摘要:水文地質(zhì)調(diào)查作為水文地質(zhì)學(xué)的重要內(nèi)容,在地下水研究中,通過地下水資源或者防范地下水患所利用的措施,它是地質(zhì)水文學(xué)的基礎(chǔ)依據(jù)。通常水文地質(zhì)調(diào)查分為初步勘察、普查以及詳細(xì)勘察三個階段。在水文地質(zhì)勘察中,通過水文地質(zhì)勘探、測繪、試驗(yàn)、物理勘察以及動態(tài)觀測,獲得和水文地質(zhì)調(diào)查以及精度相適應(yīng)的地質(zhì)資料。本文結(jié)合我國地下水資源勘探以及水文地質(zhì)試驗(yàn),對地下水資源類型、水文地質(zhì)鉆孔觀測以及地下水動態(tài)研究進(jìn)行了簡要的探究和分析。
關(guān)鍵字:地下水資源;勘探;水文地質(zhì);試驗(yàn)
中圖分類號:TU991.11+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
在地下水資源勘察中,水質(zhì)分析又叫水化學(xué)分析,它是通過物理或者化學(xué)的方法測定地下水資源成分含量,利用化學(xué)成分再對水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。在地下水資源調(diào)查中,分資源分析又分為全分析和簡分析兩種形式。為了保障各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)順利完成,必須對其進(jìn)行專項(xiàng)分析,對于極易變化的項(xiàng)目,通過現(xiàn)場分析,從根本上保障調(diào)查以及研究成果。在這過程中,地下水水文地質(zhì)試驗(yàn)方法主要包括:水文地質(zhì)鉆孔觀測、測壓、測溫、動態(tài)研究、放射元素以及氣體成分分析等。
一、地下水資源類型以及水文地質(zhì)鉆孔觀測
。ㄒ唬┑叵滤Y源類型
1、四大儲量分類方案
四大儲量是我國廣泛使用的地下水資源分類,它是上個世紀(jì)從蘇聯(lián)引進(jìn)的地下水“儲量分類”,也就是將地下水分成靜儲量、動儲量、調(diào)節(jié)儲量以及開采儲量。動儲量,是單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過含水層的地下水體積;調(diào)節(jié)儲量,是潛水位在變動帶內(nèi)部的重力型水體積;靜儲量,又稱永久性儲量,它是充滿承壓水層以及潛水位變動帶內(nèi)部空隙的重力型水體積。這三種儲量由于代表一定時(shí)間內(nèi)自然環(huán)境下的地下水總量,所以又稱天然儲量。開采儲量,則是在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的情況下,引水工程從地下水資源得到的水量,并且在預(yù)定時(shí)間內(nèi)不發(fā)生水質(zhì)惡化或者水量減少的情況。
2、企、排、補(bǔ)分類方案
該方案是從地下水的角度出發(fā),依靠地下水均衡基礎(chǔ),對地下水資源的分類,近年來,已經(jīng)廣泛利用。補(bǔ)給量,主要是通過地表水、降水以及灌溉水入滲等途徑,讓其轉(zhuǎn)換成儲存量的水量。補(bǔ)給量作為水資源的變量,會隨著水文條件、氣象以及人類活動等外界補(bǔ)給源變化而變化;當(dāng)排泄的基準(zhǔn)面和補(bǔ)給量相對穩(wěn)定時(shí),補(bǔ)給量變?yōu)槌?shù)。在這過程中,根據(jù)補(bǔ)給量的具體形式,又包括:開采補(bǔ)給與天然補(bǔ)給兩種情況。
排泄量,則是通過蒸發(fā)、溢出、開采、排泄等途徑脫離含水層的具體水量。如果地下水動態(tài)是穩(wěn)定的,地下水補(bǔ)給量和排泄量就會均等;如果地下水變化形式呈周期性動態(tài)形式,年補(bǔ)給量就會等于儲存量年增量與年排泄量之和。儲存量,則是賦予含水層的體積,它和礦產(chǎn)儲量最大的差異是水體是運(yùn)動的。當(dāng)排泄補(bǔ)給始終平衡時(shí),儲存量以常量的形式存在;當(dāng)補(bǔ)給以周期形式變化時(shí),儲存量會隨著時(shí)間變化而變化,從而也以周期性變化而變化,出現(xiàn)調(diào)節(jié)、動、靜儲量三種變化形式。
。ǘ┑刭|(zhì)水文鉆孔觀測
1、觀測內(nèi)容
在地下水動力要素中主要包括水壓、水位大小以及不同水頭壓力下的用水量;針對含有蒸汽的地?zé)嵝糟@孔,必須觀測不同流量下的蒸汽部位以及在不同蒸汽壓力下,相關(guān)混合物噴出的動態(tài)等。地下水化學(xué)物理觀測,主要包括:孔底溫度、孔口溫度、含熱量、壓力、蒸汽、熱水化學(xué)成分以及取樣過程中氣體與水的質(zhì)量比等。
2、觀測要求與方法
在水位觀察中,必須測定靜止水位以及初見水位。鉆孔水位,通常根據(jù)水準(zhǔn)標(biāo)高具體情況而定,對于自流性鉆孔,必須增加套管測定以及水頭高度;對于頻繁變動的含水層,可以專門提高鉆具的測水位,在套管起拔前或者終孔后,再對水位進(jìn)行測量。在涌水量測量中,可以采用自流水放水的方式,測定流量,也就是在不同壓力情況下對孔口進(jìn)行測定,具體流量測定后,再畫出曲線;對于不是自流的地下水,通常根據(jù)抽水試驗(yàn),進(jìn)行“涌水量”測定。
在地下水化學(xué)物理性質(zhì)觀測中,不管是動態(tài)觀測還是鉆進(jìn)過程,都必須對鉆孔水位壓力、溫度進(jìn)行測定,通過深度取樣以及氣體分析中,明確地下水性質(zhì)和類型,進(jìn)而作為地下水質(zhì)量評價(jià)依據(jù)。沖洗液消耗觀測,則是根據(jù)鉆孔洗液消耗量,掌握巖層透水情況,明確貧水層與富水層具體位置,進(jìn)而掌握鉆孔結(jié)構(gòu)。
二、地下水資源勘探以及水文地質(zhì)試驗(yàn)研究
在地下水勘探以及水文地質(zhì)試驗(yàn)中,為了保障試驗(yàn)成果,必須對地下水資源進(jìn)行動態(tài)觀測,在全面掌握地下水變化狀態(tài)以及補(bǔ)給情況的過程中,讓其作為地下水合理開采的依據(jù)。
(一)地下水長期觀測
在地下水長期觀測中,孔布置必須根據(jù)水文、地質(zhì)條件以及觀測目標(biāo),進(jìn)行綜合分析,通常觀測孔必須盡量使用已經(jīng)存在的勘探孔。其次,為了掌握開采區(qū)漏斗延伸情況,應(yīng)該盡量將非生產(chǎn)孔設(shè)置在生產(chǎn)孔區(qū)域或者附近。對于有地表水存在的范圍,必須在流經(jīng)該區(qū)域的部分設(shè)置對應(yīng)的觀測點(diǎn),進(jìn)而了解地下水和地表水影響情況以及補(bǔ)給程度。在這過程中,觀測內(nèi)容主要有:水量、水位、水質(zhì)、水溫等。在水位觀測中,通常為5到10天一次,水位與水量觀測時(shí)間基本一致;水質(zhì)觀測,開始時(shí)可以提高取樣密度,按照每月提取一次的方法提。凰疁赜^測,根據(jù)孔口和孔底測量溫度,讓水位和溫度測量同時(shí)進(jìn)行。
(二)動態(tài)分析
當(dāng)?shù)叵滤幱跊]有被鉆孔揭露的狀態(tài)時(shí),在巖層中以穩(wěn)定的形式呈現(xiàn);一旦被揭露,平衡動態(tài)就會遭到破壞。因此,地下水動態(tài)分析必須在日常動態(tài)觀測以及水文地質(zhì)勘探研究中進(jìn)行,通過綜合評價(jià),再描繪出各個觀測孔水溫、水量以及水位隨著時(shí)間變化的曲線;當(dāng)動態(tài)曲線作出后,為了保障試驗(yàn)成果,再對其進(jìn)行平面分析。如:某地在動態(tài)分析中,從主孔開始,對區(qū)域內(nèi)部各個測孔進(jìn)行了對應(yīng)的水溫、水量、水位觀測,在水位動態(tài)分析中,發(fā)現(xiàn)整個區(qū)域和主孔都有密切的關(guān)系;一旦周圍主孔止水,水位就會上升。通過地下水動態(tài)分析,在地下水主孔影響程度圖列出后,就為明確地質(zhì)情況、地下熱水開發(fā)、地下水儲量以及補(bǔ)給奠定了評價(jià)依據(jù)。
(三)水文過程線
在地下水資源勘察以及水文地質(zhì)試驗(yàn)中,動態(tài)觀測曲線又稱水文過程線,通常在觀測孔以及井泉得到的水文過程線都是在眾多因素的影響下形成的。在水文過程分析中,一般從形態(tài)對水文曲線和影響因素的相關(guān)性以及同步性進(jìn)行對比,或者深入分析各個頻率結(jié)構(gòu)的相似性。
在深度為3到5千米的地殼中,有淺水與深部地下水兩大水系,并且擁有不同類型的水文過程線。通常深部含水層屬于半封閉或者封閉的含水系統(tǒng),波動曲線由能量引起,大部分屬于對稱的“正態(tài)”結(jié)構(gòu);淺水則屬于開放性系統(tǒng),受區(qū)域排水以及徑流補(bǔ)給影響,水文過程線的最大特征是:每個雨季補(bǔ)給期都會隨著時(shí)間變動出現(xiàn)“偏態(tài)”形式,進(jìn)而反映出地下水消耗與補(bǔ)給關(guān)系。
結(jié)束語:
為了保障地下水資源勘探以及水文地質(zhì)試驗(yàn)成果,水文地質(zhì)試驗(yàn)必須以地下水調(diào)查、理論研究、水文化學(xué)找礦、地質(zhì)環(huán)境情況、水質(zhì)動態(tài)等具體情況,對地下水資源勘察進(jìn)行檢測,進(jìn)而不斷提高水資源利用效益。
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