地下水资源的勘探及水文地质试验

2015-03-31赵志江

地球 2015年10期

关键词：水文地质水文水位

■赵志江

（新疆地矿局第一水文工程地质大队新疆乌鲁木齐 830091）

地下水资源的勘探及水文地质试验

■赵志江

（新疆地矿局第一水文工程地质大队新疆乌鲁木齐 830091）

水文地质调查是水文地质学中的重要研究内容之一，在制定地下水资源开发利用的措施过程中，提供水文地质依据。水文地质调查通常分为普查、详查和勘探三个阶段，并在各阶段的水文地质调查中，配合开展水文地质测绘、勘探、试验和地下水动态观测，从而取得精度性较高的水文地质资料。基于此本文主要探讨了钻孔水文地质观测，并对地下水动态进行研究。[关键词]地下水资源水文地质勘探

地下水资源是一种稳定、动态的天然水库，有着时间调节性特点。在使用地下水资源时增减便利，一次性利用投资很少，但运输成本很高。因为地下水资源具有以上特点和用途，所以全国近年来加快了地下水工程建设，并进行了大规模的开采与利用，但这也带来了一系列环境问题。因此，做好地下水资源勘探及水文地质试验工作，有利于对地下水资源进行更合理的开发与利用。

1 钻孔水文地质观测

1.1 水质分析内容

水质分析也可称作水化学分析，主要是通过化学方法和物理方法，对水中各化学成分含量进行测评，之后在对水质作出评价。水质分析一般包括放射性元素与化学成分分析、测压与测温、气体成分分析、水质动态研究等多个方面。

1.2 钻孔水文地质观测内容

钻孔水文地质观测内容为地下水物理和化学性质、地下水动力所含要素。其中地下水物理和化学性质主要包括热水与蒸汽的压力、水化学成分，孔底和孔口的含热量、温度，取样过程中水与气体的质量比。而地下水动力所含要素主要包括在水头压力不同的条件下，钻孔发生的涌水量情况，以及水位、水压的大小[1]。

1.3 观察方法与要求

在对水头进行观察的过程中，必须测量各个钻孔的静止水位和初见水头。要按照标准的高度，设定合适的钻孔水位，针对自流钻孔来说，还要增加高套管在水头高度稳定后进行测量。如果含水层有着较高的变化频率，还要对钻具进行提升。而在测量钻孔涌水量的过程中，可以通过直接放水的方法，对自流水的流量进行测定。针对非自流地下水来说，要通过抽水试验对其涌水量进行确定。此外，在观测地下水物理和化学性质的过程中，要对钻孔中的水压和水温进行测量，同时分析样品中的气体成分，从而确定出其性质与类型。

2 地下水动态的研究

2.1 地下水的长期观测

在长期观察地下水的过程中，在布置观测孔时要结合观测目的、水文地质条件、地质条件等因素，因地制宜的进行考虑，一般观测孔最好是利用已有的勘探孔。同时为了更好的对开采区区域漏斗扩展进行研究，还要将观测孔在生产孔附近及其影响范围外进行布置。对于存在地表水的地区，要将观测点分别设置在流经本区段的上下游中，这样有利于对地下水与地表水相互影响程度和补给关系进行观测，水质、水温、水量、水位都是主要的观测内容。在观测过程中，通常情况下要5~10天观测水位一次，水量观测时间和水位一样。而在水质观测过程中，先要适当的进行加密取样，之后一个月取样一次。在观测水温时主要是对孔口与孔底温度进行测量，并且温度测量要和水位观测同时进行。

2.2 地下水的动态分析

在钻孔没有揭露地下水前，在岩层中地下水处于比较稳定的状态。但钻孔揭露地下水以后，就破坏了地下水原有的动态平衡。因此，在分析地下水动态时，主要应在日常动态观测与整个水文地质勘探试验过程中进行，通过综合研究，将各观测孔在时间变化过程中，其水温、水量和水质等曲线图作出来。另外，在作出动态变化曲线的同时，也可以将一些必要的平面分析图作出来。在新疆典型盆地地下水动态分析过程中，先要从已有观测孔进行，观察该地区内十多个观测孔的水温、水量和水温，在对各观测孔水位动态的分析过程中，发现其都和主孔有着较为密切的联系。在主孔止水后，周围观测孔会出现水位普遍上升的情况。在对地下水动态变化进行分析后，将地下水区主孔影响半径图作出来，这样能够为地下水储量评价与补给、地质构造情况、对地下水的合理开发与利用等提供可靠依据。

2.3 影响地下水动态的基本因素分析

人为活动、生物、地质、水文、宇宙以及气象是地下水动态的主要影响因素。其中宇宙属于间接因素，主要是通过地表水圈和大气圈的影响转换而成的[2]。这些因素自身是不断变化的过程，并在对地下水产生作用后，能够让地下水呈现出不同的动态特征。通过归纳对地下水动态产生作用的各类因素后，将这些因素共分为5种不同的成因组合。然而因为这些因素不仅自身是不断变化的过程，同时变化速度差异也很大，相互之间还有着一定的影响，这就让对地下水的研究变得更加复杂。

2.4 地下水水文过程线

地下水文过程线也被称为地下水动态观察曲线。对于在观测孔或井泉中测到的地下水水文过程线来说，很多都是众多影响因素共同作用所致的。一般情况下，在定量分析地下水水文过程线时，主要对水文曲线和影响因素的相关性与同步性进行对比，也可以深入对这两者间结构频率的相似性进行分析。在人类经常接触到的3~5km深度的地壳中，在垂直方向共有两大含水系统，即浅部具自由水面的浅水和深部承压的地下水，这两大含水系统的地下水过程线属于两个不同的类型。其中浅部具自由水面属于开放性含水系统，会受到区域排水系统、地表径流补给等多种因素的影响，其最大的水文特点为在时间流动中，每年雨季补给期呈现出不对称“偏态”形式，浅层地下水水文过程线能够将地下水消耗与补给的平衡关系反映出来。而深部承压含水层是一种半封闭或全封闭的含水系统，通过能量传播造成水文波动曲线，整体上为对称的“正态”形式。