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1、第七章 供水水文地质勘察第1页/共33页第七章 供水水文地质勘察主要内容一、概述（基本概念）二、水文地质测绘三、水文地质物探四、水文地质钻探五、抽水试验六、地下水动态观测七、地下水资源评价 八、供水水文地质勘察报告第2页/共33页7.1 概述供水水文地质勘察：寻找地下水资源而开展的各项工作的总称目的：为水源地设计和建设部门提供水文地质资料u一、供水水文地质勘察的任务1.查明勘察区水文地质条件，选择与圈定供水水源地2.根据不同用水要求，对地下水进行水量和水质评价3.提出取水建筑物选择与布置得技术经济方案4.对地下水资源的合理开采利用和保护提出具体建议u二、勘察工作的内容与程序内容：一般包括水文地
2、质测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测等。程序：接受任务 确定工作方案 编制勘察纲要 野外作业 资料整理 提交报告 检查验收 质量评定第3页/共33页u三、勘察阶段划分1.初勘阶段主要任务：确定水源地具体位置2.详勘阶段主要任务：在拟建水源地及其取水建筑物范围内进行勘察及试验工作，全面评价地下水资源（水量和水质），提出最佳开采方案，为给水工程施工图设计提供资料u四、允许开采量的精度及其保证率要求允许开采量：经济技术可行，在整个开采期内水量不会减少，动水位不超过设计标准，水质和水温在允许范围内，不影响已建水源地正常开采，不发生危害性的环境地质问题的条件下的所能取得的地下水资源量。第4页/共
3、33页允许开采量的精度分为5级：A级、B级、C级、D级、E级E级：搜集资料，用经验的水文地质参数估算水资源量，为预测资源量D级：通过小比例尺水文地质测绘，概略评价地下水资源量，估算允许开采量，为推断资源量C级：一个水文年以上的地下水动态观测资料，群孔干扰抽水试验，并建立和完善数学模型，预测水位、水量、水质变化B级：与C级相同，只不过B级强调大型复杂的水源地A级：三年以上水源地连续开采地下水动态观测资料，群孔干扰抽水试验，并建立和完善数学模型，预测水位、水量、水质变化供水保证率：达到90%97%（注意理解“保准旅”）第5页/共33页7.2 水文地质测绘u一、水文地质测绘的目的和任务一、水文地质测
4、绘的目的和任务目的：了解岩性、构造、地貌以及水文、气象与地下水的关系，通过综合分析研究，揭示地下水的形成，分布与富集规律，初步查明勘探区的水文地质条件，对地下水作为供水水源的可能性作出初步评价，为进一步布置勘探工作提供依据。主要任务：1.查明勘探区地质、地貌、水文、气象的基本特征2.确定含水层的性质，地下水类型，划分含水层隔水层，选择供水目的层3.阐明区内地下水的补给、径流、排泄，地下水动态关系4.评价含水层的富水性，资源量及其开采条件5.初步阐明地下水化学特征及其形成条件，调查地下水污染第6页/共33页u二、水文地质测绘的方法二、水文地质测绘的方法基本工作方法：野外填图（野外填图主要依靠观测
5、点和观测线）基本步骤：1.首先，合理布置观测路线：沿地质、地貌、水文地质条件变化最大方向，以获得最佳的控制效果。2.正确地选择观测点：布置在地质、地貌、地下水变化最大或具代表性地段。水文地质测绘的实质：通过具有代表性的观测点及其沿线所观测的资料，分析研究地质、地貌、水文地质现象，并准确地标记在地形、地质图上；按由点及线，有线及面的原则最终完成区域水文地质测绘工作，并以图件和文字报告表示。图件包括：实际资料图、地质图、地貌图，第四纪地质图、地下水等水位线图、地下水水化学突击综合水文地质图。第7页/共33页u三、水文地质测绘的内容三、水文地质测绘的内容1.地质调查2.地貌、第四纪沉积物调查3.地下
6、水露头的调查4.水文气象调查5.地下水化学调查6.地下水开发利用现状调查u四、水文地质测绘的新技术四、水文地质测绘的新技术遥感技术RS：卫片、行片和红外成像核技术第8页/共33页7.3 水文地质物探u一、电阻率法一、电阻率法基本原理依据岩石电阻率的不同来区分岩石种类的方法电阻率是一个反映导电性能的指标岩石电阻率的影响因素：矿物成分、空隙多少、湿度和富水程度、温度1.矿物成分：良导电矿物（石墨、磁铁矿、方铅矿等）、不良导电矿物（石英、云母、长石、方解石等）2.空隙、富水性、TDS：空隙连通性好，富水性好，地下水中TDS含量高，岩石的电阻率小，导电性能好。第9页/共33页装置：四极对称装置在水文地
7、质勘查中的应用1.覆盖层的厚度，隐伏的古河床和掩埋的洪积扇的位置2.断层、裂隙、岩脉的产状3.钻井的地质剖面4.地下水位、流向和渗透速度5.地下水的矿化度和咸水、淡水的分布6.永冻土层下限的埋藏深度等第10页/共33页u二、电测深法的原理及其应用二、电测深法的原理及其应用就是在地表同一测点上，从小到大逐渐改变供电电极之间的距离，进行视电阻率测量来研究地表到深部岩层的变化情况当增大供电电极极距时，电流流入地下的深度也越大，不同深度处岩层的特性通过视电阻率反映出来，从而达了解地层沿垂直方向的不变化u三、电测剖面法三、电测剖面法保持供电电极距，并使得整个装置的相对位置固定不变（即探测深度不变）的情况
8、下，沿一定方向移动装置，所得的测量数据反映了地层沿水平方向的变化规律第11页/共33页u四、电测井法四、电测井法工作原理：利用仪器并通过电缆把下井装置送入管中进行测量；在电缆提升的过程中，测量各地层的电阻率变化。第12页/共33页7.5 抽水试验抽水试验的目的：抽水试验的目的：测定含水层的参数，为水资源评价与取水建筑物设计提供依据，同时揭示水文地质条件。u一、抽水试验的任务与类型一、抽水试验的任务与类型（一）主要任务1.测定含水层的钻孔涌水量，及其与水位下降的关系。2.确定含水层的水文地质参数，如K，T、u、u*等。3.确定影响半径R，降落漏斗的形状及其扩展情况。4.了解地下水与地表水之间，各
9、含水层之间的水力联系。第13页/共33页（二）主要类型1.单孔抽水只在一个孔内抽水；了解钻孔的Q与s的关系及含水层的富水性，渗透性；多在初勘阶段进行2.多孔抽水一个孔抽水，一个或多个观测孔；测定含水层水文地质参数，了解影响范围，漏斗形状及变化，确定井距及地下水与地表水之间的水力联系；多在详勘阶段进行3.群孔干扰抽水试验两个或两个以上抽水井；了解区域s与Q的关系，评价区域允许开采量，确定开采方案；多在详勘和开采阶段进行4.试验性抽水模拟实际开采过程，取得水文地质参数，确定允许开采量；在枯水期进行，开采量接近需水量第14页/共33页u二、抽水试验的技术要求二、抽水试验的技术要求（一）稳定流抽水试验
10、1.抽水试验层次及试验段的确定选择富水性最好的层或段，且一般分层抽水2.抽水试验井中水位下降和下降次数的确定一般三次水位降深3.抽水稳定标准和稳定延续时间的确定稳定流抽水必须保证井中的水位水量在一定范围内波动稳定延续时间：地下水丰富的、渗透性好的卵石粗砂含水层，8h；地下水量不大，补给条件差的中细粉砂含水层，16h；基岩裂隙水分布地区，24h4.水位水量观测要求抽水时：开始5、10、15、20、25、30min，后来每30min或1h水位恢复：1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30min，后来每30min第15页/共33页（二）非稳定流抽水试验1.抽水延续时间用slgt曲线来判断
11、：曲线是否出现拐点经验判断：卵石23h，砾石46h，含砾粗砂及粗砂815h，中细砂1024h，粉砂1532h2.测量要求抽水时观测时间间隔为：1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30min，后来每30min第16页/共33页u三、抽水试验资料的现场整理与分析三、抽水试验资料的现场整理与分析要求绘制Qs，Qt，ht的关系曲线分析：（Qs曲线）曲线：地下水具承压性；水位下降大，含水层富水性差，补给条件差的承压水曲线：地下水无承压性；水位下降小，或含水层富水性强，补给条件好的潜水曲线：地下水源不足，抽水时消耗地下水的固定存储量；抽水井的过滤器杜塞或井壁坍塌曲线：一般认为测量有误或洗井不好
12、，资料不能使用，需重新抽水；也有人认为是由于吸水管伸入到过滤器下部且三维流的存在第17页/共33页7.6 地下水动态观测地下水动态：地下水动态：地下水的水位、水量、水温及水质（化学成分和气体成分）在各种因素综合影响下随时间而有规律的变化。u一、影响地下水动态的因素一、影响地下水动态的因素1.气候及气象因素：造成地下水动态的周期性2.水文因素3.地质因素4.人为因素u二、地下水动态观测点的选择和布置原则、地下水动态观测点的选择和布置原则（1）观测点的选择：一般以新井作为代表性观测点，生产井不做观测点，且观测井的深度“36m”（揭露承压含水层或潜水最低水位以下）第18页/共33页（2 2）观测点的
13、布置原则1.为查明地下水与地表水的水力联系的观测线，应垂直于地表水体的边岸2.为查明各含水层之间的水力联系，观测孔应分层布置 3.为查明污染的影响，观测孔布置在水源地与污染源之间，并呈直线排列4.为了解漏斗的变化情况，放射状布置几排观测孔5.为查明两水源地之间的影响，应在水源地之间布置一排观测孔6.为控制一个水文地质单元，观测线要沿着水文地质条件变化最大的方向布置7.在水文地质条件复杂或地下水集中开采区，观测点密；水文地质简单地区，观测点少第19页/共33页7.7 地下水资源评价地下水资源：地下水资源：是指有利用价值的各种地下水量的总称u一、地下水资源分类一、地下水资源分类(一)按供水水文地质
14、勘察规范第20页/共33页1.补给量：流入含水层的水量(1)天然补给量(2)开采补给量第21页/共33页第22页/共33页2.储存量：储存在含水层中的重力水量(1)容积储存量:在大气压力下，含水层空隙中的重力水（潜水）(2)弹性储存量:天然水头降低到大气压时，含水层释放的重力水（承压含水层水）第23页/共33页(3)天然调节储存量:一个地下水补水周期中，含水层中最高水位与最低水位之间的容积储存量(4)弹性储存量:一个地下水周期内中，最低水位以下含水层中的容积储存量地下水水位最低时地下水水位最高时天然调节储存量固定储存量第24页/共33页3.排泄量(1)天然排泄量：在天然条件下，径流量、泉水溢出
15、量、蒸发量(2)开采排泄量：在开采条件下，径流量、泉水溢出量、蒸发量(3)人工开采量：允许开采量第25页/共33页u（2 2）地下水资源分类分级标准地下水资源分类分级标准1.允许开采资源采用经济合理的取水构筑物，从含水层中取出的地下水水量，并在整个开采期内满足：出水量不会减少，动水位不超过设计要求；水质、水温的变化应保持在允许范围之内；不影响相邻水源地的正常开采;不发生地面沉降、塌陷等危害性的工程地质现象 2.难利用的资源第26页/共33页u二、地下水资源的补给量和储存量的计算二、地下水资源的补给量和储存量的计算(一)补给量计算1.综合补给量在单项补给量不易计算，而各排泄量和储存量变化量已知时
16、，利用水均衡原理（Q补=Q排W）Q Q补=Q=Q排W=E+QW=E+Qy y+Q+Qj j+Q+Qk kWW2.大气降水入渗补给量 Q Q补=*P*F=*P*F3.地下径流流入补给量（侧向补给量）Q Q侧=K*i*w=K*i*w Q=M*F Q=M*F(岩溶地区）地下水径流模数第27页/共33页4.河流入渗补给量Qs=Qa-QbQ1=KI1BH Q2=KI2BHQs=Q1+Q15.越流补给量（根据Darcy定理）QaQbQ1Q2第28页/共33页(二)储存量计算1.容积储存量（潜水含水层）W Wc c=V=V2.弹性储存量（承压含水层）W Wc c=F=F*h h第29页/共33页u三、地下水
17、资源允许开采量的评价三、地下水资源允许开采量的评价允许开采量是地下水水资源评价的中心中心问题，主要取决于补给量同时还与开采的经济技术条件及开采方案有关。计算方法有：水均衡法、开采试验法、相关分析法、数值法、解析法、电模拟法和系统分析法等1.水均衡法a、水量均衡法是区域性地下水资源评价的最基本方法 b、常用于水文地质条件复杂，水文地质参数多且不易确定的区域的允许开采量的确定c、计算结果比较粗，适用于地下水埋深比较浅，地下水的补给和消耗比较单一的地区第30页/共33页基本原理：对于一个地区（均衡区）的含水层组来说，在补给和消耗的不平衡发展过程中，任一时段内（均衡期）的补给量和消耗量之差，应等于这个含水层（组）中水体积的变化量，据此，再把未来的开采量亦作为一种消耗量考虑进去，则可建立如下开采条件下的水均衡方程式：含水层体积变化量倾向水量交换垂向水量交换允许开采量第31页/共33页谢谢观看！第32页/共33页感谢您的欣赏！第33页/共33页