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浅谈水文地质勘探技术方法

来源:   2020-09-16 16:58:14

摘要:水文地质勘探(hydrogeologicalsurvey)是水文勘探技术工作者为了了解某区域的水文地质环境以开发利用相关资源而进行的科学探究工作。出于不同目的和要求,水文地质勘探又可以进一步划分为普查和勘探,普查是综合性的,用以表达普查结果的水文地质图的比例尺为1:20万,而水文地质勘探是在已用普查方式探明地下水的分布后对特定区域水文资源的深入调查,服务于专门目的,如从居民健康考虑,对区域内供水水文的调查,采矿时对矿床水文地质的勘探等。

水文地质勘探是针对水资源进行的勘探活动,它是对某一区域的地质构造、地下水的发育、地表水的补给等水文特征作出科学判断的过程。本文旨在探讨在水文地质的工作概况及水文地质勘探的过程、对相关资源的评价。

一、水文地质勘探工作概况

1.水文地质勘探的目的 

水文地质勘探(hydrogeologicalsurvey)是水文勘探技术工作者为了了解某区域的水文地质环境以开发利用相关资源而进行的科学探究工作。出于不同目的和要求,水文地质勘探又可以进一步划分为普查和勘探,普查是综合性的,用以表达普查结果的水文地质图的比例尺为1:20万,而水文地质勘探是在已用普查方式探明地下水的分布后对特定区域水文资源的深入调查,服务于专门目的,如从居民健康考虑,对区域内供水水文的调查,采矿时对矿床水文地质的勘探等。 

2、我国水文地质勘探工作的发展概况 

我国水文地质勘探工作从50年代开始,经过半个多世纪的发展,取得了举世瞩目的成就,相比前苏联、美国以及其他国家,我国水文地质勘探工作的特点是起步晚、发展迅速。50年代,首次建立起全国性的水文地质工程队伍;60年代,在东部大平原和西北缺水地区这些特殊的地理区域进行了水文地质的普查;70年代,全国三分之二以上的地区完成了水文地质的普查工作,水文地质勘查技术更加完善,地下水动态观测站在各省市自治区陆续建成;80年代,我国的水文地质勘探工作过程中,开始重视水文环境,加强环境立法;水文勘探发展到当前,数字地球建成,地理信息中的3S(GIS、GPS、RS)应用于处理水文地质的空间数据,以及专业性软件随着计算机的发展广泛应用于水文地质的勘探,为水文地质工作的发展提供了技术上更加有力的支持。

二、水文地质勘探方法

1.水文地质测绘 

水文地质测绘(hydrogeological mapping)是指在被测地区,首先观察水体的地质现象,经过科学的分析整理后,用专业术语或者图表描述。在水文地质的勘探中,勘探工作者对探测区域的水文环境,有必要先根据相关资料进行大致的了解,掌握基本情况不仅可以减少工作量,技巧性的开展勘探工作,也有利于保障勘探过程的安全。水文地质勘探工作常常涉及山区的水文地质测绘,范围大且受地形影响难以进入的山区环境成为水文勘探棘手的问题,针对这种情况,利用拍摄的航空摄像片、卫星图片对区域内的地质环境作出基本判断,利用电子技术分析资料,在对水文地质作出测绘后得到能够反映水文信息的图表,达到调查水文环境的目的。由此可见,水文地质测绘中,勘探者面对的难题是大面积的山区无法通行,这一问题的解决,需要充分利用已经发展完善RS、GIS等地理科学技术,在实践中不断提高应对艰难环境的能力。 

2.地球物理勘探 

为了了解水文地质条件,也可以通过对地球物理相关属性的考察。根据地球物理的整体性原则,各地理现象是相互作用、影响的,地球物理勘探是现有的水文地质勘探的技术中唯一一个间接的勘探方法,联系测区的自然条件和勘探所需要解决的具体问题,勘探可以选用地面物探、水文测井、遥感技术这三种具体的方式。与其他的勘探方法相比,地球物理勘探是通过探究水文地质的成因来推断业已形成的水文环境,获取了更多的地理信息,它对平原地区含水层的深度、淡水界面,甚至地热异常区域的界定,都有精确而不可替代的作用。 

3.水文地质钻探试验 

水文地质钻探(hydrogeologic drilling)和水文地质试验(hydrogelogic experiment)都是为了获取地下水资源的相关资料而进行的地理科学技术手段。它们可以涉及地下水埋藏的地理环境,通过钻探,理清区域内地下水流动的方向和水量的规律,对地下水的水文条件进行精确的表述。钻探采用的探孔,由于不同的作用,分为普查、勘探与探采结合孔三种类型,钻探在水文地质探测中的发展为水文地质调查活动提供了直接的技术支持,探测活动对水文探测设备的要求相比其它的探测高,其中,回旋、冲击、冲击——反循环是不同探测设备基本的探测方式,在探测水文地质的过程中,也能够通过钻探区域内地热资源以开采利用。与水文地质钻探相同,水文地质试验也是在野外,通过对水文地质的直接调查以获取区域内的水文资料,利用抽、注、渗等方式,可以明确水文特点,达到调查区域内水文地质资料的探测目的。 

4.地下水动态观测和试验分析 

地下水动态监测是对一个地区或者水源地的地下水动态要素(水位、水量、水质和水温)等物理化学性质进行定时测量、记录和存储整理的过程,依托中国移动公司GPRS网络在监测中心查看地下水的水位、温度、电导率等数据,将所有数据导入数据库生成各种报表和曲线,它由监测中心、通信网络、微功耗测控终端、水位监测记录仪四部分组成,通过对地下水动态观测和试验分析,得到与地下水有关的数据资料。

三、水文地质评价

1.地下水水量计算 

计算地下水的水量,是评价水文地质的一个重要标准,也是对地下水资源能否开采的判断依据之一。可用的地下水是在计算出补给量与排出量的差值,结合地下水的基本储存量的结果,其中,能够对地下水进行补给的水量来源包括河水补给、降雨补给与地下水平衡量的补给,地下水的流出是地下水侧向流出、潜水蒸发等因素作用的。经过计算与分析,获取地下水能够允许的最大开采值进行地下水的开采活动。 

2.地下水资源评价 

对地下水资源的评价是一个综合的过程,评价内容包括水质好坏,即是否受到污染与污染程度是否在可修复的范围,地下水资源开发的经济价值、社会价值,具体的资源评价过程是对勘探工作的完善,水文地质的分析人员根据调查数据做出水文地质模型,利用相关的理论如数值法等方法进行水质、水文上具体的测评。地下水资源的评价普遍认同以下两种评价方式。一、首先进行水体取样,进而花样以调查水质,是否含有超标的元素,与人体的适应性对比来决定相应地下水资源的开采价值。

二、如果在水质勘察过程中发现水质已经受到污染或者有受到污染的可能,应查清污染物质及来源、途径与规律,提出地下水资源的防护措施,地下水的开发应力求费用低廉、方案优化、效益显著。这些必须以查明水文地质条件和正确评价地下水资源为基础,在对地下水资源作出评价后进行开采时,应注意做到不过量开采,不能造成海水或者高矿化水入侵到淡水含水层,不能引起大量的地面沉积和坍塌,进行全面的规划。为了合理使用地下水资源,必须进行有效的管理,建立水资源的统一管理机构,优化分析的方法进行水资源的数字模型管理,在经济方面要明确地下水有偿使用的原则,征收水资源管理费。 

地下水水文的探测是随着国民经济的发展,对资源的了解与利用的需求增加的基础上发展的,我国的水文探测工作从50年代正式开始受到关注,水文地质的普查渗透大江南北,具体的水文勘探技术如测绘、钻探、试验等,在水文普查探测和专门探测中,都发挥了重要的作用,对水文地质探测工作者,掌握这些技术并与时俱进的钻研新方法以适应不同的探测环境,是十分重要的。探测的最终目的是对资源的利用,获取资料后,判断地下水的开发价值并进行规模化的开发,也成为新形势下水文地质工作者的责任。