水文地质调研方法.docx

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水文地质调研方法

第二章水文地质测绘

水文地质测绘〔水文地质填图〕––––是以地面调查为主，对地下水和与其相关的各种现象进展现场观察、描述、测量、编录和制图的一项综合性工作〔一种调查手段〕。

目的：

为地区规划或专门性生产建设提供水文地质依据。

提交成果：

图件––––水文地质图；报告––––水文地质测绘报告等。

水文地质测绘是水文地质调查的根底，在水文地质普查阶段，主要是进展水文地质测绘，在勘探阶段，测绘如此是退居次要地位。

通常在一样比例尺的地质图上填水文地质图。

假如没有地质底图，如此要同时进展地质图，水文地质图的填图，这时称为综合性地质—水文地质测绘。

此种测绘所用的地形底图比例尺，一般要求比最终成果图的比例尺大一倍。

§1水文地质测绘的任务

一、水文地质测绘的主要任务

水文地质测绘的主要任务是解决如下问题：

〔1〕测区内地下水的根本类型与各类型地下水的分布状态、相互联系情况；

〔2〕测区内的主要含水层、含水带与其埋藏条件；隔水层的特征与分布；

〔3〕地下水的补给、径流、排泄条件；

〔4〕概略评价各含水层的富水性、区域地下水资源量和水化学特征与其动态变化规律；

〔5〕各种构造的水文地质特征；

〔6〕论证与地下水有关的环境地质问题。

二、水文地质测绘的主要内容

为完成上述任务，水文地质测绘一般应包括下述调查内容：

〔1〕基岩地质调查；

〔2〕地貌与第四纪地质调查；

〔3〕地下水露头的调查；

〔4〕地表水体的调查；

〔5〕地表植物〔即地下水的指示植物〕的调查；

〔6〕与地下水有关的环境地质状况的调查。

也就是说，水文地质测绘是综合性的调查研究工作。

三、水文地质测绘的主要成果

水文地质测绘的成果主要有：

①水文地质图〔包括具代表性的水文地质剖面〕；②水文地质测绘工作报告〔或图幅说明书〕；③各种地下水点和地表水体的调查资料。

水文地质图与地质图比拟，有以下不同：

〔1〕内容的综合性。

水文地质图的内容：

①各种地质界限；②地貌单元界限；③地下水点；④岩石的富水性；⑤地下水类型；⑥含水层的埋藏条件；⑦地下水流场特点；⑧水化学特征等。

成果图既可是一X综合性的水文地质图，也可以由一系列地下水单项要素图件组成。

〔2〕鉴于水文地质图内容的复杂性，水文地质图不单纯是在野外实地测绘时一次性填绘出来的，而是在野外对各种地质、地貌、地下水露头与其它有关现象的观察测量资料所填绘的草图根底上，加上某些室内外试〔实〕验、分析和动态观测资料，通过室内整理研究后编制出来的。

在野外进展水文地质测绘主要需掌握对地质、地貌、水文地质点进展观测、描述和测量的根本方法。

§2水文地质测绘的根本工作方法

一、准备时期

1.收集与熟悉测绘区自然地理、地貌、地质与水文地质资料；

2.确定各项工作量，对测绘点，测绘路线作出合理安排；

3.对航、卫片进展解释；

4.现场踏勘，建立地层层序，确定标志层；

5.按照“规X〞编制各项技术要求，工作规程和成果标准，制定有关的规章制度。

二、野外时期

1.实测剖面：

首先是查明层序、岩性、厚度、接触关系，确定标志层；其次是研究岩石中的空隙等水文地质特征。

布置原如此：

剖面应选在有代表性的地段上，沿地层倾向布置。

2.布置观测点：

每个测点要求观测仔细、描述认真、测量准确、记录全面、绘图清晰和采样完整。

通常观测点有三类：

〔1〕地质点；〔2〕地貌点；〔3〕水文地质点〔或简称为水点〕。

〔1〕观测点的布置原如此：

1地质点：

布置在地层界面、断裂带、褶皱变化剧烈部位、裂隙、岩溶发育部位等；

2地貌点：

布置在地形控制点、地貌成因类型控制点、各种地貌分界限等；

3水文地质点：

布置在泉、井、钻孔、地表水体、地表水渗漏地段等重要的水文地质点上。

〔2〕观测线的布置原如此：

要用最短的路线观测到最多的内容。

1在基岩区：

小比例尺时，垂直于地层〔含水层〕、断层等的走向布置观测线〔穿越法〕，大比例尺时，也常沿层追索〔追索法〕；

2在松散层分布区：

如此垂直于河流走向或垂直于地貌分界限方向；

3在山前倾斜平原：

沿地表倾斜最大的方向。

布置观测线还要注意三点：

a.从主要含水层的补给区向排水区布置；b.能见到更多的水点，井、泉、钻孔、地表水体等；c.应有较多的地质露头。

3．进展必要的轻型勘探和抽水

为取得被淹没的断层确实切位置，裂隙或岩溶的发育地段，常布置一些坑、槽、浅钻或物探工作。

又如为取得含水层的富水性、水文地质参数等资料，常布置一些水井的简易抽水试验。

再如为取得松散层的厚度也可布置一些物探工作。

4．作好野外时期的汇总工作

野外测绘时期，每天都要对当日的记录和图件认真地检查，清抄编录，清绘图件，整理样品，总结出规律性的认识，并对第二天的工作作出安排。

三、室内时期

室内时期是完成编写测绘成果的阶段，是整理、分析所得资料，编写出高质量报告的关键时期。

主要工作有：

1.仔细核实、检查野外获得全部原始资料，一旦发现问题需返回现场作补充工作；

2.进展实验室工作，完成水、土、岩样分析，实验和鉴定工作；

3.确定图件报告的编制原如此；

4.正式编制图件和编写文字报告；

5.按规定评审报告，并按评审意见进展修改与补充；

6.按要求将资料存档。

§3地质调查

水文地质测绘通常在一样比例尺的地质图上进展。

在无地质图的地区，如此需进展综合性的地质—水文地质测绘。

由于地下水是形成、运动于各种地质体之中，赋存于地下岩石的空隙之中，质与量的变化都受到地质条件的制约，与当地的地层和构造条件密切相关，因此，只有掌握了地质条件，才能准确地认识区内的水文地质条件。

地质调查是整个水文地质测绘中最根本、最重要的内容，地质图是编制水文地质图的根底。

水文地质测绘中地质调查的内容：

〔1〕观察、描述地层、岩性、构造；〔2〕填绘出各种地质分界限；〔3〕分析其与地下水的关系。

下面我们将讨论在水文地质测绘中研究地层、岩性、构造的目的和主要研究内容。

一、岩石性质的调查研究

1．调查研究岩性的目的

〔1〕岩石是贮存地下水的介质。

因此，岩性是划分含水层和地下水类型的根底，一定类型的岩石就赋存一定类型的地下水〔空隙类型〕，详见表2—l。

〔2〕岩石的产出条件直接决定着含水层的类型〔埋藏条件〕。

块状产出的岩浆岩，地下水多呈脉带状分布；层状产出的岩石，通常有层状含水层分布，才能构成承压水盆地〔或斜地〕；结晶的岩石，常有风化裂隙水分布。

〔3〕岩性常常决定着岩石的富水性〔或含水性〕。

岩石的含水性是指岩石中地下水富水程度，一般以水井在单位降深下的出水量表示〔单位涌水量q：

L/s⋅m〕。

岩石的含水性能主要取决于岩石中空隙的发育程度，而这些条件又和岩石类型有关。

一般可溶岩类岩石的含水性为最好，各种泥质岩石为最差。

〔4〕岩石的矿物类型和化学成分，在很大程度上决定着地下水的化学类型。

〔5〕岩石的类型在很大程度上决定着地下水开采过程中可能出现的有害环境地质作用。

如在黄土地区易出现湿陷和坍塌，在软性土层地区易出现地面沉降，在岩溶区易出现地面塌陷等。

2．测绘中对岩性观察研究的主要内容

在松散岩石中，对地下水赋存条件影响最大的因素是岩石的孔隙性。

因此，要着重观测研究岩石组成的颗粒大小、排列与级配，其次是岩石的结构与构造，再次是岩石的矿物与化学成分。

在非可溶性的坚硬岩石中，对地下水赋存条件影响最大的因素是岩石的裂隙发育状况。

因此，要着重研究裂隙的分布状态、X开程度、充填情况与裂隙发育强度等。

这些特征主要决定于其成因类型，尤其是构造裂隙的力学属性。

此外，对玄武岩、火山岩等喷出岩还应注意它们有完成岩孔洞存在。

在可溶岩中，对地下水赋存条件影响最大的因素是岩石的岩溶发育强度。

因此，要着重研究岩石的化学、矿物成分与岩石的结构和构造与岩溶发育的关系。

二、地层的调查研究

地层是构成地质图和水文地质图的最根本的要素。

在地质测量时，地层是最根本的填图单位。

有了地层时代的概念，便有了三维空间地质结构的概念。

在正常的地层层序中，我们只要知道其中的某个层位，便可知道该层上、下的地层。

地层又是识别地质构造的根底，但凡确定较大型的构造形迹，都必须有地层方面的依据。

图2—3所示，是3个钻孔中所遇岩性不同，而地层时代却一样〔因沉积环境所致〕，如不了解这一点，如此很可能认为3个钻孔之间有断层存在；图2—4如此说明，虽属同时代的岩溶，但因构造运动影响，其高程却相差悬殊。

层状含水层，总是和某个时代的地层层位相吻合。

因此，搞清了地层的时代和层序，也就搞清了含水层的时代和埋藏、分布条件。

在水文地质测绘中，研究地层的任务是：

〔1〕如测区内已有可以利用的标准地层剖面，在进展水文地质测绘时，应首先到现场校核和充实该标准剖面。

〔2〕如测区内没有已建立的标准地层剖面，如此进展水文地质测绘时的首项任务就是测制调查区的标准剖面。

这时，亦常需进展综合性地质一水文地质测绘。

〔3〕在测制或校核好标准地层剖面的根底上，确定水文地质测绘时所采用的地层填图单位，即确定出必须填绘出的地层界限。

〔4〕野外测绘时，按地质测量要求，实地填绘出所确定地层的界限，并对其作描述。

〔5〕据测区内地层的层序、时代、岩性与岩相变化特征，以与化石种类等，分析区内的古地理环境和其地质开展史，以判断区内地下水形成等水文地质条件。

三、地质构造的调查研究

地质构造对地下水的埋藏、分布、运移和富集有较大的影响〔构造控水〕。

在基岩地区，构造裂隙是最主要的贮水空间〔其次还有风化裂隙、成岩裂隙和溶蚀孔洞〕。

在一般情况下，构造裂隙的力学性质决定着裂隙的含水性，而不同力学性质的裂隙又是有规律地分布在某种构造体系和构造形迹的特定部位。

因此，研究构造条件，就可帮助我们寻找基岩地下水的赋存部位和富水规律。

构造条件决定着基岩地下水贮存的环境：

〔1〕一些隔水岩层或断层，可起到拦阻和富集地下水的作用；

〔2〕向斜构造也常有利于聚集地下水；

〔3〕区域地质构造格局和构造形迹的空间展布形态，在很大程度上控制着地下水的补、径、排条件和富集规律〔构造控水〕。

1．基岩地区研究构造的任务：

〔1〕查明区内主要的构造与各种构造形迹的分布X围、空间展布形式与构造线方向；确定有利于地下水贮存的构造部位。

〔2〕深入分析各种构造形态与其组合形式对地下水贮存、补给、运移和富集的影响。

〔3〕观察研究各类岩石裂隙的成因类型、发育强度，特别是确定X应力裂隙的发育部位与其与岩石含水性的关系。

2．在松散沉积物分布区研究构造的任务

〔1〕山区和平原区的接触关系。

一些山区和平原之间的年轻断裂构造，常常控制着山区裂隙水和岩溶水对平原区孔隙水的补给条件，应予以充分注意。

〔2〕沉积盆地基底中的最新断裂构造和构造隆起。

它们对上覆年轻沉积物的分布X围、厚度、岩相特征与现代环境地质作用等起控制作用，而这些因素又极大程度上控制着含水层或地下水的埋藏、分布条件。

〔3〕地壳的升降运动对河谷地质结构、岩溶作用的控制作用与影响。

四、地质调查的要求

1．从地下水赋存的地层，形成条件着眼，对区内各类松散层，基岩的岩性、构造、层序组合进展研究的根底上：

〔1〕对岩石中空隙的数量、特征和形成条件进展调查研究。

〔2〕对含水层、隔水层的分布特征与稳定性进展调查研究。

〔3〕对松散岩层的成因、分布特征、空隙大小和数量进展调查研究。

〔4〕对基岩的风化裂隙带和构造裂隙的形成规律进展研究，掌握其集中分布带的展布规律。

〔5〕对可溶岩中岩溶的发育规律进展调查研究〔平面上的分布规律，垂向上的发育深度〕。

2．对区内的地质构造进展调查研究

在基岩区地质构造对地下水的补给、径流、排泄条件、分布规律、富水地段往往起控制作用〔构造控水〕。

〔1〕褶皱构造；

〔2〕断裂构造；

〔3〕倾斜构造；

〔4〕不同类型岩层的接触带等。

§4地貌调查

地貌调查在水文地质测绘中占有重要位置，对调查区的地貌条件认识不清，对该区水文地质条件的分析也必定出现问题。

1．第四系松散沉积物分布区

第四纪沉积物的分布经常与一定形态的地貌单元相吻合。

地貌既可反映出地层、岩性、构造和外动力地质作用，尚可反映出第四系地层的类型和X围，也可反映出该区地下水的埋藏、分布特征和形成条件。

不同沉积类型的松散沉积物→岩性、地貌呈有规律的变化→地下水的特征不同。

洪积扇中的地下水：

由山区→平原：

水文地质分带：

Ⅰ洪积扇上部带〔潜水深埋带或盐分溶滤带〕；Ⅱ洪积扇下部带〔溢出带或盐分过路带〕；Ⅲ洪积扇前缘以下带〔潜水下沉带〕。

总的水文地质特点〔由上→下〕：

①地形上坡度由陡变缓；

②岩性由粗变细；

③岩层透水性由好到差；

④地下水埋深由大到小；

补给条件由好到差；

地下水的排泄，由径流排泄到→蒸发排泄〔干旱半干旱气候下〕；

矿化度由小变大，水化学类型：

HCO3→SO4→Cl型水；

水化学成分的形成作用：

由溶滤作用→浓缩作用〔干旱半干旱气候下〕；

地下水水位变幅由大到小；

由潜水→承压水。

地下水的开发利用：

洪积扇顶部：

通常潜水埋深大，不利于取用地下水；溢出带以下，水质差；溢出带以上：

最利于取用地下水。

2．基岩区

在基岩区，地貌单元常可反映出当地可能存在的含水层的类型、埋深和补、径、排条件。

〔1〕在侵蚀构造山区，地形陡，切割剧，第四系盖层薄；降水易流失，入渗条件差，地下水径流条件较好，且多被沟谷排泄；孔隙水不发育，地下水贮存条件不好。

〔2〕在剥蚀堆积的丘陵区，第四系盖层虽不太厚，但风化壳较厚，故风化裂隙水较发育。

〔3〕在构造盆地或单面山地貌区，常有丰富的承压〔或自流〕水分布。

3．地貌调查的主要任务

〔1〕对各种地貌单元的形态特征进展观察、描述和测量，查明其成因类型、形成时代和发育历史，；

〔2〕查明各地貌单元与地下水之间的关系等。

地貌调查，一般是和水文地质测绘同时进展的，故在布置测绘路线时要考虑穿越不同的地貌单元，并将其分界限填绘在地形图上。

要求：

把所得的资料，绘制成地貌剖面图和平面地貌图。

§5地下水露头的调查研究

对于寻找和认识地下水来说，地质、地貌的调查仅是一种间接的手段〔方法〕，对地下水露头的调查研究，如此是直接可靠的方法，是整个水文地质测绘的核心工作。

地下水露头的种类有：

〔1〕地下水的天然露头––––泉、地下水溢出带、某些沼泽湿地、岩溶区的暗河出口与岩溶洞穴等；

〔2〕地下水的人工露头––––水井、钻孔、矿山井巷与地下开挖工程等。

在地下水露头的调查中，利用最多的是水井〔钻孔〕和泉。

一、泉的调查研究

泉是地下水的天然露头，泉水的出流明确地下水的存在。

泉的调查研究内容有：

〔1〕查明泉水出露的地质条件〔特别是出露的地层层位和构造部位〕、补给的含水层，确定泉的成因类型和出露的高程。

〔2〕观测泉水的流量、水质与泉水的动态特征；现场测定泉水的物理特性，包括水温、沉淀物、色、味与有无气体逸出等；

〔3〕泉水的开发利用状况与居民长期饮用后的反映；

〔4〕对矿泉和温泉，在研究上述各项内容的根底上，还应查明其特殊组分与其出露条件与周围地下水的关系，并对其开发利用的可能性作出评价。

通过对泉水出露条件和补给水源的分析，可帮助确定区内的含水层层位，即有哪几个含水层或含水带。

据泉的出露标高，可确定地下水的埋藏条件。

泉的流量、水质与其动态，在很大程度上代表着含水层〔带〕的富水性、水质和动态变化规律，并在一定程度上反映出含水层是承压水还是潜水。

据泉水的出露条件，还可判别某些地质或水文地质条件，如断层、侵入体接触带或某种构造界面的存在，或区内存在多个地下水系统等。

另外，对泉水的研究，可根据泉流量的不稳定系数对泉进展分类，来判断泉的补给情况。

泉的类型

极稳定的

稳定的

变化的

变化极大的

极不稳定的

不稳定系数

1

对于一些大泉，由于水量丰富、水质良好和动态稳定，多用于供水水源。

对于一些矿泉和温泉，应侧重分析其成因、特殊的化学成分、水温特点，调查其治病效果和热能利用情况。

二、水井〔钻孔〕的调查

在水文地质测绘中，调查水井比调查泉的意义更大。

调查水井，能可靠地帮助确定含水层的埋深、厚度、出水段岩性和构造特征，反映出含水层的类型；调查水井，能帮助我们确定含水层的富水性、水质和动态特征。

水井〔钻孔〕的调查内容有：

（1）调查和收集水井〔孔〕的地质剖面〔钻孔柱状图〕和开凿时的水文地质观测记录资料；

〔2〕记录井〔孔〕所处的地形、地貌、地质环境与其附近的卫生防护情况；

〔3〕测量井孔的水位埋深、井深、出水量、水质、水温以与其的动态特征；

〔4〕查明井孔的出水层位，补、径、排特征，使用年限，水井结构，用后的反映。

在泉、井调查中，都应取水样，测定其化学成分；需要时，应在井孔中进展抽水等试验，以取得必需的参数。

在测绘中，对某些能反映地下水存在的非地下水露头现象〔如地表植物、盐碱化等〕与干钻孔等也应予以研究。

§6地表水的调查

在自然界中，地表水和地下水是地球大陆上水循环最重要的两个组成局部，两者之间经常存在着相互转化的关系。

图2—9和图2—10分别反映了石羊河流域和北方岩溶区地表水与地下水相互转化的情况，且具普遍规律性。

只有查明两者相互转化关系，才能正确评价出地表水和地下水的资源量，防止重复和夸大，才能了解地下水水质的形成和被污染的原因，才能正确制定区域内水资源的开发利用规划和保护环境的措施。

地表水调查研究的内容。

在查明地表水体的类型、水系分布、所处地貌单元和地质构造位置的根底上，进一步调查以下内容；

〔1〕查明地表水与周围地下水的水位在空间、时间上的变化特征。

〔2〕观测地表水的流速与流量，研究地表水与地下水之间量的转化性质，即地表水补给地下水地段或排泄地下水地段的位置；在各段的上、下游测定地表水流量〔断面测流〕，以确定其补、排量与预测补、排量的变化。

〔3〕结合岩性结构、水位与其动态，确定两者间的补排形式〔空间上〕，常见的有：

①集中补给〔注入式〕；②直接渗透补给；③间接渗透补给；④越流补给。

从时间上考虑，如此常将补给〔或排泄〕分为常年、季节和暂时性三种方式。

〔4〕分析、比照地表水与地下水的物理性质与化学成分，查明它们的水质特征与两者间的变化关系。

〔5〕调查地表水〔主要为江河〕的含沙〔泥〕量与河床淤积或侵蚀速度。

〔6〕研究地表水的开发利用现状，掌握远景规划。

对地表水的调查内容〔原教材〕：

一个地区地下水与地表水往往具有密切的水力联系。

（1）查明地表水体的类型、分布；

（2）测量地表水体的流量、水位、水化学成分等；

（3）通过断面测流的方法，确定河流与地下水的补排关系，补排水量与具体地段；

（4）在岩溶区注意分析河流量的增减或消失与地层岩性或构造的关系；

（5）利用遥感技术对地表水体污染方面的研究。

对地表植物的调查：

植物生长离不开水。

某些植物的分布可以指示该地区有关地下水。

例如：

在干旱地区，某些喜水植物的生长，常指示该处有地下水；在盐碱化地区，可依据植物分带现象判断土壤的盐碱化程度。

§7与地下水有关的环境地质调查

地下水是导致许多环境地质作用的最活跃、最重要的因素。

许多环境地质问题的产生，都可不同程度地反映出地下水的存在与地下水的埋藏条件或活动情况。

因此，在供、排水的水文地质测绘中，应对现存的或可能发生的环境地质问题进展观察研究。

1．分清环境地质问题的类型

〔l〕在天然条件下，与地下水活动有关的环境地质问题有滑坡、地震、塌陷、崩坍、沼泽化、盐渍化、冻胀以与地方病等；

〔2〕在供、排水条件下〔人为条件下〕，与地下水作用有关的环境地质问题有地下水位持续大幅度下降、地面沉降、塌陷、地裂缝、崩坍、地震、井〔泉〕水枯竭、水质恶化、海水入侵、土地沙漠化、植被衰亡、次生盐碱化与地方病等。

上述有些问题，在天然条件下可以发生，在开采条件下〔人为条件下〕也可以发生，调查中应仔细区分。

2．调查研究的内容

〔1〕研究、调查区内地下水开采或排水前后产生的环境地质问题的类型、规模。

重点放在供、排水后可能发生的环境地质问题上。

〔2〕调查、研究各种环境地质现象与区域地质构造、地下水状况和开发利用间的关系。

〔3〕了解各种环境地质作用的时、空变化规律，预测其开展趋势。

〔4〕对现存和预测出的环境地质问题，提出防治措施；对同一地区的供水、排水与环境保护，作到统一规划与管理。