地下水调查方法范文

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中图分类号：G250文献标识码： A

Abstract: By application of the relevant technical data for the construction of geology database (property) access and composition and processes, such as building a database to explore the spatial database application mapgis establish key technologies related to the proposed solution. Has a certain significance for the implementation of similar projects.

Key words: spatial database digital properties

MPAGIS是集当代先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的高效大型中文智能GIS软件系统，用途十分广泛，特别是利用GIS创建的空间图形数据库是进行其它地质研究的基础，可为下一步进行国家基础建设及有关预测规划提供多源专业图层及空间信息数据。本文以广西刁江流域相关地质工作进行的一些研究情况为例，通过在数据库建设中数据（属性）的获取和组成及建库流程等相关技术应用，探讨了以MAPGIS建立岩溶地下水调查与地质环境整治示范空间数据库的关键技术和方法。

1 项目概况

1.1 基本情况

广西刁江流域地下水调查与环境地质综合整治示范属西南岩溶地区地下水与环境地质调查项目的工作内容，为中国地质调查局下达的地质调查项目。地质学专业空间数据库，是该示范项目的重要成果之一。

1.2空间数据库成果要求

广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库按总体设计需建设15个1:5万图幅。其中每个图幅所涉及的数据包括：

（1）地理坐标系（以度为单位）及高斯投影（北京椭球参数）的MAPGIS文件。

（2）元文件，包括自检互检表及各图幅图层建设情况。

（3）必要的说明性文件，包括建库过程及修改字段的说明。

（4）数据库文字报告。

2 工作方法及流程

2.1 原始资料概况

（1）资料来源：项目建设数据库所使用的基础数据源依据1:5万地理图；1:20万地质图中的基础地理及地质数据进行相关数字化；水文地质、生态环境地质专业数据源主要采用本次野外的现状调查成果及收集了一些资料进行相关数字化。数据库以反映水文地质、生态环境地质基础特征为重点，对具有时间特性的动态可变数据信息也记录其时间特性。

（2）本次完成的图幅覆盖了广西刁江流域岩溶石山区，其分布情况见图2―2―1。

图2―2―11: 5万图幅名称

（3）资料整理情况： 1:5万地理图、1:20万地质图均为通过部级验收并已出版的图件资料。数字化录入后均进行误差校正。对其内部属性进行修编完善达到建库目的。建库时主要引用本次岩溶地质、水文地质与生态环境地质的野外调查原始数据进行数字化输入。

2.2 工作方法及流程

（1）地理底图

地理图层直接对已出版的1:5地理图进行数字化录入与修编。见地理图工作流程图（图2―2―2）。

图2―2―2地理图工作流程图

（2）基础地质

以已出版1:20万广西地质图为基础，并参照1:20万综合水文地质图和1:5万实际材料图；再根据省区实际情况对岩层数据进行录入与修编，建立地质图层。在力求反映地质构造的前提下，完善相关属性。其中地质图中水域面以1:5万地理图为准，为保证地质界线中断层接触与断层线的完全套合，以及地质图层中水体接触界线与地理图中水域面的完全套合，将地质界线、断层线、水域线添加在一起，形成总图层，柘朴检查，将多余悬挂线段删除，然后，地层界线、断层线、水域线均从总图层中提取，柘朴重建，完善属性。见地质图工作流程图（图2―2―3）。

（3）专业图层

根据现有资料进行录入汇编，专业分层，数字化成图，并完善其属性及外挂属性表。其中以本次野外调查资料为主，辅以1:20万水文地质普查资料及收集到的相关资料。对于与地下水资源、环境地质评价相关图层，均与本次调查成果相对应，做到空间数据库与调查成果报告的统一。见专业图层工作流程图（图2―2―4）。

2.3 专业图层划分

按照中国地质科学院岩溶地质研究所下发的《西南岩溶区1:5万地下水与环境地质调查空间数据库结构及GIS技术要求》，结合刁江流域具体情况进行专业分层，本空间数据库专业分层见表2―2―1。

2.4 完成的实物工作量

广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库共涉及1:5万图幅有15个，各图幅完成情况见表2―2―2。

2.5 质量监控

严格按照建设数据库质量检查要求进行检查，遵照本单位的质量认证体系，严格做到自检、互检及项目负责的抽查，并定期作阶段性检查。

图2―2―3地质图工作流程图

图2―2―4专业图层工作流程图

专业图层划分总表

表2―2―1

图幅完成情况简表

表2―2―2

3 数据质量评述

3.1 数字化图形质量

本次空间数据库建设，数据录入主要采用扫描录入及单点坐标直接录入。对于本次调查研究成果，调查点的空间位置录入均由GPS采集到的数据直接输入，投影转换到所需的坐标系，为保证数据的准确无误，录入数据还经过严格的校核。地下水资源评价及环境地质评价分区界线在计算机中直接勾绘，涉及与基础图层有公共界线的，直接从基础图层中提取，保证数据库中各图层空间数据的套合。对于图件的录入，在保证原图件质量的前提下，在数字化过程中，保证数字化图件与原图件的重合精度，完全能符合项目办提出的相关要求。误差校正保证了每幅图校正点数不得少于16个点，并根据图面质量实际情况，增加校证控制点。为保证图件与实际的吻合性，参考1:20万地质图根据实际情况对地质数据进行局部修编，以满足图层之间的套合精度。

3.2 属性（或卡片）质量

本次对空间属性输入经过了数据录入人员根据原始记录的录入，自检、互检及阶段性检查，再由专业技术人员进行校核，确保数据的正确性。

3.3 属性数据库质量

属性录入进行逐点进行录入，并对已录入的点进行标记，确保数据录入的完整性。检查时主要根据图元编号进行查询，做到图元与原始数据的对应性。最终将属性数据库导出，由专业技术人员进行校核，保证数据录入质量。根据本次空间数据库技术负责抽查及阶段性检查结果，数据质量可靠。

4 结束语

4.1 取得主要成果

（1）对广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域数据进行了数据库入库工作，为全面分析岩溶区水文地质条件和环境地质条件以及工作区水资源评价提供了可视化信息，为国家实施西部大开发中进行数据交流提供了便利。

（2）通过对野外记录卡片建库工作，对野外资料进行数字化管理。为今后野外原始资料管理提供了新的途径。

（3）通过对地下水资源与环境地质的空间数据入库，为探讨地下水资源与环境地质评价模型打下基础。

（4）广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库的数据主要来自本次野外调查，保证了数据库的准确性和精确度，使专业数据更具有实际利用价值。

参考文献：

[1]《MAPGIS6.X地理信息系统使用教程》 武汉中地数码科技有限公司。

[2]《西南岩溶区1:5万地下水与环境地质调查空间数据库结构及GIS技术要求》中国地质科学院岩溶地质研究所。

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1 地下水环境影响评价的意义、目的和任务

近年来，随着开发建设项目规模的不断扩大，开发建设活动对周边环境的负面影响也随之加大，不仅会直接造成对地表各种环境的破坏，甚至会影响地下水水环境系统。在这种情况之下，建设项目对地下水资源量的无节制开采利用，成为了导致地下水环境持续恶化的重要因素之一。为了有效改善这一现状，确保地下水资源能够更好的为人类服务，就必须重视地下水环境影响评价，为合理开采地下水、保护地下水环境提供有力依据，从而有利于促进社会健康持续发展。

地下水环境评价的目的是保护地下水环境，通过预测拟建工程项目给地下水环境带来的影响，进而依据预测结果对其影响进行客观评价，并科学论证项目实施的可行性，针对建设项目情况制定和落实地下水环境保护措施。

地下水环境影响评价是环境管理工作的重要内容，其任务是以保护地下水环境、促进经济可持续发展为根本目标，对开发建设活动的地下水环境进行预测、分析、比较，并对不同开发建设方案的地下水环境经济效益进行评价，为规划开发建设项目布局，实施地下水环境保护措施奠定基础。

2 冶金类建设项目地下水环境影响评价方法研究

2.1 冶金建设项目工程实例简介

该项目为冶炼金矿与铜矿的建设项目，其排放的主要污染物为有毒重金属，项目所在地是国内较为重要的有色金属采掘冶炼基地之一，该地区的大中小型企业一直以来采取的都是粗放式发展模式，各种废水、废气随意排放，工业废物随意乱堆，致使该地区的表层土壤和地下水体大面积存在重金属污染问题，这也是选择该地区冶金项目作为的案例的一个原因，其具有一定的典型性。

2.2 水环境影响评价方法

（1）目标含水层的识别及确定方法。由于地下水之间各类物质的交换以及物理化学作用的产生主要取决于地下水赋存与径流地质环境，所以对建设项目可能引起的含水层污染进行识别是评价的前提，而对地下水区域进行划分并明确可能污染的地下水所属主要水系是识别目标含水层的基础环节，但是由于含水层的种类较多.为此，需要借助不同的方法进行分析，在这一过程中，可以借鉴参考本地区的水文历史资料，这部分资料对于地下水环境评价具有非常重要的价值。通过收集的资料可知，该建设项目所在区域的地层构造条件相对比较复杂，地下水的类型以及含水层相对较多，这使得水力之间的联系比较多变，按照含水岩组及其构造发育的具体特点，再参考不同含水层的水位动态变化数据，可将该建设项目所在地的地下水系划分为5个系统，本项目场地位于北部白垩系地下水系统之上。在构造体系及地层结构上，白垩系有着属于自己独立的边界条件，它与周围的地下水系统没有任何的直接水力联系。同时，根据历史水位监测数据结果显示，白垩系地下水的水位标高常年保持在65-90m左右，而周边的地下水系统在静止时的水位与之相差500m左右，这表明该水系为独立的水文单元。

（2）项目所在地的地下水现状评价。通常情况下，对于一些地下水污染较为严重的地区，都是通过该地区地下水水质的现状与国家现行的地下水质量标准中规定的指标进行对比，来具体分析地下水的实际污染情况，主要包括以下内容：污染源分布、污染途径以及发展趋势。然而，若是想要客观认识该建设项目可能对该地区地下水环境造成何种污染，还需要对比地下水的背景值，为此，地下水的背景值获取成为评价的关键。所谓的地下水背景值具体指示在天然的条件下，没有被任何人为活动污染的地下水化学成分的天然含量。该值的获得有两种方法，一种是水样采集法，另一种是数据对比法，为了确保结果的准确性，本文采用数据对比法来获取该区域的地下水背景值，以此来分析地下水污染物的积累和迁移规律。

2.3 几点建议

（1）确定预测评价区。预测评价区范围要以白垩系地下水系统径流、补给、排泄条件为确定依据，控制面积为15k，在这一范围内开展地下水环境现状调查和监测活动（比例尺为1/1万），其目的在于明确主要污染对象的岩性结构、含水能力、厚度、透水能力，查明含水层的主要污染源和污染方式。在预测评价区开展的工作包括岩样与水样采集、供水水源类型调查、水位长期检测以及地下水开采近年利用情况汇总等。

（2）明确重点勘查区。冶金类项目建设区及其周边地下水环境是受污染最为严重的地带，应将这一地带作为重点勘查区，面积控制为0.7km2。由于在重点勘查区没有设置勘探控制点，致使水文地质工作精度尚为达到地下水环境现状调查的高要求，所以必须开展大比例尺（1/2000）的环境水文地质调查和勘验工作，主要包括水文地质钻探、弥散试验、抽水试验、渗透实验、包气带饱等，从而通过调查、勘察和试验，以获取目标含水层岩性、富水性、水文地质参数等信息，并且对地下水变化情况进行监测。

参考文献

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中图分类号：F470文献标识码： A

随着能源需求的迅速增加 , 石油的勘探开发快速增涨 , 石油开发可能对地下水环境产生一定影响 , 由此引发的地下水环境保护和在石油开发过程中对其影响的研究, 已越来越需要 , 越来越迫切 。本文拟就石油开发区地下水环境影响评价中的一些问题做粗浅的讨论。

1石油开发区地下水环境影响评价水文地质工作的基本方向

1 . 1水文地质工作的基本方向

石油开发区的地下水主要污染源为开发施工期的废水 ( 钻井废水 、 井下作业废水)和固体废物 ( 落地油、 钻井泥浆) 。生产运营期采油过程中产生的含油污水和修井产生落地油。此外 , 在事故状态下产生的废水和固体废物 , 如采油井、注水井套外返水 、 返油, 管道泄漏产生的落地油等。正常情况下, 废水集中处理合格后回注地下, 不外排, 废弃泥浆经处理后无毒, 岩屑用于平整场地, 落地油回收, 对地下水环境影响很小。但在事故状态下, 对地下水构成潜在的威协。

在石油勘探开发中, 钻井过程中造成的污染一般发生在地表和近地表 , 主要是浅层水和包气带, 但对地下深部含水层也可能会产生污染 。在采油和原油运输过程中也可能发生污染 。一般发生在地表 。但如果成井质量不好, 采油井或注水井发生套外返水 、 返油, 含油污水在水头差的作用下由含油层上窜可能直接进入含水层污染深部承压水, 套外返出水也可通过包气带向下垂直渗透污染表层潜水, 污染除发生在近地表的潜水含水层 , 还会污染深部承压水含水层 。因此, 可根据工程论证研究, 首先确定与石油开发有关的地下水主要污染源及污染形式, 根据工程开发特点和污染源确定水文地质工作研究的主要方向 。

在查清区域水文地质条件下, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水 、 主要供水目的层和包气带。因为包气带岩性和水理性质直接控制着地下水环境遭受污染的可能性和污染程度 。

对于含水层, 如果污染地下水环境的主要污染源是钻井过程中产生的钻井废水 、 钻井泥浆,落地油以及采油过程中产生的落地油, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水和包气带 。如果是套外返水污染地下水 , 直接进入含水层 , 则视返水点处的地质及水文地质环境而定, 原则上应以查清返水点处的地质环境和水文地质环境为度 。因此 , 工作重点除查清包气带和含水层外 , 还要查清返水点的透水层和隔水层。

对于包气带, 当钻井废水 、 钻井泥浆及落地油撒落在地表 , 或通过泥浆池 ( 防渗层破损)渗漏, 污染物通过包气带向下渗透, 可能会污染浅层潜水, 因此, 应重点查清包气带的岩性、 厚度、 渗透性和隔污性能, 及潜水含水层 。

1 . 2地下水调查评价范围确定

根据地下水环境影响评价工作要求 , 结合工程特点和水文地质条件, 平面上要考虑石油开发可能影响的范围 , 可以是完整的水文地质单元或水文地质单元的一部分。垂向上, 由于石油开采深度较大 , 评价深度难以确定 , 应包括整个含水系统 。根据多年工作体会 , 一般情况下不应超过表套深度 , 重点为有工农业供水意义的含水层和表层易受污染的浅层水。

2地下水环境调查中的问题

2 . 1点面结合 , 重点突出

在调查评价区水文地质条件的基础上, 水文地质调点区域包括钻井井场 ( 钻井、 泥浆池) 、 采油井场 ( 采油井 、 注水井 、 套外返水井等) 、 联合站, 输油管道沿线 , 运输道路沿线等。重点调查研究地段精度应提高 ( 比例尺为 1/10000 或 1/5 000) , 调查点应多些, 加大密度 。其研究程度应达到查清地下水主要污染源及主要污染物 。地下水污染程度、 污染方式和途径。查清包气带的隔污性能应是水文地质调查工作的重点。在非重点区 , 只作控制性调查 。

2 . 2 充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作

采油区一般水文地质研究程度较高 , 有一定精度的地质水文地质调查工作 。可以充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作。包括地面调查和水文地质试验 。但一般对包气带研究十分有限, 而落地油、 废弃泥浆和含油污水等污染源对地下水的污染首先进入包气带 , 通过垂直下渗污染土壤, 再进入含水层污染地下水 。应重点查清包气带的岩性、 厚度 、 渗透性和隔污性能等 。

2 . 2 . 1包气带调查研究中应注意的问题

包气带研究精度一般应不低于水文地质调查精度 。选择有代表性的土层, 进行分层研究 。应查明包气带的岩性, 厚度 , 及水理性质 , 如渗透性、 孔隙度、 吸附性能和隔污性能等。在透水性质研究时 , 可采用室内和室外实验 。室内实验可采集原状土测试孔隙度和渗透性, 及作淋渗试验确定包气带的吸附性能等 。室外实验多采用试坑渗水试验 。渗水试验是确定包气带的透水性的重要方法。应布置在代表性的典型地段。如采油井场、 泥浆池; 输油管道沿线。和透水性较好 、 地下水易受污染的地段 , 及不同岩层的接触部位等。

2 . 2 . 2地下水环境调查研究中应注意的问题

石油开发区石油对地下水的污染, 大多以表层潜水含水层为主, 在水文地质调查时 , 易受污染的浅层水和主要供水目的层应作为主要对象。而深层承压水埋藏较深, 影响相对较少 。但由于人为打井和地下水混合开采, 不同程度沟通了上下含水层的水力联系 , 使深层地下水存在着污染的可能性 , 因此, 视工作区具体情况而定。

要查明工作区水文地质条件, 必要时可通过勘探 、 试验确定水文地质参数和地下水弥散度。以及污染物在含水层污染运移情况 。如抽水试验、 弥散试验 、 浸溶试验等。在研究地下水污染状况时 , 首先应确定污染物进入地下水的途径和方式等 。地表及浅层以垂直渗透为主, 通过包气带下渗污染 ; 地下深部以水平运移对流扩散污染为主。应确定污染物运移方式 、 运移速度和影响范围。通过调查与监测评价, 查清地下水质量现状 , 污染状况、 污染范围及程度。污染物在地下水中浓度变化 , 以及原因, 和影响因素等。根据浓度变化推讨含水层的自净能力和环境容量 。并且建立地下水动态监测机制 , 每年丰 、 枯水期各一次 。

除了研究可能被污染的含水层和地下水之外, 还应研究与之相邻的地质体和地质环境受影响的可能性、 影响程度以及污染途径。

3地下水环境影响预测中的问题

根据油田开发特点和水文地质条件 , 可采用类比法、 模型法和数值模拟等方法 , 对油田开发工程可能对地下水产生的影响进行预测与评价,重点分析事故状态下地下水环境影响。

3 . 1类比法

对于油田区内新建项目, 可采用类比法 , 选择开发工艺相同, 水文地质条件相同和相似的区块进行类比调查。查清其污染源的性质、 强度、主要污染物排放量及浓度 、 污染途径。查清水文地质条件 , 地下水污染程度及范围 。定性分析油田开发对地下水环境的影响。该方法简单, 具有可比性。

3 . 2模型法

1)瞬时排放预测模型

C=C0 ·eat

式中 : C 为地下水中污染物预测浓度 ( mg/L) ;α 为污染物在含水层中的衰减系数 ( 1/ T) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/ L) ;t 为预测时段( d) 。

主要用于污染物瞬时排放的预测, 如钻井过程中污染物瞬时排放可采用此模型 。

2)一维对流—弥散溶质运移数学模型对于均质一维, 纵向弥散为主 , 地下水流速均匀且稳定, 无源/汇项 , 可采用该模型:

利用 Laplace 变换 , 可求得上述模型的解析

解:

式中 : C ( x , t)为预测点地下水中污染物浓度( mg/1) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/L) ; U 为地下水实际渗流速度 ( m/d) ;D 为水动力弥散系数 ( m2/d) ;x 为预测点到源强距离( m) 。

事故状态下连续排放的含油污水 ( 如套外返水)污染地下水 , 可采用该模型预测。

3)地下水数值模拟

① 水流数学模型

对于非均质 、 各向同性、 空间三维结构 、 非稳定地下水流, 可采用三维水流数学模型:

式中 :Ψ为渗流区域 ;h 为含 水层水位标高( m) ;K 为渗透系数 ( m/d) ;K n—边界面法向方向的渗透系数 ( m/d) ;S 为含水层储水系数;μ 为潜水含水层给水度 ;ε 为含水层的源汇项( 1/d) ;p 为潜水面的蒸发和降水等 ( 1/d) ;h0为含水层初始水位 ( m) ;Γ0 为渗流区域上边界, 即地下水自由表面;Γ1 为渗流区域水位边界;Γ2 为渗流区域流量边界;Γ3 为混合边界;n为边界面法线方向;q ( x , y , z , t)为定义为二类边界的单宽流量 ( m3/ d . m) , 流入为正,流出为负 , 隔水边界为 0。

② 溶质运移数学模型

包括对流、 弥散和化学作用的溶质运移方程, 其形式如下:

其中 CR 是化学作用项 , 可以是 : ( 存在离子交替吸附时)

( 存在化学反应时)

式中 : αijmn为含水层的弥散度 ; Vm , Vn 为分别为m 和 n 方向上的速度分量 ; ∣ v ∣为速度模;C 为模拟污染质的浓度 ; n 为有效孔隙度; C ˊ为模拟污染质的源汇浓度;W 为源汇单位面积上的通量 ;Vi 为渗流速度;ρb 为介质密度 ;C为固体介质吸附的污染质浓度 ;Rk 为污染质增加或减少速率 。

一般受资料限制 , 污染物反应参数无法确定, 不考虑污染物在含水层的吸附 、 挥发、 生物化学反应 , 只考虑运移过程中的对流 、 弥散作用。

联合求解水流方程和溶质运移方程就可得到污染质的运移结果。模拟软件可采用目前国际上最先进的美国环境保护局开发的 GMS6. 0, 在模拟区单元网格剖分时对污染源位置应进行加密剖分。在溶质运移模拟前 , 必须先模拟地下水流场。

参考文献:

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1、概述

我国现有大量的水利工程由于经过了多年的运营，出现了不同程度的渗漏问题，不仅造成了水库库容损失等直接经济损失，还对工程的安全构成了极大的威胁。因此，有必要通过进行必要的水文地质调查，来准确具体确定的渗漏部位，查找地下水渗漏通道，以便对存在渗漏隐患的水利工程进行除险加固提供资料和依据。

很多地球物理方法被应用于水文地质调查，如水利部建设了水利工程隐患的试验场，开展了高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法等多种地球物理方法，所用这些工作为地球物理方法进行水利工程的水文地质调查提供了指导，但同时我们也一直在寻求一种准确、快速、简便的方法来广泛进行水文地质调查。自然电场法是地球物理方法中最古老的方法之一，由于其不需要向地下供电，只需直接测量地表两点间的自然电位，易于开展工作，效率也高，所以近年来自然电场法被广泛应用于水文地质调查。

2、方法原理

在自然界中，当地下水在裂隙或裂缝中渗流时，固体颗粒表面对水溶液中的负离子具有选择性的吸附作用，因此流动的水中正离子的浓度相对增大，这样固体颗粒表面或带有相反电荷的水溶液在流动过程中要维持动态平衡，从而形成了一定的电位差。这种由水的渗透过滤作用而产生的电场，称为过滤电场(或渗透电场)。结合地层情况分析可知，副坝坝址区地下存在渗透电场，在地面两点间存在着天然电流场，可通过观测地面两点的自然电位差来测定。一般来说，渗漏通道形成后产生过滤电场，在其上方呈现出低电位异常(相对于正常场)。

自然电场法包括电位观测法及梯度观测法两种，电位观测法是通过仪器及不极化电极测出某一条剖面或某几条剖面上的电位曲线图，测量时将N极置于无穷远处某一自然电场稳定的区域内，将M极在剖面上按照一定的距离依次移动，测出该剖面上的自然电位变化情况，通过分析电位曲线图，可以推测地下水渗流情况。一般来说，在渗漏通道上方的自然电位曲线呈现出低电位异常。梯度观测法是将不极化电极M极和N极保持一定的间隔距离，沿着剖面线向一个方向依次移动，同时测出其电位差，通过分析实测的点位数据来确定地下水的渗透流向。由于梯度观测法容易受到外界的干扰，实测误差较大，野外一般采用电位观测法进行。

“8”字形电场法是电位观测法中的一种，也称为环形电位观测法，测试时利用仪器和不极化电极在每一测点的8个方向上观测其自然电位值，将观测的电位值v按一定比例标在图上，用曲线连接起来，成一个椭圆，即“8”字形电位图。因为在地下水运动方向上产生的电位差大，所以椭圆的长轴方向即地下水的流向。将所有测点标在同一张平面图上，可看出测区不同地段的地下水流向。

综上所述，我们既可以利用自然电场法在地表测出地下水的流向，同时也可以通过利用测试资料来分析地下水的渗漏通道。所以，自然电场法很早便被应用于水利行业水坝和水库的渗漏探测，也被应用于进行区域水文地质调查。

3、应用实例

韩家园水库位于河北省石家庄市西南约15km处。该库始建于1956年，总库容0.046亿m3，经过多年运行，目前水库存在严重的坝基渗漏，需进行除险加固，为了进一步查明副坝坝址区地下水渗漏情况，对副坝坝址区采用了自然电场法进行地球物理勘探。

3.1工区地形、地质概况

水库位于太行山东麓，地貌单元属太行山山前冲、洪积平原，地形起伏较大。副坝坝顶高程约115～116m，桩号0+000附近坝肩为基岩大部的剥蚀残丘，约在桩号0+650以后为现代新建生活居住小区。副坝坝址区地层情况据以往地质勘探资料为：粉质粘土(在局部地段夹有一薄层砾砂)、中砂、卵石、砂岩，层位较连续稳定。

3.2工作布置

本次工作采用自然电场电位观测法，具体布置为：在坝轴线、坝轴线上游60m及坝轴线下游60m各布置1条剖面，点距5m，每条剖面长250m；为了进一步了解副坝坝址区下游地下水流向，还根据现场地表情况，在坝轴线下游进行了20个点的“8”字形电场法观测。

本次测试工作使用仪器为重庆地质仪器厂产DDC 5型电法仪，不极化电极为该厂生产的Cu～CuSO4不极化电极。野外工作之前，对仪器、不极化电极均进行了检查，使其处于良好状态，基点选择在电场稳定、湿润均匀、接地条件良好的地点。为保证野外数据采集质量，野外观测过程中对于变化较大(突变)的测点实时进行重复观测。

3.3成果分析

由图1可知：每条剖面上都存在2处低电位异常，分别为坝轴线桩号0+650～0+740、桩号0+820～0+890段，坝轴线上游60m桩号0+680～O+720、桩号0+840～0+880段，坝轴线下游60m桩号0+680～0+750、桩号0+830～0+885段，其对应的位置即为坝址区地下水渗漏点，依据各段低电位异常峰值的大小可以明确的看出，在坝轴线剖面上的异常峰值较大，说明在坝轴线上地下水流速较大。综合3条剖面分析可知，在该段(副坝桩号0+650～0+900段)地下存在2条集中渗漏带，其位置如图所示。

将“8”字形电场观测法得出的数据分别绘制成“8”字形电位图，为了便于整体分析，将所有的“8”字形电位图按照其大概位置放在一张平面图上，见图2，由图可知，20个“8”字形电场电位图的长轴方向较为一致，均指向E90°，所以判断在该区域内地下水的流向为E90°方向。

4、结语

根据理论及实践研究，我们可以得出以下结论：

(1)自然电场法虽然是地球物理方法中最古老的方法之一，但用于测定地下水流向的方法理论十分成熟，而且由于易于开展工作，效率也高，所以近年来被广泛应用于水文地质调查。

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0 引言

随着我国工农业经济的发展及人民生活水平的不断提高，工农业用水、生活用水需求量越来越大，对地下水的开采量也不断增加，地下水资源日趋紧张，因此，必须寻找更多的地下水资源，才能满足工农业经济发展及人民生活水平不断提高的需求。

激发极化法电测深是重要的探测地下水资源地球物理探测方法之一，本文就是通过该方法在陕南某地地下水探测中的实际应用，总结出探测区地下水的激电特征，结合探测区水文地质资料，分析地下水补给、运移、富集、地层结构、构造等水文地质条件，分析含水地层的厚度变化及其水量等情况，以便对地下水资源作出正确评估，为国家的经济建设服务。

1方法原理

激发极化法电测深基本原理是基于岩石的激发极化效应，是岩石颗粒含水后在外电场作用下的一种电化学反映，因此，它必然和岩石中的水有关，如果没有水，也就没有激发极化效应。但激发极化效应也并非与岩石的含水量成正比，而是与一定的颗粒结构有关系，饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应。实践表明，古河道、古洪积扇、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水、粘土和充水的断层破碎带等有开采价值的含水层，都有明显的极发激化效应。激发极化法电测深一般测量四个参数：视电阻率ρs、激化率ηs、激发激化比J、衰减度D等。其中ηs、J、D它们都是用来反映激发极化效应特征的参数。当激电测深未反映这些含水层时，激发极化参数值一般都有很小，而当反映含水层时，这些参数(ηs、J、D)往往相对背景值同时增大，增大倍数与水量大致成正比，因而进行激发极化法电测深时，综合考虑这些参数随极距变化，来判断地下有无地下水及地下水富集情况。

2应用实例

地上水探测区位于陕西省汉中盆地东北部，地处秦岭褶皱系南缘、康县－略阳华力西褶皱带内，地质条件简单，属内陆湖盆沉积及阶地冲积层；出露地层主要为第四系中下更新统（Q1-2）为洪积及湖泊沉积层，有砾石层及粉砂土和砂质粘土。第四系全新统（Q14）为一级阶地冲积层，主要为粉砂土夹砾石层。基底岩性为下石炭统略阳组中上部灰岩（见图1）。

探测区属汉江三级阶地，地下水的形成受本区地质、水文、构造及地貌等因素控制。调查区水文地质分区属汉中盆地中等―弱富水的孔隙水区，根据地下水的赋存条件、补给、排泄形式及富水性，可划分为2个小区，即弱富水孔隙水区和中等富水孔隙水区，中等富水孔隙水区主要分布在汉江的一级阶地区，弱富水孔隙水区主要分布在汉江的二、三级阶地区。

弱富水孔隙水区含水层岩性主要为泥质砂砾层，地下水补给主要来自大气降水、水塘及北部山区地下水，向南排泄，地下水位3―15m，富水性差，单井出水量一般小于5m3/h。中等富水孔隙水区含水层岩性主要为卵石层及砂砾层，地下水潜水面约3―5m，地下水补给主要来自大气降水及河水，向河流及下游排泄，富水性较好，单井出水量可达10―20m3/h。

图1区域地质简图

本次地下水探测使用国产WDJD―3多功能数字激电仪，采用对称四极等比电测深装置,供电极AB与测量电极MN按5:1极距比同时移动动。 测量主要参数:视电阻率(ρs)、视极化率(ηs)、衰减度（D）、极发极化比（J）。

本次共完成激电测深点共11个，这些点分布在01号激电测深剖面上，由北向南分别为：0101―0111，剖面长600m。

通过对本次激电测深数据分析整理，可以看出:

视电阻率(ρs)值变化范围一般为 10―46Ω.m；ρs曲线较为平滑，曲线类型主要为KHA、KKA、HHA、KHH、QHA型；视极化率 (ηs)值变化范围一般为0.2～4.6 ％，背景值约为1.4％。曲线局部不平滑，在地下水较富集区ηs较大；衰减度（D）值变化范围一般为 0.1―0.8，背景值约为0.3，曲线平缓，在地下水较富集区局部有跳跃，但不明显；极发比（J）值变化范围一般为 0.1―1.8，背景值约为0.4，曲线平缓近似直线，变化不大，但在富水地段，J值较大。

对激电测深的视电阻率(ρs)，视极化率(ηs)、衰减度（D）、激发比（J）数据整理并分别绘成ρs、ηs、D、J等值线断面图（见插图1）， 从断面图上可以看出：ρs断面图：电阻率沿垂直方向电阻率由浅至深逐渐变大，沿水平方向电阻率变化不大，在0102―0104区间，电阻率等值线呈低阻下凹，形成局部低阻半封闭异常圈；ηS、J断面图：在0102―0104这个区间，分别形成高极化封闭圈、高激发比封闭异常圈；衰减度D：在0102―0104区间没有高衰减度封闭圈，而其它区间仍然有一些团块状、串珠状的异常圈。

插图101线电测综合断面图

根据以上激电测深综合解释成果结合调查区的水文地质情况可以得知：调查区地层主要有第四系粘土层、砂质粘土层、砂砾层、卵石层、角砾层，基岩为石炭系灰岩，其中粘土层、砂质粘土层为浅部不均匀含水层，主要为地表滞水，含水量较小；砂砾层、卵石层、角砾层为主要含水层，同时也是地下水运移的主要通道，含水量相对较大，同时基岩的起伏变化所形成的局部凹陷构造为地下水富集提供了有利空间（见插图2）。

插图2综合解释地质剖面图

根据前面对激电测深工作范围内平面及断面激电异常综合分析可知：地下水较富集区位于剖面北部，平面位置包括01线测深点0102―0104，地表以下3m―30m为地表滞水，水量较小；30m―160m为主要含水层，水量较大。

通过对调查区所有激电测深点成果分析对比，选取出涌水量较大的点位：0102、0103、0104作为建井井位，预计单井出水量在10m3/h以上，通过在0103号点位的钻探，成孔后出水量达到16m3/h，达到预期效果。

3 结束语

篇6

中图分类号：F540.1 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

文章简述了美国、俄罗斯、法国的水文地质科学研究现状，并结合理论知识对哈密盆地文地质研究工作进行了分析，同时结合自身实践经验和理论知识，提出了未来水文地质研究的发展方向。

二、国外水文地质科学研究概况

现就国外，主要是美国、俄罗斯、法国的水文地质科学研究情况概括介绍如下:

1.美国水文地质科学研究，战前基本上是以地下水水文学为中心。二战以后,随着地下水资源开发利用的加强，水文地质学遂逐渐形成为独立的学科。自1969年以后开始着重研究地下水的管理、多相流和扩散原理以及地下水的模型试验等。主要课题可概括为地下水管理体制、经济效益、测试方法与基本理论四个方面。

美国最主要的水文地质研究机构是地质调查所的水资源处和资源保护处。该所的水文地质研究工作一部分属于全国性计划的任务，包括:水质监测、水资源开发利用、典型地区水质评价及测试技术，另一部分属于能源计划的任务，包括:矿区开采中水质恶化及污染问题、地下热能利用、典型盆地地下水研究以及地下水的扩散理论等。

俄罗斯水文地质研究工，当前除进行区域性水文地质研究和编图外，主要侧重于:

(1)地下水资源的保护、评价、多年预测及预测的数学和模拟方法的研究;

(2)地下水化学成分的形成、水中元素的迁移聚集规律、地下水绝对年龄的研究等。

此外，在地下水对金属矿床与油气形成的作用以及地下热水等方面也进行了不少研究工作。

(3)法国从事这方面研究的有大专院校、全国农业研究院、石油研究院及私营机构,属于一级水平的研究单位有4一5个。法国地质矿产调查局(BRGM)水文地质工作者所承担的基础科研工作包括含水层水文地质特征的实验研究、岩溶水文地质研究、水化学与地下水污染、水均衡、水文地质编图、干旱地区地下水研究、地下水资源评价与开采规划等。法国开采地下水的历史很长，由于自流水压力水头下降,法国对地下水资源的研究日趋加强。法国水文地质人员对法国及非洲一些国家(阿尔及利亚等)做过很多调查研究，有许多成果。当前，法国在现场资料获取、包气带水动力学、岩溶水文地质学研究等方面取得了一些进展。

为了提高水文地质研究水平，国内外普遍采用各种现代化的技术手段。例如，在区域性水文地质研究中，广泛采用遥感技术、计算机技术研究区域水文地质规律、模拟地下水运移场、进行地下水开发预测、预报，取得较好的研究效果并运用到生产实际。

三、水文地质研究的具体应用

哈密盆地水文地质勘查工作研究分析

1、项目概况

新疆东疆地区哈密盆地矿产资源蕴藏丰富，尤其煤炭资源储量占到全国的12.5%，,居新疆首位。为了将新疆的资源优势转化为经济优势，促进新疆社会经济的快速发展，自治区、国土资源部将东疆煤田勘查工作列入“358项目”，自2009年起开展了东疆地区煤田整装勘查工作。相对于丰富的煤炭资源，哈密气候干旱，水资源极为匮乏，水资源总量只占全疆的0.83%，资源性缺水严重。近些年来，区内地下水位逐年下降，绿洲内部和边缘地带生态系统退化，水资源供需矛盾日显突出，水资源问题已成为地区经济社会可持续发展的主要制约因素之一。为给东疆地区煤炭资源开发建设提供水文地质决策依据，新疆国土资源厅自2010年起组织实施了“新疆东疆地区煤炭基地地下水勘查”项目。哈密盆地地下水勘查作为一个子项目，历时3年完成了66134km2的水文地质勘查任务，取得丰硕成果。

2、野外工作技术方法的先进性

此次工作采用遥感解译、综合水文地质测绘、生态环境地质调查、地球物理勘探、水文地质钻探、抽水试验、山地工程、地下水动态监测与水位统测、水质分析及岩土测试、工程测量、地表水资源评价、同位素研究、地下水数值模拟等多种技术方法，进行了全面细致的勘查研究工作。其中，很多野外工作都采用了目前国内最先进的技术装备和手段，具体表现如下：

遥感解译：严格按照收集遥感影像资料和其他相关资料遥感影像预处理建立影像解译标志对遥感影像分类精度检验的技术路线开展工作，采用了不同时相、高分辨率的陆地卫星TM影像数据，提高了解译成果的精度。采用MAPGIS、ENVI、ArcGIS等多种软件进行分析处理和成图，其技术先进可靠，确保了解译结果的正确和准确。

综合水文地质测绘：采用了OZI可视化导航软件开展水文地质测绘工作，充分利用了现有信息数据的现场实时对比分析研究，同时进行各类专业图的现场快速分析，提高了外业调查的针对性和数据的可靠性。利用GM软件、ASTER G-DEM电子地形数据及遥感ENVI软件，进行了地下水系统和特定调查路线控制范围的地表水系汇流分析，准确划分了地表水分水岭及汇流差异。采用GlobalMapper软件和蓝牙模块、笔记本电脑的联合使用，实现了野外调查工作数据的实时处理，该软件的导航定位、航迹自动记录功能，将野外调查中传统使用的手持GPS定点并往地形图上展点的工作，全部集成到了软件的自动处理功能上，极大程度地节省了野外调查时间，提高了野外工作的效率和精度。

水文地质地球物理勘探:采用瞬变电磁(TEM)、直流电测深(VES)、音频大地电磁测深（EH4）、激发极化测深、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)多种方法开展工作，通过对比验证提高了解译精度。

抽水试验:采用荷兰高精度袖珍潜水仪（mini- diver）及其配套的数据处理软件（diver office软件），进行了抽水试验中数据的观测、记录。该设备和软件的使用，改变了以往抽水试验时人工进行水位数据观测、记录的传统方法，实现了抽水试验中数据观测和记录的自动化、连续化，提高了稳定流和非稳定流抽水试验中观测数据的精度和密度。应用了GSM-2—全自动测量水位—远程数据无线传输的新技术方法，用于抽水试验中的水位测量，GSM-2测量系统的核心是GSM-2 Datamanager软件，它用于收集、监视和控制测量数据，并可以通过Email和SMS短信进行收发数据和配置。通过GSM-2进行抽水试验中的水位测量，不但可以在室内进行远程监控和数据管理，及时了解抽水的状况，而且在突发状况或更改落程时可进行远程配置。

3、水文地质研究工作的突出变现

区内地质、水文地质研究程度相对较高，在以往工作基础上，充分搜集已有资料，并注重资料的二次开发利用，加强了综合分析研究；实物工作以地面调查为主，本着缺什么补什么的原则，有针对性地开展各项工作，使有限的资金发挥最大的效益；区域调查和重点调查相结合，突出重点调查；野外调查与综合研究相结合，突出综合研究；采用综合钻探、野外调查、物探、试验、测试等综合手段开展水文地质补充调查；运用地下水系统理论，以资源—环境—经济发展相协调、可持续发展理论认识和评价地下水资源。

作为哈密盆地地下水勘查最新成果，体现了5大特点：即系统全面性、综合性、延续性、创新性和实用性。

系统全面性：对哈密盆地这样的大型沉积盆地的地下水进行比较全面系统的勘查研究。项目平面上涵盖了整个哈密盆地，几乎涉及盆地地下水有关的所有水文地质问题。

综合性：借鉴国内大型盆地地下水勘查研究的经验，以地下水系统理论为指导，对哈密盆地地下水进行综合性的勘查研究。在勘查手段上几乎涵盖了地下水勘查研究的所有手段和技术方法；在学科上融合了地质学、构造学、遥感、水文地质学、生态水文学、水文地球化学、同位素、地理信息系统等多种学科。

延续性：该项目是在前人工作的基础上完成的，项目不仅收集利用了前人大量的原始资料和数据，而且吸收和继承前人成熟观点和重要结论，并补充了本次工作所取得的新认识、新成果、新发现。本次地下水勘查，在一定程度上讲，它既是一个勘查项目，更是一个培养锻炼年青水文地质工作者的平台。该项目取得成果的同时，也培养了一大批人才。

创新性：该项目在实施过程中，利用先进的勘查手段，充分利用了RS、GPS、GIS、GMS、GM等多种技术，利用SRTM数据的应用等，取得了良好的效果。

实用性：本次地下水勘查研究成果具有较强的实用性。它既能为煤炭基地的发展规划提供地下水资源方面的宏观决策依据；而且在勘查的同时也直接为当地经济建设和人民生活提供了宝贵的地下水资源信息，有助于解决部分地区严重缺水的现状。

四、水文地质研究展望

随着我国改革开放政策的实施,同国际水文地质界的学术交流也得以加强,根据水文地质研究现状，联系实际情况对今后的工作方向提出如下意见:

(1)区域水文地质研究方面:在已积累大量实际资料基础上，做好对资料的二次开发，编制相应成果，以供生产部门应用。

(2)地下水资源评价方面：在地表水、地下水综合考虑的原则下，按照地下水系统进行评价。

(3)在地下水动力学与计算技术方面：要加强基本理论的研究,研究建立在各种复杂条件下的水文地质模型及其相对应的数学模型，研究建立水文地质数据库及相应的储存系统，运用计算机技术进行地下水评价、预测、预报等。

(4)对环境水文地质问题的研究、人工补给的理论和方法的研究、遥感技术、同位素技术的应用、裂隙水和岩溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水质污染等各种复杂的水文地质问题都是水文地质工作者当前或将来所面临的重要研究课题。

(5)根据现代水文地质专业发展的系统性、网络性和综合性特点，现职水文地质人员应在继承和发扬传统水文地质理论和方法的基础上，尽快了解和掌握给排水、环境工程、计算机、自动化控制以及经济学、管理学、运筹学和法学等方面的专业知识，不断学习新技术、新理论掌握新方法，以提高对专业发展的适应能力。要从思想上转变传统的专业或行业观念,认清水文地质工作目前所面临的形势，用发展的眼光来审视专业进步，将专业的主要任务从单纯的勘察找水中解脱出来，转移到如何促进地下水资源的可持续开发和利用上。

五、结束语

将理论知识用于实践解决实际问题是研究的最终目的，对哈密盆地的水文地质勘查工作就充分说明了这点，随着先进的科学技术不断融入到水文地质研究中，这门学科对人类的作用将越来越大。

参考文献：

篇7

关键词：干旱；地下水；监测

Key words： drought；groundwater；monitoring

中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）24-0082-03

0 引言

我国是一个干旱灾害频发的国家，并且干旱灾害损失严重。根据《中国水旱灾害公报2014》公布的数据，2000至2014年，全国农业平均每年因旱受灾面积2149.73万公顷，因旱造成饮水困难人口2458.55万人。尤其是2010年干旱灾害对我国造成直接经济损失1509.18亿元，旱情偏重。2011年春季，河南、河北、山东、山西、安徽、江苏、甘肃、陕西等8省出现严重旱灾，个别省份灾害级别达百年一遇，冬小麦受旱面积达11595万亩，在此情况下，干旱灾区找水打井开采地下水，应急解决饮水困难。

根据《中国地下水资源》，我国北方除了荒漠无人区外，绝大多数地区都面临地下水超采问题。在华北平原由于常年超采地下水，出现大量地下漏斗区，甚至出现了部分地下含水层疏干的区域。由于近年的干旱影响，地表水由于旱期的强烈蒸发和过度取水，在短时间内会急剧减少，难于满足应对持续干旱的用水需求。应急抗旱打井是获取水源的一个重要手段。在长期持续极端干旱里，地下水是唯一的生命线。如果缺乏对地下水资源的监测，人们在旱期可能就会坐守地下水库而找不到水源，也可能会因为长期的无节制开采地下水而出现无水可抽的情况。“尧禹有九年之水，汤有七年之旱，而国无捐瘠者，以畜积多而备先具也。”如果说应急抗旱打井主要定位于“抗”，那么地下水监测主要定位应该在“备”。

地下水监测作为国土和水利部门的一项重要职能，如何在应急抗旱找水打井工作中发挥作用？地下水监测队伍在应急抗旱中如何作为？如何调动旱区各省地下水监测力量共同推动应急抗旱服务工作？本文重点针对以上几个问题，围绕国土水利系统地下水监测的职能，对北方八省应急抗旱地下水监测的工作方法与成果进行总结，并试图对地下水监测在应急抗旱时发挥的作用、问题及对策作初步探讨。

1 我国北方区域地下水利用概况

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1.1 华北地下水位变化及开发现状

地下水位变化受自然和人为因素影响。一般山前至中部平原因处于全淡水区，社会经济发达，地下水开发程度也较高，地下水水位变化较大。而有咸水区浅层地下水由于水质较差，单井出水量小，故开发利用程度不高，地下水水位变化也小。深层地下水质相对较好，开采程度高，但其补给能力差。在大中城市等工业及人口集中的地区，需水量大，地下水_采程度高，均处于长期超采状态，水位大幅下降，形成了大范围地下水位下降漏斗，甚致使部分含水层被大面积疏干。

根据新一轮地下水资源评价成果，华北平原地下水天然补给资源为220.78×108m3/a，其中矿化度小于2g/l的地下淡水天然资源为175.48×108m3/a。地下淡水可开采资源量为195.55×108m3/a，其中，浅层地下淡水可开采资源171.36×108m3/a，深层地下水可采资源24.19×108m3/a。华北平原地下水现状开采量为211.98×108m3，其中浅层地下水开采量为178.40×108m3，占地下水总开采量的84.2%，多集中在太行山、燕山山前的全淡水区；深层地下水开采量为33.58×108m3，占地下水总开采量的15.8%，主要集中在有咸水区的衡水、沧州地区和天津市。华北平原浅层地下水开采程度为104%，超采量7.04×108m3/a，深层地下水开采程度为138%，超采量9.39×108m3/a。整体看，华北平原地下水处于超采状态，但地下水开发利用在平面和垂向上分布不均匀（见表1）。地下水水位变幅也很大。

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1.2 黄淮区域地下水利用情况

关中盆地地下水开发利用历史悠久，开发利用程度较高，盆地内大部分城市及地区供水主要依靠地下水。近年来随着农业开采量的减少和引用地表水量的大幅度增加，地下水开采增长趋势有所减弱。2009年关中盆地城市水资源总利用量7.19×108m3，其中地下水开采量3.58×108m3，地表水引用量3.61×108m3，地下水、地表水引用量分别占总供水量的49.74%、50.26%。

河南省2009年地下水开采量为138.86×108m3，占总供水量的59.4%，在地下水开采量中，浅层地下水开采量约占80%。郑州、开封、新乡、焦作、安阳、鹤壁、许昌、漯河、商丘、周口、驻马店等市以地下水源供水为主，地下水源供水量占其总供水量的比例在50%以上，周口市最高达95.7%。而濮阳、三门峡、南阳、信阳、济源等市则以地表水源供水为主，地表水源供水量占其总供水量的比例在50%以上，信阳市最高达90%。

江苏省浅层水的开采利用明显地受区域性水资源的丰枯程度所控制，一些城镇和厂矿单位打浅井开采地下水作为生产及生活用水水源。江苏省内浅层地下水开采井主要位于农村，大部分为农灌井，开采的浅层地下水主要用于灌溉、生活用水等，深层承压水饮用水比例从上世纪90年代的43%上升至现在的49.64%。

安徽省2010年淮河以北地区地下水开采量为18.17×108m3，约占全省地下水开采量的81.12%，地下水开采程度约为31.39%（淮河以北地区地下水可采资源量为57.88×108m3/a）。其中，浅层孔隙水开采量为14.28×108m3，以区域分散开采为主；深层孔隙水开采量为2.84×108m3，以水源地集中开采为主；岩溶水开采量为1.01×108m3，以水源地集中开采为主。与上年相比，淮河以北地区地下水开采量增加了0.47×108m3。（据陕西省、河南省、江苏省、安徽省水资源公报）

1.3 地下水监测网络状况

我国从20世纪50年代开始开展地下水动态监测工作以来，从未间断过，在经济社会发展别是在保障人畜饮水安全和生产用水安全方面发挥了重要的作用，尤其是国土、水利部门积累了长序列的地下水动态监测资料，初步建立了国家、省、市（地）三级地下水监测网络。随着地下水监测水平的提高，地下水动态监测指标逐步多元化，以地下水水位监测为主发展为地下水水位、水质、水量、水温等多指标监测。随着数据传输技术的发展，近年来开展了自动化监测工作，根据监控需要，以自动监测逐步替代传统人工手动监测，监测质量不断提高。国土和水利部门还开发了地下水动态监测管理信息系统，在华北、东北等部分地区已经试行，基本现了地下水监测数据的录入、初步分析和信息网络。

2 应急监测的目的和意义

2.1 应急监测的目的

近年大范围的干旱灾害使农田灌溉开采地下水水量增大，地下水开采量的增加又对地下水监测提出了新要求。

显而易见，如何在应急抗旱时期适时掌握严重缺水地区地下水动态变化状况，依据地下水水位监测和统测数据，编制地下水等水位线图和地下水水位埋深图，综合分析研究地下水动态变化，防止由于过量开采引发其他环境地质问题，并最终能够为应急找水打井提供技术支撑和地下水合理开发提供决策依据就成为了应急监测的最主要目的。

2.2 应急监测的意义

2.2.1 地下水应急监测是制定应对抗旱找水行动的基础

干旱灾害的发生一般是指区域内持续较长时间无有效降雨造对人类活动造成的影响现象。那么如何确定应对干旱的找水行动？如何尽量减少由找水行动造成的环境影响？地下水应急监测恰好可以为抗旱找水行动提供判断基础，并且可以通过对监测数据的统计分析可以规避例如打井抽水引起的地面沉降、地面塌陷等地质环境问题，以及生态环境问题。

2.2.2 地下水应急监测可以为找水打井提供水源保障

开展区域应急地下水监测监督与调查评价工作可以对干旱区地下水资源量做出评估，提高区域内地下水调查与研究程度，在干旱灾害发生时，能够为干旱区提供应急地下水水源保障。

2.2.3 地下水应急监测可以为旱情评估提供判别依据

地下水应急监测数据与已经建成的相同区域地下水监测网长期观察监测数据的对比，可以反映一个地区内多年同期地下水变化趋势，对这些数据进行统计分析与判别，可以对区域内干旱灾情的发展程度和趋势做出判别。

3 应急监测的方法简述

3.1 严重缺水地区部署原则

3.1.1 全面统筹

针对北方8省出现干旱的严峻形势和地下水监测工作现状，部署专门用于服务应急抗旱技术支撑体系。组织各省区地质环境监测机构形成服务抗旱、提供技术支撑体系。充分发挥地下水监测工作的技术优势，为全国各级抗旱找水部门和机构做好技术支持。在地下水水位动态图件编制方面，要按照真实、客观、科学、实用的原则，采用统一格式和标准编制地下水位监测图件。地下水监测技术人员要深入抗旱一线，加强统筹，增设重点地区的地下水监测点，重视水文地质条件的分析研究，实时更新基础水文地质图件。加强抗旱找水打井数据的分析研究，为防止出现地下水过量开采污染等地质环境问题提供基础数据和分析研究等。

3.1.2 重点突出

重点加强地下水位监测频次，实时编制抗旱找水打井区域地下水位图件，并建立粮食主产区地下水监测工作的长效机制。以严重缺水的8省区地下水监测工作实际情况为基础，结合区域内的旱情、农业浇灌和人畜饮用水的需求，全面统筹8省区地下水监测工作。在8省严重缺水地区，部署有效的水位监测孔，每两周进行一次水位动态统测。

3.2 主要平原盆地监测网部署原则

①以人为本、统筹规划。密切结合生产力布局和人口分布状况，对北方干旱缺水8省地下水应急监测工作进行统筹规划、分步实施，制定切实可行的分阶段实施方案，分期分批，逐步推进，在工作部署上优先考虑工作基础好、经济发达的地区。

②突出重点、讲究实效。在地下水应急监测工作方案制定中，特别是在制定地下水应急监测网络建设方案中，充分重视与地下水相关的各类环境地质问题；注重传统监测手段与先进仪器设备相结合；在监测方法和手段上，因地制宜、讲究实效。

③完善体系、示范先行。充分利用北京、济南等国家级地下水监测示范区的工作成果，根据地下水超采与污染动态评价的特点，进一步选择典型地段进行示范评价研究，不断总结地下水应急监测工作经验，完善体系，全面推广。

④依靠科技创新、提高工作质量。加强科学研究，积极推广应用新技术新方法，借鉴国外先进技术经验，提高地下水动态调查评价技术水平，提升地下水监测监督能力、应急动态评价能力、预报预警能力、决策支持能力与信息服务能力。

4 应急监测的成果与

按照国土资源部统一部署，全国北方8省地质环境监测总站（院、中心）在中国地质调查局领导和中国地质环境监测院指导下，及时通过中国地质调查局网站、中国地质环境信息网本地区地下水应急监测信息。

通过在山东的济南、临沂、鲁西南、泰来盆地，河北的河北平原，河南的黄淮海平原、南阳盆地，安徽的淮北平原，江苏的徐州、宿迁、连云港地区，山西太原盆地、运城盆地、临汾盆地、长治盆地，陕西关中盆地，甘肃的陇东盆地（庆阳市）开展春旱期地下水动态监测和统测工作，及时编制各片区地下水等水位线图和地下水水位埋深图，每两周一次地下水动态信息和有关图件（3月～5月底，以及各旱区丰、枯水期各一次），及时客观准确地向全社会公布旱区地下水应急监测工作进展情况。

5 结语

立足于“备”，功在平时。几十年来，我国在区域水文地质普查、区域地下水资源评价、水源地勘查评价以及水文地质科学研究等方面做了大量工作，基本满足了经济社会发展对地下水工作的需要。但是，通过本次应急抗旱监测工作，笔者发现，我国当前的区域地下水监测网络体系建设和优化并不能M足今后社会形势发展的需要，现有地下水监测网络和手段难以提升区域水文地质研究程度，更难以满足区域地下水应急监测工作的需要，其具体问题主要表现在以下几个方面。

①地下水调查监测程度低。

地下水是动态变化的，在自然因素和人类活动的影响下，时时刻刻在发生着变化，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，与地下水有关的环境地质问题也越来越突出，急需开展地下水动态调查评价工作，通过动态调查评价达到实时了解和掌握地下水的数量、质量的动态变化状况。通过调查、监测、模拟等研究自然因素与人为因素对地下水的影响，预测预报地下水发展态势，及早提出应对旱灾、洪灾、污染等灾害性事件的地下水应急预案，避免出现灾难性后果，实现地下水的合理开发、优化调度与科学保护。

②地下水动态监测网络不完善。

北方8省绝大部分地下水应急监测工作仍以传统的人工测量方法（电表、测钟、测绳等）为主，监测精度不高，监测频率较低，监测数据无法满足科研和生产实际应用的需要。受设备限制的多种原因，绝大多数监测点多以单项监测内容为主，不能同时监测水位、水质、水量、水温等项目，大多数地区缺乏专门针对与应急地下水开采有关的生态环境问题和地质灾害的地下水监测。

③应急反应能力及信息化水平低。

尽管地下水应急监测工作开展的较早，但信息化水平不高，信息速度相对比较滞后。对于突发事件，如个别严重缺水地区的旱情应急反应能力差，与发达国家有较大差距。由于数据库系统建设不完善，缺乏先进的应急监测信息网络平台，数据信息共享能力差，严重制约了信息的社会化及服务。

参考文献：

[1]张宗祜，李烈荣.中国地下水资源[M].中国地图出版社，2004.

[2]张兆吉，等.华北平原地下水可持续利用调查评价[M].地质出版社，2009.

[3]高存荣，刘文波，宋建新，等.中国北方主要平原（盆地）地下水动态调查评价[R].中国地质调查局，2014.

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Abstract: in the process of engineering investigation, in order to improve the quality of the survey, special requirements of geotechnical engineering and find out about hydrological geological problems, effectively determine the hydrogeology of various parameters, the design and construction for provide the necessary hydrogeology material, so as to avoid for hydrogeology role and influence the construction quality phenomenon. This paper briefly analyzes the hydrogeology survey in the role of engineering, and puts forward some constructive Suggestions for reference.

Keywords: hydrogeology; Engineering investigation; role

中图分类号： U469 文献标识码： A 文章编号：

引 言：

水文地质指的是自然界中地下水的各种变化和运动的现象。在工程勘察、设计和施工过程中，水文地质问题是一个非常重要的问题，也是经常被忽视的问题，需要我们提高重视。为提高工程勘察的质量，在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的。在工程勘察中查明有关的水文地质问题，并提出合理的预防及治理措施，为设计施工提供必要的水文地质资料，从而减少或消除水文地质问题对工程施工质量的危害。

一、工程勘察中水文地质评价内容

工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然（物理）地质现象和天然建筑材料等。这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确保建筑物的稳定与正常使用提供解决方案。

水文地质勘察设计的主要内容：

1、调查河流及小溪的水位、流速、流量、洪水标高及淹没情况；

2、调查水井的水位、水量、变化幅度及水井结构和深度；

3、调查泉的出露位置、类型、温度、流量和变化幅度；

4、调查地下水的埋藏条件、水位变化规律、变化幅度；

5、了解地下水的流向和水力梯度；

6、调查地下水的类型和补给来源；

7、了解地下水的化学成分及其对建筑物材料的腐蚀性。

在工程勘察过程中，如果不注重水文地质条件，会直接影响到工程的安全。结合笔者多年的相关工作经验，在工程勘察设计的过程中，对水文地质问题的评价，应主要从以下几个方面着手：

(1)从工程角度，按地下水对工程的作用与影响，提出不同条件下应当着重评价的地质问题。如:①对埋藏在地下水位以下的建筑物，应评价水对钢筋的腐蚀性。在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透性和富水性试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

(2)工程勘察设计中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明有关水文地质问题，提供选型所需的水文地质资料。

(3)重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。

(4)在查明地下水的天然状态的基础上，着重分析、预测未来人为活动中地下水的变化情况以及变化对岩土体和建筑物的影响。

二、工程勘察中水文地质的作用

鉴于以往在评价地下水对岩土工程的作用和危害过程中，所做的分析工作与基础设计和施工需要结合不够紧密，导致发生许多基础下沉和建筑物开裂的质量事故。总结以往的经验和教训，我们认为今后在工程勘察中，应注意分析水文地质的以下作用。

1、地下水对已有建筑物的影响

由于地质、气候、水文、人类的生产活动等因素的作用，地下水位经常会有很大的变化。这种变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果，特别是当地下水位在基础底面以下变化时，后果更为严重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内上升时，水能浸湿和软化岩土，从而使地基的强度降低，压缩性增大，建筑物就会产生过大的沉降或不均匀沉降，导致建筑物的倾斜或开裂；当地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时，水的渗流方向与土的重力方向一致，地基中的有效应力增加，基础就会产生附加沉降。

2、地下水对桩基工程的影响

软弱地基地层很少由单一土质构成，变化相对较复杂，为此往往采用桩基工程(包括预制桩、灌注桩、搅拌桩等)加固地基，提高地基承载力。为了不使桩周地层松动或坍塌，提高成桩质量，选择相应的成桩方式时必须考虑地下水的赋存运动情况。另一方面由于受地下水的影响，当桩身下沉量小于土层下沉量时，桩周土对桩身产生负摩擦力，严重的会影响单桩承载力。特别地，当建筑场地承压水或潜水的流速大于3m／min时，不宜使用混凝土灌注桩或水泥搅拌桩。

3、地下水对基坑开挖支护的影响

随着城市的发展，高层、超高层建筑物越来越多，基坑也越来越深，受施工场地和施工工艺的影响，往往要求采用垂直开挖，开挖深度基本都超过当地地下水埋深。深基坑开挖经常会遇到地下水涌水、冒砂等问题。为降低地下水水头压力、疏干基坑、固结土体、稳定边坡和防止流沙等，常采用井点降水方法降低地下水水位（水头压力）。但是，由于降水能使局部地下水位突然下降，会对基坑支护结构和邻近建筑物产生影响，造成地表或邻近建筑物不均匀沉降。

三、工程勘测过程中水文地质参数的测定

在工程勘测阶段，水文地质参数具有很重要的作用，搞清楚水文地质情况，为后期的工作提供准确详实的水文地质参数是一项重要任务。在实际工作中测定方法对最终测量结果的准确性至关重要。

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[中图分类号] TV211.1+2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-150-1

水是生命之源，关系到居民生活，这样水质分析就成了很重要的问题。所谓水质分析是指用化学或者物理方法测定水中各种化学成分的含量。根据各种成分的研究对水资源的质量进行水质评价。在水文地质调查中，水分析区分为两个部分。他们是简分析和全分析。如果被勘察的水源有特殊的需要，这样对水资源的分析就要按照不同的要求进行分析。总之，这是一个及其变化的问题。

1 地下水水质勘察评价办法

水文地质调查是分阶段进行的。一般划分为普查、初步勘探与详细勘探三个阶段，在水文地质调查的各个阶段。这三个阶段中，配合进行水文地质测绘、水文地质勘探、水文地质试验、地下水动态观测以及地球物理勘探，以取得精度与各调查阶段相适应的水文水质勘察评价办法进行研究，主要从三个角度进行水文地质研究；从工程角度、所含岩土水理性质两部分。进行水文地质评价。

1.1 工程角度评价地下水质办法

在建筑工程中，进行地基建设的时候要从三方面研究水文地质，这样能够保证及时出现问题及时研究。

第一，地下水对工程的作用与影响，在对于埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性是否能够有影响。第二，在对选用软质岩石、风度强化岩时、过多残积土和膨胀土等这些因素，这种岩土体作为基础持力层的建筑场地时，应着重评价地下水活动对以上那些岩石产生的影响。第三，在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性；对于当基础下部存在承压含水层，应对基

坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价 ；在地下水位以下开挖基坑，应进行渗透和富水试验，并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。

1.2 岩体水理性质评价地下水水质办法

在关于岩体水里性质这方面，岩体水理性质是指岩士与地下水能够相互作用的情况下显示出各种水的性质。岩土水理性质与岩土的物理性质有一定关系，岩土分为酸碱性等，水也有酸碱性，这种性质能够相互作用：就会影响岩土的强度使其容易变形，而且有些性质还会影响到建筑物的稳定性。在对岩土的化学性质勘察不全全面的时候就会使建筑物不够牢靠。从地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响，然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的说明，水质在土中的存储形式主要是结合水、毛细管水和重力水三种。要加强对这些种类的研究。

另外一方面，岩土的主要的水理性质主要检测办法能够帮助我们对水文研究：办法一，软化性研究，所谓软化性是指岩土体浸入水中后，产生软化，使力学强度降低的特性，一般用都有相应的软化系数进行表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸泡能力的重要指标；办法二， 透水性研究，所谓透水性是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性质。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便很弱。办法三，崩解性研究，所谓崩解性是指岩浸水湿化后，由于土粒之间的连接能力被水分子代替，使他们的连接能力削弱，甚至被破坏，使土体分离崩敝、解体的特性。办法四，给水性研究，所谓给水性研究是指在重力

作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能，用一定的名词“给水度”进行表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数，他的参数测量一般都是经过一定的试验方法进行测量的。办法五，膨胀缩性研究，所谓膨缩性是指岩土吸水后体积能够增大，失水后体积能够减小的特性，岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变大，失水变小造成的。

2 地下水水文试验观测办法

对于地下水的水文地质试验方法包括：钻孔的水文地质观测办法、动态研究办法、测温和测压观测办法、水化学成分分析办法、气体成分和放射性元素的分析办法。

2.1 钻孔水文地质观测内容

在钻孔水文地质观测中，主要影响他的就是地下水动力要素：这些要素包括水位高低、水压的大小，利用不同水头压力条件下钻孔涌水量等。对于含蒸气的高温地热钻孔，还要观测不同流量下产生蒸气形成的部位，在孔口不同的蒸气压力下，汽水混合物的喷出动态等。在对地下水进行物理性质与化学性质的观测中，这部分主要包括孔内温度和孔底的温度、压力、含热量、热水和蒸汽的化学成分，和这些物质中取样时水和气体的质量比等。

钻孔水文试验他的观察方法和试验要求：对于水位观察中，每个钻孔的孔内都应测量最初能看到的水位和水流在静止时的水位。钻孔水位应根据水准标高来定，对自流钻孔就加高套管测定其稳定水头高度。如果水层变化比较大就应该根据实际情况进行观察。

对于钻孔涌水量的测定中，流水可采用放水办法直接测定其流量，即在孔口不同压力下进行测定，测定了与孔口不同压力相应的流量之后，可画出曲线。这样就能够保证勘察的数据更加的细致。另外对于地下水物理化学性质的观测中要考虑无论在钻进过程中或动态观测测量过程中，两者都要测量钻孔的孔中与孔底水的温度、压力，并在钻孔不同深度取样进行化学的及气体成分的分析，确定地下水的类型及性质，为地下水的质量评价提供依据。

2.2 水文动态研究办法

对于水文动态研究要进行长期的观察，观测孔的布置必须结合地质、水文地质条件和观测目的因地制宜的考虑，一般观测孔应尽量利用已有的勘探孔。此外，为了研究开采区的区域漏斗扩展，应尽可能使非生产孔布置在生产孔的附近及其影响范围之外。其中影响地下水动态的基本因素包括：气象、水文、地质、生物、宇宙及人为活动等。

3 小结

水文地质研究是开采地下水的一个重要内容，随着开采的勘探的不断进行，一定要在建筑工程中，注意水文的勘察，这是能够保证建筑物质量的一个重要方面。对地下水水文勘察能够保证居民饮用水的健康化，水文勘察是水资源能够正确开发的保证。

参考文献

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作为一个水源地，从水文地质学方面，一般必须具备两个基本条件。第一要有一个蓄水构造；第二要有适当的补给水源。蓄水构造就象一个装水的容器，没有容器不能装水，也就是说没有蓄水构造就不能蓄存地下水；如果只有蓄水构造而没有适当的补给来源，这个蓄水构造不是没有地下水就是地下水有限，不能形成有价值的水源。这两个基本条件必须同时具备，缺一不可，而基本条件是多方面因素共同构成的。因此，找水时应围绕两个基本条件，掌握与其有关的几个要领。

一、地质地貌调查

1、地层岩性 对找水范围内出露的地层岩性、厚度、裂隙发育程度、含水层与隔水层等等情况，要做认真调查分析。

2、褶曲 一般大的褶曲不易观察到全貌，而是通过测绘地层岩性逐渐认识分析出来的；小的褶曲常在野外直接观察。观察的内容是：褶曲形态、核部与翼部的地层、岩性特征、褶曲轴的产状，断层、岩层裂隙发育程度以及它们所处在褶曲的部位。

3、断层及岩脉 测量断层宽度、断距、产状、描述破碎的特征，充填物成分、结构、胶结程度，以及两盘岩性和裂隙发育程度等。岩脉的厚度、延伸长度、岩脉性质及与围岩的接触关系，接触与脉壁裂隙发育程度等等。

4、地貌 首先要了解找水范围所处大的地貌单元，然后观察有无河流通过。若有河流通过，应注意河床高度、阶面宽度、阶地类型。松散岩层岩性、结构、厚度等。没有河流要注意沟谷情况，了解排泄基准面以及地层岩性。地质构造与地貌的关系。

二、寻找蓄水构造

寻找基岩地下水，必须找蓄水构造。找到蓄水构造，实际上就等于找到了地下水。为此要对找水范围内进行详细的地质地貌调查研究和鉴别，观察是否起蓄存地下水的作用，特别是对组成蓄水构造的三个基本要素，要详细研究。在不同岩石分布区，由于地质地貌条件不同常常形成不同的蓄水构造类型。

三、调查研究补给来源

如果找到了蓄水构造后，还要调查补给来源。为了查明补给来源，必须了解水文地质单元的范围和边界条件。补给区、迳流区、排泄区的位置、补给来源和补给途径方式等。特别是对蓄水构造的补给条件要做详细地调查研究。在弱透水岩层分布区，要注意了解控水地形；在强透水岩层分布地区要注意了解控水构造、根据控水地形和控水构造来认识基岩地下水的来龙去脉。找水时，如果忽视补给来源，有时就会得不到预期的效果，如某县在透水性较强的中寒武纪统张夏组灰岩中打井，井位选在断层上盘，为张夏组上部，穿透张夏灰岩后，打入徐庄组终孔。井深300多米，岩芯破碎、岩溶发育，钻进时漏水严重，有良好的蓄水空间条件，但成井抽水时，水位下降很快，长期不能回水，出水量很少，查明原因是在井位上游方向分布有泰山群的片麻岩、混合岩、花岗岩等弱透水岩层，补给来源很差，该井效果不好。所以找水时，要仔细研究补给条件。

四、井泉调查

在找水范围内的井泉都要进行调查，对于井要了解井深、井径、水位埋深、水量水位的变化情况等；对于正在施工的大口井，要仔细观察岩石的产状、岩性、裂隙或发育程度等；对于泉要了解泉水出露条件，分析形成的原因。

五、找水的主要经验

1、在透水岩层中找不透水层、在不透水层岩层中找透水层

在大面积强透水岩层分布地区，因为岩石透水性强，浅部又缺少隔水层，地下水很容易散失或深处渗流，地下水位埋藏太深。这就是强透水岩石分布区缺水的根本原因。所以在这样地区寻找地下水就要在浅层找到隔水层或隔水体，有了隔水层就能阻止地下水的散失，形成蓄水构造。可分为两种情况：一是浅层埋藏有水平或近水平的隔水层，使地下水不能向深处渗漏，形成埋藏较浅的上层水；另一种是在地下水流的下游存在有横截地下水流的阻水体，形成阻水型蓄水构造。

在大面积不透水层和弱透水层分布地区，缺水原因是缺少强透水岩层，即缺少蓄水空间条件，而隔水条件一般都具备。在这种情况下，就要寻找相对的强透水层，在适当的水位条件下，一般都有地下水。

2、软中找硬、硬中找软

软中找硬，硬中找软，也称柔中找脆，脆中找柔，这是一利用岩性找水的经验，但必须考虑地形地貌、地质构造是否有利于补给。所谓“软”或“柔"是指柔塑性岩石，裂隙不发育；所谓“硬”或“脆”是指硬脆性岩石，裂隙比较发育。

3、可溶岩中找不溶岩、不溶岩中找可溶岩

可溶岩是指碳酸盐类地层，一般透水性很强；不溶岩是指不具可溶性质的其它岩层，它们的透水性比可溶性岩弱。在两者接触面上，岩溶往往很发育，具备很好的含水空间条件。其下若是不溶岩层，双方组合构成蓄水构造。所以，在大面积可溶岩层分布地区，要寻找不溶岩层。

4、整中找碎、碎中找整

就是在比较完整无裂隙的岩层中，寻找裂隙发育带或断层破碎带；就是在破碎岩石中寻找不破碎的岩层。

5、背斜找谷、向斜找轴

背斜构造形态不利于地下水汇集，但大多数的背斜顶部的岩石被侵蚀―剥蚀掉，而且沿着轴部发育成背斜谷。背斜谷有两个特点，一是岩石的张裂隙发育，具备良好的含水的空间条件；二是两个翼部出露面积一般较大，地形又是谷地，有利于汇水和补给，地下水补给来源较为充沛。所以，在背斜构造中找水要找背斜谷。

向斜构造形态有利于地下水汇集，一般在向斜的轴部是汇集的中心，在适宜条件下，可有承压水。若有适当的地质条件配合，其含水条件更优。如向斜底部若是胶结不很好的砾岩、砂砾岩等组成，这种岩层即使在轴部埋藏很深，其含水空隙依然发育，可以蓄存地下水，所以在向斜找水要注意轴部。

6、畅通中找拥塞、分散中找集中

地下水含水层在含水层流动如果流动的通道越来越好，则地下水容易排泄，不易蓄存；如果迳流通道越来越不通畅，则岩石中的地下水就会拥塞而蓄积起来，抬高水位，埋深变浅。拥塞的原因可能是岩石裂隙发育程度减弱，也可能有阻水岩体存在或者过水断面减小等等。所以，在地下水流由通畅到不通畅的地方，都能产生地下水拥塞现象，只要有拥塞就能积存富集地下水。

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中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0221-01

一、水文地质的工程地质勘察分类

1、综合状况水文地质勘察

为了能够促进经济与社会的发展进程，水文地质勘察属于一项基本形式的水文地质性质调研工作，提交相应的地区水文地质调研报告与综合情况水文地质图。其相应的具体任务为有效确认地区地下水的实际类型、分布状况、埋藏情况、地下水相应的化学成分、动态性质与地下水资源等各个方面。

2、供水状况水文地质勘察

供水状况水文地质勘察作为一种进行勘察地下区域水源的勘察性质工作，其具体包含了城市供水勘察、矿山、港湾、机场、站点、村落与市镇等各个方面[]。特殊形式的水文地质工作环节中，通过测绘、物探、钻探、测试与监测等各种具体方法确定相应的含水层分布状况，埋藏条件、地下水相应的构成条件、水质状况与动态变化状况等方面。

3、工程状况水文地质勘察

为了能够避免地下水对于工程项目建设的实际性危害与水文地质相应的具体勘察工作。比如进行地下水的引流状况调查，可以避免进行地下水相应的渗漏勘察，从而可以有效降低地下水相应的水位探测，在实际操作处理过程中通常是包含了具体的岩土工程勘察类。

4、特殊项目水文地质调查

为了能够有效预防与治疗流行性疾病等进行相应的具体水文地质调查，使用地下水相应成分与各种元素进行水文地质勘察，为了能够实现含水层储的合理使用，使用冷库对于地下水污染状况进行控制的水文地质调查。

二、地下水引起的岩土工程危害

1、地下水位发生幅度变化造成的工程危害

地下水位发生幅度变化包含三个方面，分别是地下水位幅度上升、地下水位幅度下降，地下水位幅度频繁发生变化。地下水位上升容易造成工程建筑物中的地下室过度潮湿，软化岩土使工程建筑物抗压力弱等方面的危害；地下水位下降容易诱发危害严重、具有破坏性的地质灾害，导致生态环境被破坏；地下水位频繁升降则容易破坏工程建筑物的地基基础，甚至会导致工程建筑物地基基础严重变形，同时造成工程建筑物毁损甚至是发生变形。

2、地下水动水压力作用造成的工程危害

自然条件下的地下水动水压力作用性较小，不会对工程建筑物产生太大的影响，但是如果人为改变了地下水的平衡状态，那么，地下水动水压力会在一定程度上对工程建筑物产生影响，如可能会诱发流砂、管涌和地基塌陷等现象，导致后果极为严重的岩土工程危害，还会埋下极大的风险隐患，对工程建筑物的质量产生一定的影响，因此，一定要加大对地下水动水压力作用下的水文地质勘察工作的专业力度，力求能够在一定程度上减少对地下水动水压力平衡的破坏。

3、地下水位幅度变化对岩土物理力学性质的影响

地下水位升降幅度发生变化时，会在一定程度上引起膨胀性的岩土发生不均匀的胀缩编变形，严重的甚至会出项地裂现象，对工程建筑物低层或者轻型的工程建筑物造成一些不同程度上的影响与危害。所以，在在进行工程勘查中的水文地质勘察时，一定要注意工程施工范围是否含有膨胀性岩土的的地区，勘察重点放在地下水位的升降变化幅度及掌握变化的规律，这将对工程建筑物地基基础的深度的选择发挥着十分重要的参考价值。

三、做好水文地质评价

为了更好的开展水文地质勘察工作，就必须掌握评价水文地质情况的内容，才能更好地找出水文地质存在的问题，从而提出合理化和科学化的防治措施，同时也给工程的施工提供科学的水文地质资料，最终最大化地减少甚至消除地下水给整个工程带来的危害。具体来说，评价水文地质是否存在问题，就必须严格按照以下几点评价内容进行评价。一是将地下水给体以及建筑带来作用与影响作为重点评价内容，以预测有可能给工程带来的危害，并提出相应的防治对策；二是分析和掌握建筑物的地基基础类型，并找出与此地基基础类型相类似的水文地质问题，从而针对性地选用水文地质资料；三是在查明地下水现存状态及变化规律的基础上，对人为活动给地下水带来的影响进行分析和预测；四是基于工程地质问题的分析，必须有以地下水位为基点，进行针对性的分析；五是弄清楚地下水的补给、径流、排泄等情况，调查下周围地下水水位的变化情况，积极收集周边水文地质资料。

四、岩土工程勘察中水位测量的办法

为测取岩体中的真实地下水位，进而找出透水带，可采取如下方法在钻孔中进行水位测量。为操作方便，可以采取分段钻进方法，设计好每天的钻进工作量，开钻后可以先以一天的钻进量为一段。每天钻进结束后，将孔中水抽干，第二天开钻前测量水位，即可查明该段是否含水。若上部地层均不含水，则可一直这样进行下去。若上部已有含水层（如第四系含水层），则需将测量段密封起来，抽干其中的水，第二天测量该段是否有水及水压大小以确定其含水性及水位情况。岩体完整段一般不含水，节理、裂隙密集段可能有水，也可能无水，总体来说，由于岩体中渗透的裂隙性，钻孔中肯定只有小部分区段有水（一般在断层、密集节理带产出部位）。这样，通过测量可以把地层分为含水段与不含水段，再结合地球物理勘探测量，确定出地层的含水部位（裂隙带）与不含水部位（与水文地质中的找水勘探类似）。以此资料作为岩体稳定性分析的依据，要准确可靠得多。含水带确定之后，可以根据含水带的分布特点，用裂隙渗透的原理，来确定地下水对岩体稳定性的影响。

五、地下水控制采取的措施

基坑工程的地下水控制方法主要有明沟排水、降水和隔渗等几种类型。

1、明沟排水。明沟排水时在基坑内设置排（截）水沟和集水井，用抽水设备将地下水从集水井内排出，达到坑内无地下水的目的。明沟排水适用于潜挖基坑，地下水位高出坑底不多，且坑壁土层不易产生流沙、管涌或坍塌。

2、井c降水。井点降水是利用井（孔）在基坑周围同时抽水，把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井点降水方式主要有：电渗法、轻型井点、喷射井点和深井井点。

3、隔渗。基坑隔渗方法包括侧向隔渗和封底隔渗。侧向隔渗方法非为截水墙、截水帷幕和冻结法等。基坑侧向隔渗设施应穿过透水层底且应进入下卧隔水层一定深度。当透水层埋藏深、厚度大，侧向隔渗设施穿过透水层难度大或不经济时，也可采用悬挂式侧向隔渗（未穿透透水层）与基坑封底隔渗相结合的方法。

六、结语

综上，岩土水文地质工作在工程地质勘探中占据着相当重要的地位，必须充分考虑影响地质结构的因素，认真调查水文地质情况，并且制定相应的防治措施，进而增强建筑工程的稳定性与安全性，从而完善工程建设的实施，在勘探中，做好水文地质的研究工作，对于后续项目的顺利进行有着重要的意义。

篇12

中图分类号：P641.72 文献标识码：A

我国的西南岩溶地区总面积约78?04km2，是世界上碳酸盐岩连片分布面积最大的岩溶石山区，其中碳酸盐岩分布面积约为40?04km2，占总面积的50.689%。地下河和岩溶大泉发育，是西南岩溶地区岩溶水文地质最显著的特点之一，该地区岩溶水天然资源量约为1856亿m3/a，占地下水天然资源总量的81.75 %。但喀斯特地区地表异常缺水，对人们生活和工农业生产构成了严重威胁。这种缺水是由特殊的地质作用造成的，是一种地质现象，寻找岩溶裂隙带或地下岩溶管道是解决岩溶山区缺水的关键问题。

1 西南岩溶地区地质、地下水特征

1.1 岩溶地区地质地貌特征

西南岩溶地区地层以碳酸盐岩为主，总厚度可达3000~l0000m，以泥盆系、二叠系及三叠系中下统为主。由于气候湿热、降雨丰沛，岩溶作用强烈，溶孔、溶隙、溶洞及地下暗河十分发育，地表水常漏失为岩溶地下水。碳酸盐岩地区以纯性灰岩、白云质灰岩等为主，且纯性灰岩属脆性岩石，在构造应力的作用下，极易形成大量的裂隙带，这些裂隙带是地下水贮藏的最有利部位。

1.2 岩溶地区地下水特征

岩溶水是指赋存于可溶性岩层的溶蚀裂隙和洞穴中的地下水，其最明显特点是分布极不均匀。大气降水通过溶斗、落水洞、裂隙溶隙下渗补成为岩溶区地下水的主要补给来源。岩溶水的排泄受地形及构造条件控制，集中于地势低洼处或阻水断裂、岩层界面处漏泄。无论是岩溶潜水或岩溶承压水都有相当大的接受地表水补给的能力，因此石灰岩山区不仅缺乏地表水，而且地下水露头也很少，常表现出严重的“缺水”景象。

2 西南岩溶地区寻找地下水的重要性和可行性

2.1 寻找地下水的重要性

在西南岩溶分布区，工农业需水和人畜生活缺水现象十分明显。特别是近些年来西南地区持续的严重旱情，给人民生活生产和社会经济造成了巨大的损失。鉴于西南岩溶石山地区地下水资源的丰富和地表水缺乏的现状，有必要重视岩溶分布区地下水的勘查和开发利用。合理开发和利用地下水资源，将有效解决缺水地区饮水和缺水农田灌溉等群众最迫切需要解决的问题。

2.2 寻找地下水的可行性

在西南岩溶山区，由于气候湿热、降雨丰沛，岩溶作用强烈，溶孔、溶隙、溶洞及地下暗河十分发育，大量的地下溶蚀空间吸收和流失了大部分大气降水，地表水常漏失为岩溶地下水。地下水的开发是对地表水供水不足的有效补充，从社会效益、经济效益、还是环境效益上，岩溶地下水的开发均有着显著的优势，可以解决西南山区分散性居住的广大农村缺水问题。

3 在西南岩溶地区寻找地下水的常用方法

在西南岩溶地区的很多地方，地表水缺乏，岩溶水又埋得很深，虽然岩溶含水层的富水性总的来说是较强的，但是含水极不均匀。地下是否富集地下水，必须根据不同地层岩性、地形地貌、地质构造等特征提供依据。目前，在西南岩溶地区，常用的方法主要有三种：经验法、遥感技术和综合物探技术。

3.1 经验法

大气降水对碳酸盐岩的溶蚀、侵蚀作用，塑造了岩溶地貌，不同运动方式的地下水产生了不同的岩溶景观，因而，区域性岩溶地貌组合特征就必然在一定程度上反映了区域性岩溶潜水的运动特点，其中也包括了它的埋深。依据以往的经验，岩溶区的地下水在垂直剖面上，强含水带一般位于浅部岩溶，弱含水带一般位于深部岩溶；在水平分布上，岩溶水的强含水带一般呈条带状，沿褶皱的轴部、断层破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带上分布。经验法一般只适用于浅埋藏区寻找地下水。

（1）根据岩溶地貌标志寻找地下水。在溶丘谷地、峰林谷地、峰丛浅洼、峰丛谷地等组合类型分布区，岩溶水埋深一般小于50m。特别是埋藏浅区的富水区，岩溶泉、地下河较多，岩溶潜水埋深一般小于10m，并常以岩溶潭或地下河天窗等形式出露。在顺地下暗河方向，地表有溶井、漏斗、落水洞、进水点、出水点、串珠状分布的洼地、干谷以及出水遗迹。

（2）根据岩性组合特征，寻找岩溶水。发育强烈的岩溶一般位于可溶岩与非可溶岩的接触带上，在外来补给条件有利情况下往往能够富集丰富的地下水。在无地下水出露地区，可在区域水文地质调查基础上，在有较好补给条件的地区，根据地下河管道发育最佳途径原则，配合洼地分析法寻找浅埋藏地下河。当可溶岩夹在非可溶岩岩层之中，一般就形成层间岩溶含水层。①

3.2 遥感技术