地下水勘查技术方法体系集成研究

肖兴平，阮　俊，佟元清

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051)



地下水勘查技术方法体系集成研究

肖兴平，阮俊，佟元清

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051)

[摘要]当前，运用多种技术方法解决某项地质问题成为地质调查工作的常态化需要，技术方法之间的相互协作、综合集成、一体化应用是地质工作发展的趋势。本文在梳理地下水勘查领域技术方法体系的基础上，分析了地下水勘查技术方法的内容与集成模式，表明技术方法的集成与综合运用能有效支撑当前我国地下水勘查工作。

[关键词]地下水；技术方法；集成；体系

地下水勘查是地质调查工作的方向之一，在我国现有地质调查工作布局中，地下水勘查作为水文地质调查的主体，与环境地质调查、地质灾害调查之间的关系紧密，统称水工环地质调查，自1999年中国地质调查局组建以来，地质大调查项目实施已有十余年，地下水勘查工作在服务生态文明建设中发挥了重要作用，在防灾减灾、抗旱找水等重大灾害应急工作中作出了应有贡献；地下水勘查支撑经济社会发展的能力不断增强，地下水勘查技术方法体系不断丰富，地下水勘查与技术方法之间的融合力度不断加大。

当前，中国地质调查局正全力开展九大计划的部署与推进，其中重要经济区和城市群综合地质调查计划、地质灾害防治和地质环境保护支撑计划、国土开发与保护基础地质支撑计划、地质科技支撑计划中所涉及的部分工程均有地下水勘查作支撑，地下水勘查作用更加凸显，技术方法运用更加多样和协同。

1地下水勘查技术方法的分类体系

1.1物探技术

地球物理勘探(简称物探)是地下水勘查工作中很重要的手段之一，其以被探测的地质体与围岩的物性差异(电性、磁性、弹性波、放射性、重力、热等)为基础，探测和识别地质体，达到解决地质问题目的。在地下水勘查工作中可提供以下几个方面的信息：提供地下含水体信息，包括含水体的埋深、厚度以及地下水矿化度、孔隙率等参数；提供地质体的要素特征，包括地层结构、地层岩性、地质构造等；提供地质体的地球物理场的变化特征，包括电场、电磁场、温度场、射气场、弹性波场等，通过地球物理场的变化特征分析，结合地质、水文地质条件，判断地下水的补径排关系。目前比较成熟的水文物探方法包括地面和孔内两大类27种。

1.2遥感技术

遥感技术具有数据获取快捷、方式多样，图像视野宽广、形象直观、信息量大、处理方法灵活，可进行重复动态观测等特点，在地下水勘查工作中具有良好的应用效果和广阔的应用前景。

遥感工作程序通常包括信息资料收集准备、室内解译、野外验证、成果整理等4个阶段。遥感是以各类遥感数据为基础，通过对遥感图像反映的地貌、地层岩性、地质构造、水文地质要素等信息的识别、提取与综合分析，获得调查研究区的地下水特征。地质解译的依据是遥感图像的影像特征，主要包括几何形态、大小、色调或色彩、阴影、纹理等。遥感制图是以遥感数据或图像为信息源，以目视解译、机助解译和计算机自动识别提取的各种专题要素、图形、数据为编辑对象，编制相关专题图件的过程。

1.3钻探技术

钻探是使用专门机具向岩层钻进孔眼，直接获取目标点位、目的深度、地下水资料的主要技术方法以及开发利用地下水的重要技术手段。

钻孔结构是构成钻孔柱状剖面技术要素的总称，包括孔身结构，实管、过滤管、沉淀管、滤料及止水的位置等。钻孔结构根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽水方法及钻探设备等因素综合确定。

钻孔简易水文地质观测是在钻进过程中及时发现含水层，初步确定含水层的富水性及岩溶在不同垂向深度的发育程度和发育规律等水文地质问题的重要手段。

1.4试验技术

常用的地下水试验有抽水试验、压水试验、钻孔注水试验、渗水试验、地下水流速测定—连通试验、地下水野外弥散试验等。

抽水试验的目的是：(1)确定抽水井(孔)的特性曲线和实际涌水量，评价含水层的富水性，推断和计算井(孔)最大涌水量与单位涌水量；(2)确定含水层水文地质参数，为评价地下水资源、预测矿坑涌水量、确定矿坑疏干排水方案等提供依据；(3)确定影响半径、合理井距、降落漏斗的形态及其扩展情况；(4)了解地下水与地表水(或岩溶地区地下水系)及不同含水层(组)之间的水力联系。

1.5同位素技术

同位素是质子数相同、中子数不同、在化学元素周期表中占有相同序号位置的同一类原子。环境同位素是自然环境中天然产生的元素的同位素，分为稳定同位素与放射性同位素两种类型。稳定同位素一般用作分析地下水成因、流动和环境因素影响的指示剂；放射性同位素主要用于确定地下水年龄。

1.6样品测试技术

地下水勘查工作的样品测试，包括现场分析、水质简分析、水质全分析、常规专项分析(水中金属、有机物测试、示踪剂测试)及有关的岩矿样品测试等方面内容。

在地下水勘查或专门研究项目中，还涉及到岩石、矿物等样品的分析测试，以确定岩石矿物中的化学组成及有关组份在不同赋存状态下的含量、结构和形态。

1.7地下水动态监测技术

地下水动态是指地下水的水位、水量、水质、水温等要素在自然因素和人为因素影响下随时间的变化规律。地下水动态监测的目的是为了进一步查明和研究水文地质条件，特别是地下水的补给、径流、排泄条件，掌握地下水动态规律，为地下水资源评价、科学管理及环境地质问题的研究和防治提供科学依据。

1.8地下水模拟技术

地下水模拟，就是对所研究区域的水文地质特征(如含水层结构和参数等)或地下水系统的行为和状态(如地下水位、地下水化学组分和地下水温度等)进行仿真，以了解地下水的时空变化特征和演化规律，为地下水的合理开发利用和管理提供科学依据。

2地下水勘查技术方法集成

地下水勘查技术方法的集成，以遥感技术、物探技术、钻探技术、实验技术、测试技术、监测技术、同位素技术、模拟技术等技术方法的类别为主体，以各类技术方法相关的技术理论、规程规范、典型案例、仪器设备、软件应用等信息为基础，以信息的浏览、订阅、检索、关联为主体功能支撑，配以相关的特色功能如数值模型在线计算、技术方法列表、技术交流、专题专栏等，组成较为完整的技术方法信息集成体系。

地下水勘查技术方法类别众多、知识面广泛，具有很强专业性，在各种技术方法分类及相应的知识结构整理方面需要相当的严谨和全面，在信息集成研究与试运行阶段，需得到相关技术专家的适时指导，为大量资料收集与整理工作提供指导建议，防止信息不准确及无谓的工作量。加上一些新技术新方法的研究与应用，也需要长期进行信息维护以保持数据的适时更新，同时也需要多类业务专家继续对数据质量进行评价与审核，并形成长效机制。

图1　技术方法集成框架

3地下水勘查技术方法的支撑作用

依托现有的地下水勘查技术方法分类体系，地下水勘查与技术方法相结合，致力于解决我国当前及今后一段时间实施的地质工作，重点包括评价区域地下水资源和开采潜力，开展地下水潜力区、重点污染区、生态保护区1:5万地下水勘查；开展部分重点城市规划建设区1:5万地下水勘查；开展重点地面沉降区水工环地质专题，支撑地面沉降和地裂缝、矿山地质环境、黄土湿陷、生态地质环境等重大环境地质问题专题调查；开展主要活动断裂及区域地壳稳定性调查；支撑地下水土壤污染、岩溶塌陷、江海岸坡稳定性、湖泊河流生态环境、水土污染、地壳稳定性等重大环境地质问题专题调查；支撑重要城镇规划建设区的1:5万水文地质工程地质环境地质调查；支撑集中连片特殊困难区、大型能源基地、西北干旱盆地重点地区、青藏髙原重点地区等水文地质环境地质综合调查，查明基础水文地质条件，圈定富水地段，解决人畜饮水困难，评价地下水资源量，提出地下水合理开发利用与保护方案。

4结语

随着我国地质调查工作新格局的不断完善，地下水勘查与技术方法不断深度融合，多学科相互支撑、多手段协同运用、多部门共同参与，已经逐渐形成地下水勘查工作的新常态，地下水勘查及技术方法，有望在当前我国开展的京津冀一体化协同发展区地质保障、长江经济带地质环境综合调查、泛珠三角地区地质环境综合调查、丝绸之路境内段综合地质调查、生态脆弱区和特困区水文地质环境地质调查、岩溶地区水文地质环境地质综合调查、主要含水层水质综合调查、土地地球化学调查、新技术新方法推广应用等工程领域发挥突出的作用。为此，集中管理各类技术方法信息、统一提供技术方法信息产品有助于全面梳理地下水勘查技术方法的各类资源，提高技术方法的利用价值。

以地下水勘查技术方法为切入口，在开展单一领域的技术方法服务体系研究的基础上，扩大至整个地质调查行业内的技术方法集成与服务体系建设，是可行的，且正在被不断的实践与建设之中，已取得阶段性进展，需要不断加强技术方法信息公益性服务产品的研究与探索，并提供行业内示范与服务。

参考文献

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[4]陶川．对水文地质工程中勘查技术应用的探讨[J]．中国科技博览.2013 (18)：286．

Study on Integrate about Goundwater Exploration Technology and Method System

XIAO Xing-ping，RUANJun，TONG Yuan-qing

(Center For Hydrogeology and Environmental Geology, CGS, Baoding 071051,Hebei)

Abstract:At present, the use of a variety of technical methods to solve some geological problems become the normal need of geological survey work, technical methods of mutual cooperation, comprehensive integration, integration application is the trend of geological work development. In this paper, based on the analysis of the technology and method system of groundwater exploration, this paper analyzes the content and integrated mode of groundwater exploration technology, which indicates that the integration and comprehensive application of the technology can effectively support the current groundwater exploration in China.

Key words:Groundwater；technology and method；integration and the system

[中图分类号]P641.7

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)02-0009-02

[作者简介]肖兴平(1980-)，男，湖北云梦人，高级工程师，主要从事水工环地质信息化技术研究。

[基金项目]中国地质调查局工作项目(地质调查技术方法集成与服务系统建设：1212011120431)

[收稿日期]2015-10-28