水文地质问题
答:工作区地处豫西山区,地形切割强烈,地层发育较齐全,地质构造条件复杂,受地层岩性和构造控制,各种类型地下水分布及富水性差异较大,存在的主要水文地质问题就是因资源型和水质型缺水引起的人畜饮水短缺问题。工作区广泛分布前新生界变质岩、碎屑...

水文学与水文地质学复习重点
答:设计枯水流量和水位,设计洪水流量和水位——这两个属于洪水枯水径流的知识,是重点,且涉及计算;暴雨公式;洪峰流量—— 属于降水资料收集,计算的,必须懂……水文学就以上三个重点。以下的是水文地质的重点:地质构造,地下...