水文地質(zhì)

水文地質(zhì)測(cè)繪的基本操作技術(shù)

  本文是野外水文與水文地質(zhì)測(cè)繪的基本操作技術(shù),要求掌握流量與水位觀測(cè)、水樣采集、抽  水與滲水試驗(yàn)、泉、水井地表水調(diào)查的基本操作技術(shù)、基本方法和技術(shù)要求。
  水文地質(zhì)測(cè)繪的比例尺,普查階段宜為1:100 000~1:50 000;詳查階段宜為 1:50 000~1:25 000;  勘探階段宜為 1:10 000或更大的比例尺。各種調(diào)查點(diǎn)的位置,可采用羅盤、GPS結(jié)合典型的地形地物確定,應(yīng)準(zhǔn)確地繪到底圖上。
  §3.1 觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)路線要求
  水文地質(zhì)測(cè)繪的觀測(cè)路線宜按下列要求布置:沿垂直巖層或巖漿巖體構(gòu)造線走向;沿地貌變化顯著方向;沿河谷溝谷和地下水露頭多的地帶;沿含水層帶走向。水文地質(zhì)測(cè)繪的觀測(cè)點(diǎn)宜布置在下列地點(diǎn):地層界線、斷層線、褶皺軸線、巖漿巖與圍巖接觸帶、標(biāo)志層、典型露頭和巖性巖相變化帶等;地貌分界線和自然地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育處;井、泉、鉆孔、礦井、坎兒井、地表坍陷、巖溶水點(diǎn)(如暗河出、入口)、落水洞、地下湖和地表水體等。
  水文地質(zhì)測(cè)繪每平方公里的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)和路線長(zhǎng)度可按表 3-1確定。同時(shí)進(jìn)行地質(zhì)水文地質(zhì)測(cè)繪時(shí),表中地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)應(yīng)乘以2.5;復(fù)核性水文地質(zhì)測(cè)繪時(shí),觀測(cè)點(diǎn)數(shù)為規(guī)定數(shù)的 40%~50%。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單時(shí)采用小值,復(fù)雜時(shí)采用大值,條件中等時(shí)采用中間值。進(jìn)行水文地質(zhì)測(cè)繪時(shí),可利用現(xiàn)有遙感影像資料進(jìn)行判釋與填圖,減少野外工作量和提高圖件的精度。
  測(cè)繪比例尺
  地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù) /個(gè)·km-2水文地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)觀測(cè)路線長(zhǎng)
  松散層地區(qū)基巖地區(qū) /個(gè)·km-2 / km.km-2
  1:100 000 0.10~0.30 0.25~0.75 0.10~0.25 0.50~1.00
  1:50 000 0.30~0.60 0.75~2.00 0.20~0.60 1.00~2.00
  1:25 000 0.60~1.80 1.50~3.00 1.00~2.50 2.50~4.00
  1:10 000 1.80~3.60 3.00~8.00 2.50~7.50 4.00~6.00
  1:5 000 3.60~7.20 6.00~16.00 5.00~15.00 6.00~12.00
  §3.2 流量的測(cè)量
  3.2.1堰測(cè)法
  當(dāng)涌水量小于 10L/s時(shí),用三角堰;大于 10L/s時(shí),采用梯形堰或矩形堰測(cè)量。
  測(cè)得堰口高度(h)及堰口寬度 b (單位為 cm),分別用下列公式計(jì)算:
  (1)三角堰:
  Q=0.014h3/2
  (2)梯形堰:
  Q=0.0186bh3/2
  (3)矩形堰:
  
  Q =0.018bh3/2
  b
  90h o h h
  b
  a. 三角堰 b.梯形堰 c.矩形堰
  為了工作方便,以上幾種堰都有專門換算表。測(cè)量時(shí)按下列要求去做:
  (1)在離泉出口處不少于 l~2 m的距離上進(jìn)行測(cè)量;
  (2)當(dāng)流量與流速很大時(shí),讓水流出一定距離進(jìn)行測(cè)量;
  (3)堰板要放直 (不要有前后、左右的歪扭);
  (4)水頭高度標(biāo)尺的零點(diǎn)和堰檻位于同一高度上,若用直尺或三角板測(cè)量水頭高度,應(yīng)將測(cè)尺的平面與水流方向平行。
  3.2.2容量法
  用水桶或其它容器,按時(shí)計(jì)量測(cè)出流量,常用于流量較小的泉或民井抽水。
  3.2.3斷面法
  選擇水流平穩(wěn)的渠段,測(cè)定水深、流速,進(jìn)而可求得流量。
  §3.3 地下水位的觀測(cè)
  (1)測(cè)鐘。當(dāng)地下水位埋深較淺時(shí),常用測(cè)鐘。當(dāng)測(cè)鐘接觸到地下水面時(shí),發(fā)出嗡嗡聲,此時(shí)測(cè)量測(cè)鐘繩長(zhǎng),即為地下水位埋深。
  (2)電測(cè)水位計(jì)或萬(wàn)用電表。電測(cè)水位計(jì)或萬(wàn)用電表是目前常用的測(cè)量地下水位的工具,其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、不受地下水位埋深的限制。但測(cè)量時(shí)必須測(cè)繩伸直,應(yīng)反復(fù)試測(cè),準(zhǔn)確地找到水面位置。
  (3)其它儀器。
  §3.4 水樣采取
  野外測(cè)繪中采取水樣必須遵守下列規(guī)則:
  (1)要從水面以下 0.2~0.5 m處取樣;
  (2)在停滯的水體或水中采取水樣,應(yīng)將死水抽去后,采取新鮮水樣;采取河水水祥,應(yīng)在水流較緩的地段采??;
  (3)在取祥前應(yīng)將已洗凈的水樣瓶用所取之水仔細(xì)沖洗 2~3次;
  (4)取樣時(shí)不宜把瓶裝滿,應(yīng)留 l~2 cm空隙;
  (5)取好水樣應(yīng)立即密封,用紗布將瓶口纏好,然后再用蠟封住;
  (6)取特殊要求水樣時(shí)應(yīng)加穩(wěn)定劑另取一瓶水樣,如分析水中侵蝕性 CO2的含量時(shí),則應(yīng)
  
  另取一瓶水樣加入大理石粉。
  §3.5 民井簡(jiǎn)易抽水
  (1)選擇新井或近期淘過(guò)的井,并盡量選擇易透水的井壁結(jié)構(gòu);
  (2)井的衛(wèi)生條件較好,附近沒(méi)有污染源,并有良好的排水條件;
  (3)要測(cè)得準(zhǔn)確的天然靜止水位;
  (4)水位降深應(yīng)大于 0.50 m,允許變化幅度 2 cm,水位和流量同時(shí)趨近穩(wěn)定狀態(tài)后延續(xù)時(shí)間不得小于 2 h;
  (5)繪制 s-t,s'-t,Q-f曲線;
  (6)計(jì)算穩(wěn)定涌水量及滲透系數(shù)。
  民井簡(jiǎn)易抽水一般適用于了解淺層含水層的富水性和透水性。
  3.6.1要求
  (1)根據(jù)規(guī)范定額要求,對(duì)揭露了主要含水層(富水性強(qiáng),厚度大)的某些鉆孔作三次水位降深單孔抽水試驗(yàn)。每次降深穩(wěn)定的延續(xù)時(shí)間應(yīng)隨含水層性質(zhì)而定,松散結(jié)構(gòu)的含水層一般采用趨近穩(wěn)定狀態(tài)以后再延續(xù) 8 h即可。而對(duì)于裂隙巖層或巖溶含水層可增加 2-3班。此外,應(yīng)考慮鉆孔的目的,確定抽水延續(xù)時(shí)間。
  (2)抽水試驗(yàn)誤差范圍的要求:用離心泵或深井泵抽水時(shí),水位、流量、其時(shí)間間隔可按穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流抽水要求進(jìn)行,同時(shí)要測(cè)水溫和氣溫。
  3.6.2 技術(shù)成果
  抽水試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)編制下列曲線圖:
  (1) Q-t,s-t曲線;
  (2) Q-s曲線;
  (3) q-s曲線;
  (4) 應(yīng)采水樣進(jìn)行水質(zhì)分析;
  (5) 應(yīng)提交下列內(nèi)容的圖表。
  a、鉆孔的地質(zhì)柱狀圖,各種簡(jiǎn)易觀測(cè)的曲線圖,包括巖心采取率曲線、鉆進(jìn)速度曲線、水位變化曲線、沖洗液消耗量曲線等,編制泥漿稠度或比重的變化曲線。
  b、抽水試驗(yàn)圖表:抽水試驗(yàn)成果表、Q-f(s)曲線圖、 q-f (s)曲線圖、水位恢復(fù)曲線圖、施工技術(shù)資料表。
  c、水質(zhì)分析表。
  d、鉆孔位置示意圖。
  e、K值的計(jì)算結(jié)果。
  
  §3.7滲水試驗(yàn)
  當(dāng)野外抽水試驗(yàn)設(shè)備缺乏時(shí),可采用試坑滲水試驗(yàn)法,測(cè)定包氣帶非飽和巖層的滲透系數(shù)。有條件可采用單環(huán)法或雙環(huán)法以提高精度。
  試坑法是在表層干土中挖一試坑,坑底要離潛水位 3~5 m以上,向試坑內(nèi)注水,必須使試坑中的水位始終高出坑底約 10 cm,為便于觀測(cè)坑內(nèi)水位,在坑底設(shè)一標(biāo)尺,求出單位時(shí)間內(nèi)從坑底滲入的水量 Q,除以坑底面積 F,即得出平均滲透速度 V=Q/F。當(dāng)坑內(nèi)水柱高度不大(等于10 cm)時(shí),可以認(rèn)為水頭梯度近于 1,因而 K=V。
  §3.8 泉的觀測(cè)記錄
  (1)把泉統(tǒng)一編號(hào)標(biāo)記在圖上,并描述泉出露的位置,屬于何種地貌單元,如河谷、盆地、沖溝、峽谷及山麓等,標(biāo)出泉相對(duì)河水面高程及居民點(diǎn)的方位和距離。
  (2)詳細(xì)描述泉出露點(diǎn)的地質(zhì)條件,并選擇典型方位作剖面圖及泉出露地段的平面圖,應(yīng)表示出巖層性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn),松散沉積物中應(yīng)闡明沉積物成因類型、巖性、結(jié)構(gòu)等。
  (3)測(cè)定泉水溫度,判明水的物理性質(zhì)及氣體成分,并取水樣作化學(xué)成分鑒定;
  (4)觀察泉水出露形態(tài),自然流出的 (滲出的、滴出的)或涌出的是否有間歇性流量變化;
  (5)觀察出露處是否有沉淀物質(zhì)——泉華(礦質(zhì)的、鈣質(zhì)的、硫磺的,鐵質(zhì)的等);
  (6)測(cè)定泉水流量,了解訪問(wèn)泉水動(dòng)態(tài);
  (7)調(diào)查泉的使用情況,是否有引水工程;
  (8)確定泉的類型,按泉的形成分類有:侵蝕泉、接觸泉、斷層泉;按泉的水力特征分類:上升泉、下降泉。
  §3.9水井的觀測(cè)記錄
  (1)水井的位置,村莊內(nèi)、外;平原、高地、斜坡、洼地沖溝;在河、湖、池塘、沼澤岸上,距離水體多遠(yuǎn),是否被洪水淹沒(méi);
  (2)井的坐標(biāo)、地面標(biāo)高、井口標(biāo)高、井底深度;
  (3)水位埋深;
  (4)井的地層柱狀圖;
  (5)井壁的結(jié)構(gòu)及井口形態(tài);
  (6)建井年代及最近一次淘井的時(shí)間;
  (7)取水設(shè)備及用水量;
  (8)井的涌水量(可作簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)或訪問(wèn));
  (9)井水的物理性質(zhì),記錄水溫、氣溫、顏色、透明度、氣味、味道等;
  (10)井水的動(dòng)態(tài):①豐水年、枯水年的井水位變化情況;②年內(nèi)水位變化情況;③井水的用途及附近的衛(wèi)生環(huán)境狀況;
  (11)井位的平面圖及示意剖面圖。
  §3.10地表水(河流)的調(diào)查
  (1)河流所在地區(qū)的標(biāo)高、河流發(fā)源地、流往何處、有哪些支流;
  (2)旱季與雨季河水的寬度、深度、漲水時(shí)水位上升幅度;
  (3)測(cè)量水的流速、流量;
  (4)河床、河岸的性質(zhì),陡岸還是平緩岸,河床是砂質(zhì)的、石質(zhì)的、還是粘土質(zhì)的,河床生長(zhǎng)的植物、河岸的淹沒(méi)情況;
  (5)河水的污染情況;
  (6)河水的利用情況;
  (7)河水與地下水的補(bǔ)、排關(guān)系(位置、地點(diǎn)、補(bǔ)排量)。