水文地质调查方法
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水文地质调查方法
作者:未知    地质科普来源:网络    点击数:5134    更新时间:2015-04-17

第一章  水文地质调查工作概述

水文地质条件的认识、水文地质问题的解决→水文地质调查来解决。
§1  水文地质调查的目的、任务与重要性

目的:为工程项目设计或国民经济发展规划的制定提供水文地质依据。
任务:查明水文地质条件,地下水的形成、赋存、运动特征,水质、水量的分布、变化规律,为利用或排泄地下水提供水文地质依据。
重要性:(1)水文地质资料来源于调查;(2)水文地质调查是一项费用高、工期长的工作;(3)既要有高水平的专业理论知识,又要懂得如何进行水文地质调查。
§2  水文地质调查工作的类型

按其目的、任务和调查方法的特点分为三类:(1)区域性水文地质调查;(2)专门性水文地质调查;(3)地下水动态和均衡的监测。
一、区域性水文地质调查

目的:为制定某项国民经济的远景规划提供水文地质依据。或为某项专门任务提供区域性的水文地质背景资料。
任务:概略查明区域水文地质条件,包括地下水的类型,埋藏分布条件,水量水质形成条件,地下水资源的概略数量。
范围:较大,几百、几千或上万平方公里。
比例尺:一般小于1﹕10万。
二、专门性水文地质调查

目的:为某项具体工程建设项目的设计提供水文地质资料,或为开展地下水某方面的专项研究所进行的水文地质工作。
任务:详细查明调查区水文地质条件,解决所提出的生产实际问题,保证工程项目设计所需的水文地质资料。
范围:一般较小,视工程项目的规模而定。
比例尺:一般大于1﹕5万。
三、地下水动态和均衡的监测

目的:查明水位、水量、水质等随时间的变化规律。进行任何类型的水文地质调查都需要地下水动态和均衡方面的资料。为管理、保护地下水资源,保护生态环境服务。
时间:有长有短。
监测项目:水位、水量、水质等。
§3  水文地质调查工作阶段的划分

一、水文地质调查工作阶段划分的必要性

水文地质调查工作阶段划分主要针对专门性的水文地质调查,专门性的水文地质调查任务一般都是分阶段进行的,其原因主要是,专门性水文地质调查是为工程建设项目设计服务的,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,因此水文地质调查也应划分为相应的阶段来进行。
二、水文地质调查阶段的划分方案


我国不同部门对供水水文地质调查阶段的划分见下表:
 
从上表可见,城市供水水文地质勘查,不同部门所划分的阶段数和各阶段的任务基本一致,仅阶段的名称有所不同。
农田灌溉供水水文地质调查,一般划分为:普查、详查、开采三个阶段。
矿床水文地质调查,原则上应与矿床地质勘探的划分相一致,划分为:普查、初勘、详勘三个阶段,对某些矿床,把详勘又划分为详查与精查两个阶段。
三、划分水文地质调查阶段的具体要求

表1-1所列调查阶段是针对水文地质条件较复杂的大型供水工程项目而规定的,对某个具体工程项目要划分为几个勘查阶段,应当根据当地水文地质条件的复杂程度,项目规模、重要性,及已有水文地质研究程度等因素来确定。如:
(1)已有1﹕20万或1﹕10万比例尺的区域水文地质调查成果,可不进行前期论证,直接进行初步勘查。
(2)无不同水源地比较,初勘与详勘合为一个阶段。
(3)需水量较小的供水项目,当水文地质条件又不复杂时,只需打2-3个钻孔即可满足要求时,可将勘探与开采相结合(探采结合),直接进入开采阶段。
§4  水文地质调查所使用的主要手段

一、使用的主要手段

(1) 水文地质测绘(填图);
(2) 水文地质钻探;
(3) 水文地质物探;
(4) 水文地质野外试验;
(5) 室内分析、测定、模拟实验;
(6) 地下水动态与均衡研究(地下水动态长期观测)。

最基本的水文地质调查所使用的手段(或称技术方法、工作种类)有六种:
另外还有:遥感技术:航、卫片地质–水文地质解释;地下水同位素技术;计算机技术等。
1.水文地质测绘(填图)
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。
按一定精度(比例尺)要求,对地质—水文地质现象进行野外观察、测量、描述,并将它们绘制成图件,总结出水文地质规律。也就是在搞清地质条件的基础上,对地下水的形成条件、赋存状态与运动规律进行研究。
2.水文地质勘探
水文地质勘探
(1) 钻探
(2) 物探
(3) 坑槽探
(3)
水文地质勘探包括括

使用一定的工程手段对地下水进行勘查。
其中最主要的是钻探,其次是物探。
3.水文地质野外试验
为了取得水文地质参数或解决水文地质问题需进行水文地质试验(水量),包括:
(1) 抽水试验(矿区:放水试验);
(2) 注水或渗水试验(水电工程:压水试验);
(3) 连通试验;
(4) 弥散试验;
(5) 流速、流向测定试验等。
4.地下水动态观测
包括水位、水量、水质、水温等进行长期观测,以便对地下水的形成和变化规律、水质、水量、水位等进行正确的评价和预测。
5.室内分析、测定、模拟实验
地下水的水质,岩石的水理、力学性质,岩石的破坏及溶蚀机理,含水层的颗粒成分等需要通过实验、室内分析测定。
6.水文地质物探
物探包括:
(1)电法;
(2)地震等。
    单独开课讲授
    物探与水文地质测绘和钻探相配合,可以查明许多地质、水文问题,节约工作量。
7.遥感技术
它是根据电磁波理论,用装置在飞机和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,从而解释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。
优点:提高质量、加快进度、减少测绘和勘探工作量、减轻体力劳动等。在自然条件复杂,交通困难的地区更显示出其优越性。
二、调查的类型和阶段不同,使用的调查手段也不同

调查的类型和阶段不同,要求的成果精度不同,采用的比例尺、调查手段和安排的工作量也不相同。
1.区域性水文地质调查(水文地质普查)
水文地质普查––––为地区总的经济建设规划提供水文地质资料而进行的区域水文地质调查。
目的:为地区(区域)总的经济建设规划提供水文地质依据。
比例尺:1﹕50万~1﹕10万水文地质测绘。(中小)
调查手段(工作种类):以水文地质测绘为主,配合少量的勘探和试验工作。
任务:概略地查明区域地下水的形成、分布、富集规律,为国民经济远景规划和水文地质勘探设计提供依据。
具体要求:初步查明主要含水层的埋藏、分布特征,地下水形成条件,地下水类型,地下水水质,补给与排泄条件,运动规律,并概括地对区域地下水水量和开发远景作为评价。
2.专门性水文地质调查(水文地质勘探)
水文地质勘探––––在水文地质普查后所选定的局部地段上,为某项生产(工程)建设提供水文地质依据所进行的专门性水文地质调查工作。
初步勘探

详细勘探
水文地质勘探又常分为

目的:为某项生产建设提供水文地质依据。
(1)水文地质初步勘探
目的:是在已有区域资料基础上,为完成某一具体任务而进行的。
比例尺:1﹕10万~1﹕5万大中比例尺的水文地质测绘。(大中)
调查手段(工作种类):水文地质测绘、水文地质勘探、水文地质试验、地下水长期观测。
任务:较确切地查明调查区地质构造、地下水形成条件、赋存特征,预测水量、水位的变化,提出合理开发(或疏干)措施,为供(或排)水项目初步设计或布置详细勘探工作提供依据。
(2)水文地质详细勘探
目的:通常是在初勘圈定的地段上进行详勘,为技术(或施工)设计提供水文地质依据。
比例尺:工作精度要求高,1﹕2.5万~1﹕1万或者更大比例尺的水文地质调查。(大)
调查手段(工作种类):以勘探及试验为主,一年以上时间的地下水动态观测,以及室内实验研究。
任务:精确地查明调查区的水文地质条件,提出精确的水量、水位预测,对水质、供、排水条件,作出全面深入的评价。
当调查区水文地质条件简单,初勘阶段的成果即可满足生产要求时,则不需进行详勘;但当调查区的水文地质条件过于复杂,经详勘而某些问题仍未解决,或某些大型供、排水工程在施工或生产中发生新的问题时,需要投入水文地质工作时,称为专题性的水文地质勘探(或开采阶段的勘察)。
 
§5  水文地质调查工作的程序和调查工作设计书的编写要求

一、水文地质调查工作的一般程序

(1)接受调查任务。调查任务分为纵向任务(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计划任务,也可以是生产单位立项经上级主管批准后下达的计划内任务。如为横向任务,则需和任务委托单位(一般称甲方)签定委托任务合同后,方算正式确定调查任务。
    (2)编制水文地质调查工作设计书(即勘查工作计划)。在设计书编写前,应进行已有地质、水文地质及其他有关资料的收集工作;组织有关人员进行调查区的现场踏勘,以了解调查区的自然和工作条件,使编写的设计书更加符合实际情况。
    (3)开展野外调查工作。
    (4)编写调查工作成果。
接受调查任务
编制调查设计书
野外调查
编写报告
成果验收和鉴定务

(5)按规定程序组织调查成果的验收和鉴定工作。
 
二、调查工作设计书的编写要求

调查工作设计书是布置和进行各项调查工作的基本依据,是整个调查任务能否在规定时间和已定经费内高质量完成的关键,也是生产单位负责人首先应做好的工作。纵向任务及重大横向任务的设计书,需经专家评审通过和上级主管部门批准后方可执行。
    设计书的主要内容如下:
    第一部分:论述部分:对调查区已有研究工作的评述和调查区的地质、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:调查工作设计部分:
    (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,工作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(如供水中的水资源评价),防止平均使用勘查工程量。
    (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。
 

第三章 水文地质测绘的基本操作技术
本章是野外水文与水文地质测绘的基本操作技术,要求掌握流量与水位观测、水样采集、抽
水与渗水试验、泉、水井、地表水调查的基本操作技术、基本方法和技术要求。
水文地质测绘的比例尺,普查阶段宜为1:100 000~1:50 000;详查阶段宜为 1:50 000~1:25 000;
勘探阶段宜为 1:10 000或更大的比例尺。各种调查点的位置,可采用罗盘、GPS结合典型的地
形地物确定,应准确地绘到底图上。
§3.1 观测点与观测路线要求
水文地质测绘的观测路线宜按下列要求布置:沿垂直岩层或岩浆岩体构造线走向;沿地貌变
化显著方向;沿河谷沟谷和地下水露头多的地带;沿含水层带走向。
水文地质测绘的观测点宜布置在下列地点:地层界线、断层线、褶皱轴线、岩浆岩与围岩接
触带、标志层、典型露头和岩性岩相变化带等;地貌分界线和自然地质现象发育处;井、泉、钻
孔、矿井、坎儿井、地表坍陷、岩溶水点(如暗河出、入口)、落水洞、地下湖和地表水体等。
水文地质测绘每平方公里的观测点数和路线长度可按表 3-1确定。同时进行地质和水文地质
测绘时,表中地质观测点数应乘以2.5;复核性水文地质测绘时,观测点数为规定数的 40%~50%。
水文地质条件简单时采用小值,复杂时采用大值,条件中等时采用中间值。进行水文地质测绘时,
可利用现有遥感影像资料进行判释与填图,减少野外工作量和提高图件的精度。
表 3-1 水文地质观测点及观测路线要求
测绘比例尺
地质观测点数 /个·km-2水文地质观测点数观测路线长
松散层地区基岩地区 /个·km-2 / km.km-2
1:100 000 0.10~0.30 0.25~0.75 0.10~0.25 0.50~1.00
1:50 000 0.30~0.60 0.75~2.00 0.20~0.60 1.00~2.00
1:25 000 0.60~1.80 1.50~3.00 1.00~2.50 2.50~4.00
1:10 000 1.80~3.60 3.00~8.00 2.50~7.50 4.00~6.00
1:5 000 3.60~7.20 6.00~16.00 5.00~15.00 6.00~12.00
§3.2 流量的测量
3.2.1堰测法
当涌水量小于 10L/s时,用三角堰;大于 10L/s时,采用梯形堰或矩形堰测量(见图 3-1)。
测得堰口高度(h)及堰口宽度 b (单位为 cm),分别用下列公式计算:
(1)三角堰:
Q=0.014h3/2
(2)梯形堰:
Q=0.0186bh3/2
(3)矩形堰:

Q =0.018bh3/2
b
90h o h h
b
a. 三角堰 b.梯形堰 c.矩形堰
图 3-1 测量堰
为了工作方便,以上几种堰都有专门换算表。测量时按下列要求去做:

(1)在离泉出口处不少于 l~2 m的距离上进行测量;
(2)当流量与流速很大时,让水流出一定距离进行测量;
(3)堰板要放直 (不要有前后、左右的歪扭);
(4)水头高度标尺的零点和堰槛位于同一高度上,若用直尺或三角板测量水头高度,应
将测尺的平面与水流方向平行。
思考题:如不按上述要点要求做,会出现什么问题?
3.2.2容量法
用水桶或其它容器,按时计量测出流量,常用于流量较小的泉或民井抽水。
3.2.3断面法
选择水流平稳的渠段,测定水深、流速,进而可求得流量。
§3.3 地下水位的观测
(1)测钟。当地下水位埋深较浅时,常用测钟。当测钟接触到地下水面时,发出嗡嗡声,
此时测量测钟绳长,即为地下水位埋深。
(2)电测水位计或万用电表。电测水位计或万用电表是目前常用的测量地下水位的工具,
其优点是简便、准确、不受地下水位埋深的限制。但测量时必须测绳伸直,应反复试测,准确地
找到水面位置。
(3)其它仪器。
§3.4 水样采取
野外测绘中采取水样必须遵守下列规则:
(1)要从水面以下 0.2~0.5 m处取样;
(2)在停滞的水体或水中采取水样,应将死水抽去后,采取新鲜水样;采取河水水祥,应
在水流较缓的地段采取;
(3)在取祥前应将已洗净的水样瓶用所取之水仔细冲洗 2~3次;
(4)取样时不宜把瓶装满,应留 l~2 cm空隙;
(5)取好水样应立即密封,用纱布将瓶口缠好,然后再用蜡封住;
(6)取特殊要求水样时应加稳定剂另取一瓶水样,如分析水中侵蚀性 CO2的含量时,则应

另取一瓶水样加入大理石粉。
§3.5 民井简易抽水
(1)选择新井或近期淘过的井,并尽量选择易透水的井壁结构;
(2)井的卫生条件较好,附近没有污染源,并有良好的排水条件;
(3)要测得准确的天然静止水位;
(4)水位降深应大于 0.50 m,允许变化幅度 2 cm,水位和流量同时趋近稳定状态后延续时
间不得小于 2 h;
(5)绘制 s-t,s'-t,Q-f曲线;
(6)计算稳定涌水量及渗透系数。
民井简易抽水一般适用于了解浅层含水层的富水性和透水性。
§3.6 钻孔抽水试验
3.6.1要求
(1)根据规范定额要求,对揭露了主要含水层(富水性强,厚度大)的某些钻孔作三次水
位降深单孔抽水试验。每次降深稳定的延续时间应随含水层性质而定,松散结构的含水层一般采
用趋近稳定状态以后再延续 8 h即可。而对于裂隙岩层或岩溶含水层可增加 2-3班。此外,应考
虑钻孔的目的,确定抽水延续时间。
(2)抽水试验误差范围的要求:用离心泵或深井泵抽水时,水位、流量、其时间间隔可按
稳定流或非稳定流抽水要求进行,同时要测水温和气温。
3.6.2 技术成果
抽水试验结束后应编制下列曲线图:
(1) Q-t,s-t曲线;
(2) Q-s曲线;
(3) q-s曲线;
(4) 应采水样进行水质分析;
(5) 应提交下列内容的图表。
a、钻孔的地质柱状图,各种简易观测的曲线图,包括岩心采取率曲线、钻进速度曲线、水
位变化曲线、冲洗液消耗量曲线等,编制泥浆稠度或比重的变化曲线。
b、抽水试验图表:抽水试验成果表、Q-f(s)曲线图、 q-f (s)曲线图、水位恢复曲线图、施工
技术资料表。
c、水质分析表。
d、钻孔位置示意图。
e、K值的计算结果。

§3.7渗水试验
当野外抽水试验设备缺乏时,可采用试坑渗水试验法,测定包气带非饱和岩层的渗透系数。
有条件可采用单环法或双环法以提高精度。
试坑法是在表层干土中挖一试坑,坑底要离潜水位 3~5 m以上,向试坑内注水,必须使试坑
中的水位始终高出坑底约 10 cm,为便于观测坑内水位,在坑底设一标尺,求出单位时间内从坑
底渗入的水量 Q,除以坑底面积 F,即得出平均渗透速度 V=Q/F。当坑内水柱高度不大(等于
10 cm)时,可以认为水头梯度近于 1,因而 K=V。
§3.8 泉的观测记录
(1)把泉统一编号标记在图上,并描述泉出露的位置,属于何种地貌单元,如河谷、盆地、
冲沟、峡谷及山麓等,标出泉相对河水面高程及居民点的方位和距离。
(2)详细描述泉出露点的地质条件,并选择典型方位作剖面图及泉出露地段的平面图,应
表示出岩层性质、地质构造特点,松散沉积物中应阐明沉积物成因类型、岩性、结构等。
(3)测定泉水温度,判明水的物理性质及气体成分,并取水样作化学成分鉴定;
(4)观察泉水出露形态,自然流出的 (渗出的、滴出的)或涌出的是否有间歇性流量变化;
(5)观察出露处是否有沉淀物质——泉华(矿质的、钙质的、硫磺的,铁质的等);
(6)测定泉水流量,了解访问泉水动态;
(7)调查泉的使用情况,是否有引水工程;
(8)确定泉的类型,按泉的形成分类有:侵蚀泉、接触泉、断层泉;按泉的水力特征分类:
上升泉、下降泉。
§3.9水井的观测记录
(1)水井的位置,村庄内、外;平原、高地、斜坡、洼地冲沟;在河、湖、池塘、沼泽岸
上,距离水体多远,是否被洪水淹没;
(2)井的坐标、地面标高、井口标高、井底深度;
(3)水位埋深;
(4)井的地层柱状图;
(5)井壁的结构及井口形态;
(6)建井年代及最近一次淘井的时间;
(7)取水设备及用水量;
(8)井的涌水量(可作简易抽水试验或访问);
(9)井水的物理性质,记录水温、气温、颜色、透明度、气味、味道等;
(10)井水的动态:①丰水年、枯水年的井水位变化情况;②年内水位变化情况;③井水的
用途及附近的卫生环境状况;
(11)井位的平面图及示意剖面图。

§3.10地表水(河流)的调查
(1)河流所在地区的标高、河流发源地、流往何处、有哪些支流;
(2)旱季与雨季河水的宽度、深度、涨水时水位上升幅度;
(3)测量水的流速、流量;
(4)河床、河岸的性质,陡岸还是平缓岸,河床是砂质的、石质的、还是粘土质的,河床
生长的植物、河岸的淹没情况;
(5)河水的污染情况;
(6)河水的利用情况;
(7)河水与地下水的补、排关系(位置、地点、补排量)。

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