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供水水文地质第七章供水水文地质勘察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二、勘察工作的内容与程序•内容:一般包括水文地质测绘、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。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”)7.2水文地质测绘一、水文地质测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。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7.3水文地质物探一、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。装置:四极对称装置在水文地质勘查中的应用•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ANMB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ANMBAMNB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。7.5抽水试验抽水试验的目的: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。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,各含水层之间的水力联系。(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,开采量接近需水量二、抽水试验的技术要求(一)稳定流抽水试验•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,24h•4.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(二)非稳定流抽水试验•1.抽水延续时间•用s~lgt曲线来判断:曲线是否出现拐点•经验判断:卵石2~3h,砾石4~6h,•含砾粗砂及粗砂8~15h,中细砂10~24h,•粉砂15~32h•2.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30mins(m)0t0三、抽水试验资料的现场整理与分析要求绘制Q~s,Q~t,h~t的关系曲线分析:(Q~s曲线)•曲线Ⅰ: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Ⅱ: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Ⅲ: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Ⅳ:一般认为测量有误或洗井不好,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Q0SⅢⅡⅠⅣ7.6地下水动态观测地下水动态: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。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.人为因素二、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“3~6m”(揭露承压含水层或潜水最低水位以下)(2)观测点的布置原则•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7.7地下水资源评价地下水资源:是指有利用价值的各种地下水量的总称一、地下水资源分类(一)按《供水水文地质勘察规范》允许开采量实际开采量人工开采量开采排泄量天然排泄量排泄量永久储存量人工调节储存量固定储存量天然调节储存量弹性储存量容积储存量储存量开采补给量天然补给量补给量地下水资源分类1.补给量:流入含水层的水量•(1)天然补给量•(2)开采补给量相邻含水层地下水)地表水(河流、水库等侧向补给量越流补给大气降水、人工回灌垂直补给量分为径Q垂QQ夺取消耗补给夺取河流补给QQ地表线人工补给QQ'越流补给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)VW1FhW*2•(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3.排泄量•(1)天然排泄量:在天然条件下,径流量、泉水溢出量、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:允许开采量允许开采量实际开采量人工开采量开采排泄量天然排泄量排泄量(2)《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:•①出水量不会减少,动水位不超过设计要求;•②水质、水温的变化应保持在允许范围之内;•③不影响相邻水源地的正常开采;•④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,利用水均衡原理(Q补=Q排±ΔW)•Q补=Q排±ΔW=E+Qy+Qj+Qk±ΔW•2.大气降水入渗补给量•Q补=α*P*F•3.地下径流流入补给量(侧向补给量)•Q侧=K*i*w•Q’=M*F’(岩溶地区)•地下水径流模数)(地下河系总补给面积地下暗河总出口流量23kms/mM•4.河流入渗补给量•Qs=Qa-Qb•Q1=KI1BHQ2=KI2BH•Qs=Q1+Q1•5.越流补给量(根据Darcy定理)QaQbQ1Q2)212211ba21sIIIIII)(Q(QQQQ22221111MhHFKMhHFK越Q(二)储存量计算•1.容积储存量(潜水含水层)•Wc=μV•2.弹性储存量(承压含水层)•Wc=Fμ*h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
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