专门水文地质学复习知识重点.docx
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专门水文地质学复习知识重点
专门水文地质学复习知识点
一、地下水资源的特点：
系统性、流动性、可恢复性、可调节性
二、水文地质调查的目的:
1.查明地下水的形成、赋存和运移特征；
2.查明地下水水量、水质的变化规律；
3.为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供水文地质依据。
三、水文地质调查的任务：
1查明地下水的赋存条件；2查明地下水的运动特征；3查明地下水的动态特征；4查明地下水的水文地球化学特征。
四、水文地质调查的方法
常用的方法：
1.水文地质测绘（地下水资源地面调查）；
2.水文地质钻探；
3.水文地质物探；
4.水文地质（现场）试验；
5.地下水动态观测；
6.室内分析、鉴定、模拟试验和实验。
新技术与新方法
（1）遥感技术
（2）同位素技术（3）GIS技术（4）核磁共振技术
五、水文地质调查工作的类型：
区域水文地质调查、专门性水文地质调查
六、区域水文地质调查
（1）目的：
掌握区域水文地质条件与地下水基本特征，为区域水资源规划、综合利用、水环境保护等奠定基础，为国民经济远景规划或专门性水文地质调查提供具体的水文地质背景资料。
（2）任务：
查明区域地下水的基本类型及各类地下水埋藏分布条件，地下水的水量与水质形成条件，地下水资源的概括数量，地下水与区域地表水的关系，以及与区域环境条件的关系。
（3）调查方法的特点：
小比例尺（一般小于l：
10万），注重以地下水资源与流域及行政区域单元结合划界，应用区域地质、水文、气象、遥感、GIS等技术和资料，采用均衡法进行地下水量概算。
七、专门性水文地质调查
（1）目的：
为某项具体工程建设项目的设计提供所需要的水文地质资料，同时也可以为地下水某方面研究提供依据。
（2）任务：
详查水文地质条件，有针对性地进行某个专门项目或具体亟待解决问题的调查，提供工程项目设计所要求的水文地质资料。
（3）调查方法的特点：
比例尺根据工作任务而定，一般要求大于1：
5万。
调查范围可大可小，并且可在大范围进行特殊的调查，可以根据特殊的方法进行调查，掌握与常见调查相结合的方法。
八、水文地质调查工作阶段的划分
除区域水文地质调查工作外，专门性水文地质调查工作一般分阶段进行。
我国不同部门对供水水文地质调查阶段的划分：
阶段划分
冶金部供水水文地质勘察规范GBJ27-88
建设部城市供水水文地质勘察规范GJJ16-86
地矿部城镇及工矿供水水文地质勘察规范DZ44-86
Ⅰ
资源调查阶段
规划阶段
前期论证阶段
Ⅱ
普查阶段
初勘阶段
初勘阶段
Ⅲ
详查阶段
详勘阶段
详勘阶段
Ⅳ
勘探阶段
开采阶段
开采阶段
Ⅴ
开采阶段
九、水文地质调查工作的原则：
1．一般要分阶段进行；2．要采用综合手段进行：
3．要按一定程序进行：
4.要参照有关规范进行；5．要加强综合分析研究工作；6．必须符合多快好省的原则。
第二章水文地质测绘
一、水文地质测绘（地下水资源地面调查）的基本任务是：
1、确定地下水的基本类型及各类型地下水的分布与相互联系；
2、确定主要含水层（带）及其埋藏和分布情况，隔水层的特征与分布；
3、查明褶皱构造和断裂构造的水文地质特征；
4、查明地下水的补给、径流与排泄条件；
5、查明地下水的水化学成分及水文地球化学环境；
6、概略评价各含水层（带）的富水性、区域地下水资源量、水化学特征及其动态变化规律；
7、查明与地下水有关的环境地质问题。
二、水文地质测绘的观测项目：
1、地质调查；2、地貌调查；3、地下水露头调查；4、地表水、植被和水文气象资料调查；5、与地下水有关的环境地质问题调查。
三、地质调查
1、地层岩性调查：
（1）基岩调查；
（2）松散岩层调查；（3）地层调查
2、地质构造调查：
（1）褶皱构造调查；
（2）断层调查；（3）裂隙调查
四、地貌调查的任务：
（1）对各种地貌单元的形态特征进行观察、描述和测量；
（2）查明地貌成因类型，形成时代及发育演变历史，分析地貌与地层岩性、构造和地下水之间的关系；
（3）分析地貌与地下水形成及分布的内在联系，从而分析水文地质条件。
五、地貌调查的方法：
地貌调查一般是与地质调查同时进行，在布置观测路线时要考虑穿越不同的地貌单元，并将观测点布置在地貌控制点及地貌变化界线上。
六、地下水露头调查：
地下水露头是地下水存在的直接标志，对地下水露头进行调查研究是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、岩溶区的暗河出口及岩溶洞穴等；
（2）地下水的人工露头——水井、钻孔、矿山井巷及地下开挖工程等。
在水文地质测绘中一般应对各种露头点进行详细的调查，但最多的是泉和水井（钻孔）。
1、泉的调查
（1）泉的调查内容
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、涌势及其高度，泉水的流量及其动态变化特征，泉的物理性质（包括水温、沉淀物、色、味及有无气体逸出等）和化学性质，采集水样进行水质分析；
3）泉水的开发利用状况及居民长期饮用后的反映；
4）对矿泉和温泉，还应查明其特殊组分及其出露条件，并对其开发利用的可能性作出评价；
5）每一个泉都要现场绘制泉水出露的水文地质平面和剖面图。
（2）泉的调查意义
1）通过对泉出露条件和补给水源的分析，确定含水层的层位;
2）根据泉的出露标高，确定地下水的埋藏条件;
3）根据泉水流量大小、涌势、水质及其动态，分析含水层的富水性及类型（是承压水还是潜水）;
4）据泉水化学成分及含量,分析含水系统的径流条件及确定地下水的用途;
5）据泉水的出露条件，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。
2、水井（钻孔）的调查
（1）水井（钻孔）调查的内容：
1）调查和收集井（孔）的地质剖面和开凿时的水文地质观测记录资料；
2）记录井（孔）所处的地理位置、地形、地貌、地质环境及其附近的卫生防护情况；
3）测量井（孔）的水位埋深、井（孔）深、出水量、水温以及动态变化特征，采集水样进行水质分析；
4）查明井（孔）的出水层位，补、径、排特征，使用年限，井（孔）结构及居民长期饮用后的反映；
5）必要时还需对井（孔）进行抽水试验，以便确定井（孔）的出水量及水文地质参数。
（2）井（孔）的调查意义
在水文地质测绘中，调查水井（钻孔）比调查泉的意义更大:
1）调查井（孔），可以确定含水层的埋深、厚度、出水段岩性和构造特征，分析含水层的类型；
2）调查井（孔），确定含水层的富水性、水质和动态特征。
第三章水文地质钻探
一、水文地质钻探的基本任务
1、揭露含水层，探明含水层的埋藏深度、厚度、岩性和水头（位），查明含水层之间的水力联系；
2、进行各种水文地质试验，确定含水层的富水性及各种水文地质参数；
3、采取岩土样和水样，确定含水层的水质，测定岩土物理性质和水理性质；
4、利用钻孔监测地下水动态或将钻孔作为开采井。
二、水文地质钻探的特点：
1、钻孔的孔径大；2、钻孔结构复杂，类型多样；3、对冲洗液有特殊要求；4、钻探工序复杂、观测项目多
三、水文地质钻孔布置的具体原则：
1、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置
2、以地下水资源评价为目的的钻孔布置
3、以供水为目的的钻孔布置
4、以排水为目的的钻孔布置
5、钻孔的密度
6、钻孔的代表性
四、水文地质钻孔设计
1、孔深：
钻孔孔深主要根据钻孔的目的要求、地质条件，并结合生产技术条件来确定。
水文地质勘探钻孔的深度，原则上应揭穿主要含水层（含水带）。
基岩孔应穿透主要富水段，岩溶区应揭穿岩溶发育带（或主要岩溶含水层）。
2、钻孔结构及孔径
在松散岩区，开孔多在450mm以上，终孔多在290mm以上；
基岩区，开孔多在290mm以上，终孔多在180mm以上。
变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。
3、过滤器
过滤器是指安装在钻孔含水层（段）的一种带孔井管，其作用是保证含水层中地下水顺利进入井管中，同时防止井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。
对于松散层钻孔，为了防止孔壁坍塌和保证地下水顺利进入孔内，需要设置过滤器；
对于基岩含水层，当孔壁破碎不完整时，也需要安装过滤器来保护孔壁。
一般应根据含水层岩性、厚度和埋藏情况对过滤器类型和下置深度做出设计。
过滤器长度，一般应与含水层（段）厚度一致。
当含水层较厚时，可设计非完整井抽水，每段过滤器长度一般20—30m。
孔内沉淀管长度5m左右。
4、孔斜
为保证下管顺利和抽水设备安装及正常运行，应对孔斜提出要求。
一般要求孔深小于l00m时，孔斜不得超过1.5度，当孔深大于l00m时，每增加l00m孔斜不得超过1度，并要求每50m测一次孔斜，以检查是否符合设计要求。
5、止水
为了获得各个含水层的水位、水量及水文地质参数，在多层结构含水层中进行钻探，需要分层止水，以进行分层抽水试验。
（1）止水部位的选择
止水部位应选在隔水性能好、厚度较大而稳定的岩层中。
（2）止水方法及材料选择
应根据止水要求和孔内地质条件来确定。
（2）止水方法及材料选择
1）暂时性止水：
水文地质勘探孔，只满足分层观测及试验时，常用粘土、海带、橡胶、牛皮等进行暂时性止水。
2）永久性止水：
对勘探开采孔或开采孔，需用粘土，水泥、沥青等材料进行永久性止水。
3）止水效果检查：
止水效果如何，必须进行检查，常用检查方法是在止水管内抽水或注水，观测其管外水位变化。
常用止水材料对比表
6、回填与封堵
对水井中的非开采含水层和隔水层，提出井壁与井管之间回填封堵的位置、使用材料及要求。
五、钻进方法及技术要求
1、钻进方法：
钻进方法应根据地层岩性和钻孔任务确定。
对基岩地层一般采用回转钻进；对于松散岩层，当不需要取岩心时，可采用冲击钻进，当需要取岩心时，应采用回转钻进。
2、冲洗液：
理论上，水文地质钻孔最好使用清水钻进。
实际工作中，为节省护孔管材和提高钻进效率，经常使用泥浆钻进。
但使用泥浆粘度过大，对含水层透水性会产生严重不利影响。
因此，必须严格控制泥浆的粘度
六、水文地质观测
1、冲洗液的观测：
冲洗液质和量的变化能反映钻进岩层的岩性和透水性。
钻进过程中要随时观测冲洗液的消耗量及颜色、稠度和水温的变化，并记录其变化的位置。
2、孔中水位的观测
当钻孔中揭露新的含水层时，孔内的水位会发生变化，所以在钻进过程中要随时测量孔中的水位。
为不影响钻进工作，通常是利用起、下钻之间的时间间隙。
当发现水位明显上升或下降时应测量其初见水位和稳定水位，并记录其位置和水位高程。
3、钻孔涌水现象观测
孔口涌水，表明承压水头高于地面，应立即停钻，记录钻进深度，测定稳定水位和涌水量。
4、水温观测
当钻进揭露不同含水层时，要分别测定其水温。
对厚层含水层，要分上、中、下三段，分别测定地下水温度。
测量水温时，应同时观测气温。
5、孔内现象观测
钻进过程中对孔内发生的能帮助分析判断水文地质条件的各种现象都应进行观测和记录。
这些现象包括：
进尺突然变快、异常响声、钻具陷落、涌砂、孔壁坍塌等。
当出现这些现象时都要分析产生原因并记录其位置及起止深度。
6、取水样
评价地下水水质，一般可在测定含水层稳定水位后采取。
第四章水文地质试验
一、抽水试验的概念：
抽水试验是通过钻孔或水井抽水，定量评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验方法。
二、抽水试验的目的和任务
1、确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力；
2、确定含水层及越流层的水文地质参数：
渗透系数K、导水系数T、给水度μ、弹性释水系数μ*、导压系数a、弱透水层渗透系数K′、越流系数b、越流因素B、影响半径R等；
3、确定降落漏斗的形状及影响范围，为取水工程设计提供所需的水文地质数据，如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等，依据降深和流量选择适宜的水泵型号；
4、直接评价水源地的允许开采量；
5、查明某些手段难以查明的水文地质条件：
如地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系，含水系统边界的性质及位置，地下水补给通道，强径流带位置等。
三、抽水试验分类
抽水试验主要分为单孔抽水、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水。
1、单孔抽水试验
仅在一个试验孔中抽水，用以确定涌水量与水位降深的关系，概略取得含水层渗透系数。
2、多孔抽水试验
在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。
通过多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。
3、群孔干扰抽水试验
在影响半径范围内，两个或两个以上钻孔同时进行的抽水试验。
通过干扰抽水试验确定水位下降与总涌水量的关系，从而预测一定降深下的开采量或一定开采定额下的水位降深值，同时为确定合理的布井方案提供依据。
4、试验性开采抽水试验
是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。
一般在地下水天然补给量不充沛或补给量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料的水源地，为充分暴露水文地质问题，宜进行试验性开采抽水试验，并用钻孔实际出水量作为评价地下水可开采量的依据。
四、抽水试验方法
1、单孔抽水试验采用稳定流抽水试验方法；
2、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水试验一般采用非稳定流抽水试验方法；
3、在特殊条件下也可采用变流量（阶梯流量或连续降低抽水流量）抽水试验方法；
4、抽水试验孔宜采用完整井（巨厚含水层可采用非完整井）；
5、观测孔深应尽量与抽水孔一致。
五、抽水孔的布置要求
具体要求：
1、为查明区域水文地质条件，则抽水孔应布置在有控制意义的典型地段，采用单孔抽水试验孔；
2、为解决某项供水任务，则抽水孔应布置在有供水意义的地段或在未来开采井位置，采用用群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验。
3、为查明边界性质或评价径流补给量时，则抽水孔应布置在靠近边界的地方，以便能观测到边界两侧水位差异变化或查明边界两侧的水力联系程度，采用多孔抽水试验孔；
4、为求取水文地质参数，抽水孔应远离含水层的透水和隔水边界，布置在含水层的导水及贮水性质、补给条件、厚度和岩性条件等有代表性的地方，采用多孔抽水试验孔；
5、在布置带观测孔的抽水孔时，要考虑尽量利用已有水井作为抽水时的水位观测孔；当无现存水位观测井时，应考虑附近有无布置水位观测井的条件；
6、抽水孔附近不应有其它正在使用的生产水井或地下排水工程；
7、抽水孔附近应有较好的排水条件，即抽出的水能无渗漏地排到抽水孔影响半径区以外，特别应注意抽水量很大的群孔抽水的排水问题；
六、稳定流抽水试验技术要求
稳定流抽水试验在技术要求上主要有水位降深、抽水试验流量、稳定延续时间及水位和流量观测。
1、水位降深
为提高水文地质参数的计算精度和预测更大水位降深时井的出水量，稳定流抽水试验，一般要求进行三次不同水位降深的抽水，要求各次降深的抽水连续进行。
三次降深值的确定，一般根据试验层的透水性和抽水设备能力确定，降深尽可能大些，以便能充分揭露含水层性质。
（1）对于富水性较差的含水层或非开采含水层，可只做一次最大降深的抽水试验；
（2）对松散孔隙含水层，抽水三次水位降深的次序可由小到大逐次进行（正向抽水）；
（3）对于裂隙和岩溶含水层，为了有利于裂隙和溶隙中充填的细粒物质（天然泥沙或钻进产生的岩粉）吸出，增加裂隙的导水性，抽水三次水位降深次序应由大到小逐次进行（反向抽水）。
（4）抽水试验所选择的最大水位降深值（Smax）应按抽水设备能力尽可能大些：
①潜水含水层，Smax=1/3—1/2潜水含水层厚度；
②承压含水层，Smax≤承压含水层顶板的高度。
③当进行三次不同水位降深抽水试验时，其余两次试验的水位降深，应分别等于最大水位降深值的1／3和l／2。
④当抽水设备达不到上述要求时，要求Smax等于水泵的最大扬程（或吸程）即可，相邻两次水位降深之间的水头差值也不应小于lm。
根据抽水试验求得的水文地质参数代表了抽水降落漏斗范围内含水层的平均参数。
因此，抽水降深越大，所求得的水文地质参数代表性越好，但抽水投资越大。
2、抽水试验流量
（1）求水文地质参数：
对抽水流量没有专门要求，但要保证达到试验规定的水位降深。
试验前要对最大水位降深时对应的出水量有所了解，以便选择适合的水泵。
最大出水量：
根据同一含水层已有水井推测；根据洗井时的水量确定；根据含水层的经验渗透系数值和设计水位降深值估算。
（2）开采井：
抽水试验的流量最好能和需水量一致。
3、稳定延续时间
（1）抽水试验的稳定
在稳定延续时间内，涌水量和动水位与时间关系曲线在一定范围内波动，而且没有持续上升或下降的趋势。
抽水孔水位波动不应超过平均水位降深值的1％，涌水量波动值不能超过平均流量的3％，观测孔不超过2—3cm，即为稳定。
（2）抽水试验的稳定延续时间
一般来说抽水稳定延续时间愈长，所求得的水文地质参数代表性愈强。
稳定延续时间的长短，一般与勘探的目的和含水层渗透性有关。
按勘探目的
11为获得含水层的水文地质参数，水位和流量的稳定延续时间达到24h即可；
22为获得水文地质参数和水井的出水能力，则水位和流量的稳定延续时间至少应达到48—72h或者更长。
33无论何种目的试验，最远观测孔稳定延续时间都不得少于2—4h。
按含水层渗透性：
①卵石、圆砾和粗砂含水层为8h；②中砂、细砂和粉砂含水层为16h；
③基岩含水层（带）为24h；
4、水位和流量观测
（1）抽水主孔的水位和流量与观测孔的水位，必须同步观测。
当采用堰箱时，读数应准确到毫米（mm）；
（2）水位和流量的观测时间间隔，应由密到疏。
一般在抽水开始后第5、10、15、20、25、30min各测一次，以后每隔30min或60min测一次，水位读数应准确到厘米（cm）；
（3）停抽后还应进行恢复水位的观测，直到水位的日变幅接近天然状态为止。
七、非稳定流抽水试验技术要求
1、抽水流量选择
（1）进行定流量的非稳定流抽水，要求抽水流量从始至终均应保持保持常量，其变化幅度不大于3％。
（2）抽水流量大小可根据以下几种情况确定：
①为求水文地质参数，抽水流量要保证抽水试验结束时，抽水井中水位降深不超过所用水泵的吸程；
②对探采结合的抽水井，可用设计需水量或设计需水量的1/3～1/2来确定抽水流量；
③可参考洗井时水位降深和出水量来确定抽水流量。
2、水位观测
（1）抽水主孔与观测孔的水位必须同步观测；
（2）水位观测的时间间隔应比稳定流抽水为小，水位观测宜按第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min进行观测，以后可每隔30min观测一次，水位读数应准确到厘米（cm）；
（3）抽水结束后，或试验期间因故中断抽水时，应观测恢复水位，观测频率应与抽水时一致，水位应恢复到接近抽水前的静止水位。
八、抽水试验设备
抽水试验设备经常使用的有离心泵、深井泵、空气压缩机、射流泵等。
用具包括过滤器、流量计（或堰箱）、水位计、水温计、计时器等。
除此，有时还需构筑排水设施和设置通讯用具。
1、过滤器含义与作用
含义：
过滤器是指安装在钻孔中含水层（段）的一种带孔井管。
作用：
保证含水层中地下水顺利进入井管中，同时防止井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。
2、对过滤器的要求
（1）有较大的孔隙率和一定直径以减小过滤器阻力；
（2）有足够的强度；
（3）有足够的抗腐蚀能力及耐用；
（4）成本低廉。
3、过滤器类型
过滤器由过滤骨架和过滤层组成，过滤骨架起支撑作用，过滤层起着过滤作用。
分布于骨架外的过滤层有密集缠丝、带孔眼的滤网及砾石充填层等几种。
（1）骨架过滤器只由骨架组成。
（2）包网过滤器过滤层为滤网。
（3）缠丝过滤器过滤层由密集的缠丝构成。
（4）填粒过滤器过滤层由充填的砾石层构成。
4、过滤器类型选择
抽水试验孔过滤器的类型选择，根据不同含水层的性质选用。
（1）具有裂隙、溶洞（有大量充填物）的基岩含水层：
使用骨架过滤器、缠丝过滤器或填粒过滤器。
（2）卵（碎）石、圆（角）砾含水层：
缠丝过滤器或填粒过滤器。
第五章地下水动态观测
一、地下水动态和均衡的概念
1、地下水动态
指表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等）随时间而变化的规律。
2、地下水均衡
指在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充（或流入）量与消耗（或流出）量之间的数量关系。
（1）当补充量与消耗量相等时，地下水处于均衡状态；
（2）当补充量小于消耗量时，地下水处于负均衡状态；
（3）当补充量大于消耗量时，地下水处于正均衡状态。
地下水在天然条件下，一般处于均衡状态；在人为活动影响下，则可能出现负均衡或正均衡状态。
3、地下水动态与均衡的关系
地下水动态与均衡之间存在着互为因果的紧密联系。
（1）地下水均衡是导致地下水动态变化的原因；
（2）地下水动态则是地下水均衡的外部表现，即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。
第六章水文地质调查成果
一、水文地质图的特点：
1、多变性；2、复杂性；3、水文地质图系；4、图件的内容与图幅的数量
二、水文地质图系的种类：
1、基础性图件；2、要素性图件；3、综合性图件；4、应用性图件
三、水文地质报告：
1.序言2.自然地理及地质条件3.水文地质条件4.地下水资源评价5.地下水开发利用与保护
6.结论和建议
第七章水文地质参数计算
一、概述
1、水文地质参数
是表征含水介质水文地质性能的数量指标，是地下水资源评价的重要基础资料，主要包括含水层的渗透系数K和导水系数T、承压含水层的储水系数S（也叫弹性给水度μe）、潜水含水层的给水度μ（重力给水度μd）、弱透水层的越流系数σ及含水介质的水动力弥散系数D等。
2、水文参数
是表征与岩土性质、水文气象等因素的数量指标，主要包括降水入渗系数α、潜水蒸发强度ε、灌溉水回渗补给系数m等。
水文地质参数和水文参数统称为水文地质参数
二、给水度
1、含义
给水度是表征潜水含水层给水或储水能力的一个指标，在数值上等于单位面积的潜水含水层柱体，当潜水位下降一个单位时，在重力作用下自由排出的水量体积。
2、影响因素
饱水带的岩性、潜水埋深、排水时间、水位变化幅度等。
三、渗透系数和导水系数的概念
1、渗透系数
又称
升级会员 