第七章水文地質(zhì)勘察

1、第 七 章 供水水文地質(zhì)勘察,,第一節(jié) 概 述,為尋找地下水源而開展的各項(xiàng)工作統(tǒng)稱為供水水文地質(zhì)勘察，或稱水源勘察?？辈扉_始前應(yīng)收集的水文地質(zhì)資料：專門的水文地質(zhì)勘察資料綜合性水文地質(zhì)普查資料地質(zhì)普查及礦產(chǎn)勘察報(bào)告中的水文地質(zhì)資料,一、供水水文地質(zhì)勘察的任務(wù) 1、查明勘察區(qū)水文地質(zhì)條件，選擇與圈定供水水源地； 2、根據(jù)不同用水要求，對(duì)地下水進(jìn)行水量與水質(zhì)的全面評(píng)價(jià)； 3、提出取水構(gòu)筑物選擇與布置的

2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案； 4、對(duì)地下水資源的合理開采利用和保護(hù)提出具體建議。,二、勘察工作的內(nèi)容與程序勘察內(nèi)容（按動(dòng)態(tài)特征而定） 未開采區(qū)和少量開采區(qū)（天然動(dòng)態(tài)） ： 水文地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆探、抽水試驗(yàn)、地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)等。 開采區(qū)（動(dòng)態(tài)受開采因素控制） ： 開采現(xiàn)狀調(diào)查、補(bǔ)給條件調(diào)查、邊界條件調(diào)查、水質(zhì)污染調(diào)查、環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查、地下水動(dòng)態(tài)與均衡觀測(cè)等。,勘察工作程序 接受任務(wù)、確定工作方案

3、、編制勘察綱要 野外作業(yè)、資料整理、提交報(bào)告 檢查驗(yàn)收、質(zhì)量評(píng)定,三、勘察階段的劃分 對(duì)于城鎮(zhèn)、廠礦企業(yè)集中開采式水源地的勘察，通常分為初勘與詳勘兩個(gè)基本階段。 初勘階段（確定水源地位置） ： 在查明水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)可能利用的水源進(jìn)行初步的質(zhì)與量的評(píng)價(jià)，確定擬建水源地，為給水工程初步設(shè)計(jì)和詳勘提供依據(jù)。 詳勘階段（在初勘基礎(chǔ)上進(jìn)行勘探和試驗(yàn)） ： 通過勘

4、探和試驗(yàn)，全面評(píng)價(jià)地下水資源，提出最佳開采方案，為給水工程施工圖設(shè)計(jì)提供依據(jù)。,四、允許開采量的精度及其保證率要求 根據(jù)水文地質(zhì)條件研究程度、動(dòng)態(tài)觀測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短、計(jì)算數(shù)據(jù)與參數(shù)的精度、計(jì)算方法與公式的合理性、補(bǔ)給的保證程度等方面，將允許開采量的精度分為A、B、C、D、E五級(jí)。 E級(jí)精度最低，通過搜集資料，用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)確定，為預(yù)測(cè)資源量； D級(jí)通過小比例尺測(cè)繪，在概略評(píng)價(jià)地下水資源的基礎(chǔ)上，估算允許

5、開采量，為推斷資源量。 C級(jí)與B級(jí)的區(qū)分，主要是完成的工作量不同。 A級(jí)要有三年以上水源地連續(xù)的開采動(dòng)態(tài)資料。,A級(jí)可作為水源地合理開采以及改建、擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)的依據(jù)；B級(jí)通常是供水工程施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)；C級(jí)可作為供水工程初步設(shè)計(jì)的依據(jù)；D級(jí)與E級(jí)只能滿足可行性研究與規(guī)劃設(shè)計(jì)要求。開采量還要達(dá)到一定的保證率和開采年限要求。,第二節(jié) 水文地質(zhì)測(cè)繪,一、水文地質(zhì)測(cè)繪的目的和任務(wù)目的：初步查明水文地質(zhì)條

6、件，對(duì)地下水作為供水水源的可能性作出初步評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步布置勘探工作提供依據(jù)。任務(wù)：1、查明水文地質(zhì)條件； 2、劃分含水層和隔水層，選擇供水目的層； 3、闡明區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)一般特征； 4、評(píng)價(jià)含水層富水性與開采條件； 5、初步闡明區(qū)域地下水化學(xué)特征及形成條件，調(diào)查地下水污染情況。,二、水文地質(zhì)測(cè)繪的方法 水文地質(zhì)測(cè)繪一般是在比例尺大于或

7、等于測(cè)繪比例尺的地形、地質(zhì)圖上進(jìn)行的。測(cè)繪比例尺應(yīng)與勘察階段相適應(yīng)：一般初勘察采用1/5萬～1/2.5萬，詳勘采用1/1萬或更大的比例尺。 水文地質(zhì)測(cè)繪主要由野外填圖來完成。通過合理地布置觀測(cè)路線，正確地選擇觀測(cè)點(diǎn)，由點(diǎn)及線，由線及面的最終完成測(cè)繪工作。,觀測(cè)線路的布置：穿越法和追蹤法 觀測(cè)點(diǎn)的布置：地質(zhì)、地貌、地下水變化最大或最具代表性的地段。 觀測(cè)點(diǎn)的密度：按測(cè)繪比例尺而定。

8、水文地質(zhì)測(cè)繪成果：文字報(bào)告和圖件。 整個(gè)水文地質(zhì)測(cè)繪應(yīng)劃分為準(zhǔn)備工作、野外工作和室內(nèi)整理三個(gè)階段。,三、水文地質(zhì)測(cè)繪的內(nèi)容 1、地質(zhì)調(diào)查 （1）地層巖性及其富水性； （2）地質(zhì)構(gòu)造的分布與富水部位； （3）節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，分析裂隙分布特征與富水性。 2、地貌、第四紀(jì)沉積物調(diào)查 調(diào)查其成因、分布及其對(duì)地下水的影響。 3、地下水露頭（泉、井）調(diào)查,4、水文、氣象調(diào)

9、查主要調(diào)查地表水、降水量、蒸發(fā)量等。5、地下水化學(xué)調(diào)查對(duì)地下水露頭和地表水進(jìn)行水質(zhì)分析。6、地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查四、不同地區(qū)水文地質(zhì)測(cè)繪的特點(diǎn)五、遙感技術(shù)、核技術(shù)在測(cè)繪中的應(yīng)用,第三節(jié) 水文地質(zhì)物探,特點(diǎn)：效率高、成本低、速度快。 缺點(diǎn)：探測(cè)結(jié)果具有多解性，精度不高。 綜合水文地質(zhì)勘探程序：在水文地質(zhì)測(cè)繪基礎(chǔ)上，先物探后鉆探。 物探方法眾多，在水源勘察中應(yīng)用最多的是電阻率法

10、。,一、電阻率法的原理（一）巖石的電阻率 導(dǎo)體的電阻率： 式中L是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S是導(dǎo)體的橫斷面積，比例常數(shù)ρ為電阻率，表示電流通過長(zhǎng)度為1m、截面積為1m2的物質(zhì)時(shí)所受的電阻，單位為歐姆·米。電阻率只與導(dǎo)體的性質(zhì)和物理狀態(tài)有關(guān)，是物性常數(shù)。電阻率定量地表示了物質(zhì)的導(dǎo)電性，電阻率越大，導(dǎo)電性越差。,,巖石的電阻率與許多因素有關(guān)，主要受礦物成分、空隙多少、濕度、富水程度和溫度等影響。 常

11、見的巖石處于干燥狀態(tài)時(shí)，都具有高電阻率，但當(dāng)其空隙中含有一定的水分，而水中又溶有鹽分時(shí)，就使得水分成為良導(dǎo)電的物質(zhì)存在于巖石的空隙中。 當(dāng)電流通過時(shí)，巖石的電阻可以看成是由巖石本身的電阻R巖和地下水的電阻R水組成的并聯(lián)線路的總電阻，根據(jù)并聯(lián)原理，電流絕大部分經(jīng)由R水通過，巖石的電阻基本由R水決定。,第四紀(jì)松散巖石的電阻率變化規(guī)律是： 由于巖石的顆粒越粗，孔隙越大，透水性就越好，地下水循環(huán)也越迅速，TDS含量

12、一般較低，因而電阻率就高；透水性不好的巖石，TDS含量一般較高，所以電阻率就低。山區(qū)基巖的電阻率變化規(guī)律是： 巖漿巖的電阻率一般高于沉積巖；致密巖石的電阻率都高于松散或破碎的含水巖石。,電阻率法最適宜于查明： 1、覆蓋層的厚度，隱伏的古河床和掩埋的沖洪積扇的位置； 2、斷層、裂隙帶、巖脈等的產(chǎn)狀和位置，含水層的寬度及厚度； 3、鉆井的地質(zhì)剖面； 4、地下水位、流向和滲透速度； 5、地下水

13、的礦化度和咸水、淡水的分布范圍； 6、暗河的位置和隱伏巖溶的分布； 7、永凍土層下限的埋藏深度等。,基于電阻率法的物探勘測(cè)方法有電測(cè)深法、電測(cè)剖面法和電測(cè)井法。,第四節(jié) 水文地質(zhì)鉆探,通過鉆探可直接了解含水層的埋藏深度、厚度、巖性、分布情況、水位和水質(zhì)等，并驗(yàn)證測(cè)繪與物探的成果；利用鉆井進(jìn)行抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)，可確定含水層的富水性和水文地質(zhì)參數(shù)；利用鉆井可進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期觀測(cè)。成本昂貴，周期性長(zhǎng)。,一、水文地質(zhì)鉆探

14、的要求1、鉆孔口徑： 勘探抽水井的過濾器骨架管的內(nèi)直徑，在松散在層中，一般應(yīng)大于200㎜；在基巖地層中，一般應(yīng)大于100㎜。抽水觀測(cè)孔過濾器骨架的外直徑一般不大于75㎜。2、鉆孔深度： 原則上應(yīng)揭穿當(dāng)?shù)鼐哂泄┧饬x的全部含水層。3、鉆進(jìn)沖洗液要求：盡量采用清水鉆井。,4、孔斜要求：一般100m內(nèi)不應(yīng)大于1.5度。5、簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)：在鉆過程中，應(yīng)觀測(cè)初見水位、穩(wěn)定水位及水的溫度，提鉆前和下鉆前水位

15、，沖洗液消耗情況，巖芯編錄等。6、止水要求7、取樣要求8、洗井要求,二、鉆探孔布置原則基本原則1、以水文地質(zhì)測(cè)繪與物探資料為鉆孔布置的依據(jù)；2、以線為主，點(diǎn)線結(jié)合，全面控制水文地質(zhì)條件；3、一孔多用，探采結(jié)合；4、數(shù)量應(yīng)滿足精度要求，重點(diǎn)控制富水部位；5、根據(jù)鉆探資料分析結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和修 改；6、在不影響取得全部資料的前提下，盡量考慮交通、供水、供電、排水等施工條件。,第五節(jié) 抽水試驗(yàn),一、抽水試驗(yàn)的任務(wù)

16、和類型（一）抽水試驗(yàn)的主要任務(wù) 1、測(cè)定含水層的鉆孔涌水量（單位降深涌水量）及其與水位下降的關(guān)系。 2、確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)（滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、給水度、彈性儲(chǔ)水系數(shù)等）。 3、確定影響半徑的大小、降落漏斗的形狀及其擴(kuò)展情況。 4、了解地下水與地表水之間、各含水層之間的水力聯(lián)系。,（二）抽水試驗(yàn)類型單孔抽水試驗(yàn)、多孔抽水試驗(yàn)、群孔干擾抽水試驗(yàn)、試驗(yàn)性抽水試驗(yàn)完整井抽水試驗(yàn)、非完整井抽水試

17、驗(yàn)穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)分層抽水試驗(yàn)、分段抽水試驗(yàn)、區(qū)域性大型抽水試驗(yàn),（1）單孔抽水試驗(yàn)：僅在一個(gè)試驗(yàn)孔中抽水，用以確定涌水量與水位降深的關(guān)系，概略取得含水層滲透系數(shù)。 （2）多孔抽水試驗(yàn)：在一個(gè)主孔內(nèi)抽水，在其周圍設(shè)置若干個(gè)觀測(cè)孔觀測(cè)地下水位。通過多孔抽水試驗(yàn)可以求得較為確切的水文地質(zhì)參數(shù)和含水層不同方向的滲透性能及邊界條件，還可了解影響范圍、下降漏斗形態(tài)，確定合理的井距及地下水與地表水之間的水力聯(lián)系等。,（3）群孔

18、干擾抽水試驗(yàn)：在影響半徑范圍內(nèi)，在兩個(gè)或兩個(gè)以上鉆孔中同時(shí)進(jìn)行抽水的抽水試驗(yàn)；通過干擾抽水試驗(yàn)確定水位下降與總涌水量的關(guān)系，從而預(yù)測(cè)一定降深下的開采量或一定開采定額下的水位降深值，同時(shí)為確定合理的布井方案提供依據(jù)。,（4）試驗(yàn)性開采抽水試驗(yàn)：是模擬未來開采方案而進(jìn)行的抽水試驗(yàn)。一般在地下水天然補(bǔ)給量不很充沛或補(bǔ)給量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水長(zhǎng)期觀測(cè)資料的水源地，為充分暴露水文地質(zhì)問題，宜進(jìn)行試驗(yàn)性開采抽水試驗(yàn)，并用鉆孔實(shí)

19、際出水量作為評(píng)價(jià)地下水允許開采量的依據(jù)。,基本概念（參見P85、P109）水位降深：從井中抽水時(shí)，井周圍含水層中的地下水向井中運(yùn)動(dòng)，井中和井附近的水位降低。設(shè)某點(diǎn)（x,y）的初始水頭為H0(x,y,0)，抽水 t 時(shí)間后的水頭為H(x,y,t)，則該點(diǎn)的水頭降低值為s，s= H0(x,y,0) - H(x,y,t)， 將 s稱為水位降深， 簡(jiǎn)稱降深。降深亦即 抽水井及其周圍某時(shí) 刻的水頭比初始水頭 的降低

20、值。,水位降落漏斗：水位降深S在不同的位置上是不同的，井中心降深最大，離井越遠(yuǎn)，降深越小，抽水井周圍總體上形成的漏斗狀水頭下降區(qū)；亦即由抽水（排水）而形成的漏斗狀的水頭（水位）下降區(qū)，稱為降落漏斗。影響半徑：是從抽水井到實(shí)際觀測(cè)不到水位降深處的徑向距離。,水文地質(zhì)參數(shù)滲透系數(shù)：其物理意義為水力坡度為1時(shí)的滲透流速。導(dǎo)水系數(shù)( T)：表示含水層給水能力的參數(shù)，其值為含水層滲透系數(shù)與厚度的乘積。給水度(μ)：在單位水平面積巖層柱體中

21、，當(dāng)潛水位下降一個(gè)單位時(shí)，在重力作用下釋放出來的水量。儲(chǔ)(釋)水系數(shù)(μ*) ：是指單位面積承壓含水層柱體，在水頭降低1m時(shí)，釋放的水體與柱體體積之比。水位傳導(dǎo)系數(shù)：α= T/μ，表示含水層中水位傳導(dǎo)速度的參數(shù)。對(duì)于承壓含水層為壓力傳導(dǎo)系數(shù)， α= T/μ*。,二、抽水井的一般構(gòu)造和抽水設(shè)備水井分類（參見P85）水井是常用的集水建筑物，用以開采、排泄地下水。集水建筑物可分為水平集水建筑物（排水溝、集水管、集水廊道等）和垂直集水建

22、筑物（鉆孔、水井、豎井等）。按井徑大小和成井方法：管井、筒井。管井是直徑通常小于0.5m、深度比較大、采用鉆機(jī)開鑿的水井。筒井是直徑通常大于0.5m甚至數(shù)米、深度比較淺、通常用人工開挖的水井。按揭穿含水層的程度及進(jìn)水條件：完整井、非完整井,完整井：貫穿整個(gè)含水層，在全部含水層厚度上都安裝有過濾器并能全斷面進(jìn)水的井。非完整井：未揭穿整個(gè)含水層、只有井底和含水層的部分厚度上能進(jìn)水或進(jìn)水部分僅揭穿部分含水層的井。或揭穿整個(gè)含水層，但只有

23、部分含水層厚度上進(jìn)水的井。,抽水孔的構(gòu)造 抽水孔由孔室、井管、過濾器、人工填礫、沉砂管、人工封閉物等部分構(gòu)成。,抽水設(shè)備及量測(cè)工具 抽水設(shè)備：臥式離心泵、立式深井泵、空氣 壓縮機(jī)（空氣揚(yáng)水機(jī)）等。 水量量測(cè)工具：量水桶、水表、三角堰、 孔板流量計(jì)等。 水位量測(cè)工具：測(cè)鐘、電測(cè)水位計(jì)等。,三、抽水試驗(yàn)的

24、技術(shù)要求（一）穩(wěn)定流抽水試驗(yàn) 1、抽水試驗(yàn)層、段的確定：選擇富水性最好的 2、水位下降值和下降次數(shù)的確定： 一般進(jìn)行三次水位降,,,,,,,最大降深越大越好，最好接近甚至大于開采條件下的水位降深值?；鶐r落程由大到小，松散地層由小到大。,3、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間： 在穩(wěn)定流抽水的延續(xù)時(shí)間內(nèi)，抽水井中的動(dòng)水位、出水量和時(shí)間的關(guān)系曲線只能在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，不能有水位持續(xù)上升或下降、水量持續(xù)增多

25、或減少的現(xiàn)象。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)隨泵的類型不同而不同。 帶觀測(cè)孔的抽水試驗(yàn)，應(yīng)以最遠(yuǎn)的觀測(cè)孔水位波動(dòng)不超過2～3㎝為穩(wěn)定。,在抽水井中的動(dòng)水位、出水量都穩(wěn)定后的抽水階段，叫穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間。 在動(dòng)水位和出水量都穩(wěn)定之后，還需要等待下降漏斗曲面亦完全穩(wěn)定，因此需要一定的穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間。由含水層的富水性、補(bǔ)給條件等決定，地下水越豐富、滲透性越好，漏斗曲面穩(wěn)定越快，穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間越短。一般8～24小時(shí)。4、量測(cè)要求：

26、 應(yīng)按照規(guī)定的測(cè)量時(shí)間間隔進(jìn)行動(dòng)水位和出水量的觀測(cè)。,（二）非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)1、抽水延續(xù)時(shí)間的確定 按s～lgt曲線判斷， 當(dāng)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)后趨近 于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，則可結(jié) 束抽水。如不出現(xiàn)拐點(diǎn) 而呈直線下降、動(dòng)水位 不穩(wěn)定時(shí)，抽水時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。一般抽水時(shí)間不需太長(zhǎng)，卵石含水層2～3h，礫石 4～6h，含礫粗砂及粗砂 8～15h，中細(xì)砂10～24h，粉細(xì)砂15～32h。,2

27、、測(cè)量要求 抽水初期加密觀測(cè)，前30分的觀測(cè)時(shí)間一般為1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30，以后第30分觀測(cè)一次，直到結(jié)束。 在非穩(wěn)定流抽水過程中，抽水井的出水量必須保持不變。,四、利用抽水試驗(yàn)確定水文地質(zhì)參數(shù)（P109） 穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)：參透系數(shù)、影響半徑 非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)：導(dǎo)水系數(shù)、儲(chǔ)水系數(shù)、壓力傳導(dǎo)系數(shù)（一）單井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)計(jì)算K（裘布依公式）1、承壓

28、水完整井：式中：s—井中水位降深(m)； Q—抽水井流量(m3/d)； M—含水層厚度(m)； K—滲透系數(shù)(m/d)； r—井半徑(m)； R—影響半徑(m)；,,2、潛水完整井：式中：H—潛水含水層厚度(m)；其它符號(hào)意義同前。（二）帶觀測(cè)孔的單井穩(wěn)定抽水試驗(yàn)計(jì)算K1、帶一個(gè)

29、觀測(cè)孔承壓水完整井：式中：sw—抽水井中水位降深(m)；s1—觀測(cè)孔中水位降深(m)；r1—抽水井至觀測(cè)孔的距離(m)；,,,潛水完整井：式中： —抽水井內(nèi)含水層自底板算水柱高度(m) ； —觀測(cè)孔內(nèi)含水層自底板算水柱高度(m) 。2、帶兩個(gè)觀測(cè)孔承壓水完整井：潛水完整井：,,,,,計(jì)算公式來源—地下水向井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（P85）地下水向完整井穩(wěn)定流計(jì)算公式 （裘布依公式）1、潛

30、水完整井：式中：sw—井中水位降深(m)； K—滲透系數(shù)(m/d)； rw—井半徑(m)； Q—抽水井流量(m3/d)； R—影響半徑 (m)。,對(duì)于不同類型的抽水井，水量的組成不同。潛水井：降落漏斗在含水層內(nèi)部擴(kuò)展，抽水量主要來自含水層的疏干量。承壓水井：降落漏斗不在含水層內(nèi)部發(fā)展，而是形成一個(gè)承壓水頭的降低區(qū)，抽水量主要靠含水層的彈性釋水量來提供。上述抽水過程隨著

31、抽水時(shí)間的延續(xù)，降深不斷增大，降落漏斗不斷擴(kuò)展，如無補(bǔ)給源，地下水向井的運(yùn)動(dòng)則一直處于非穩(wěn)定狀態(tài)。,公式推導(dǎo)假設(shè)條件：1．天然水力坡度等于零，抽水時(shí)為了用流線傾角的正切代替正弦，則井附近的水力坡度不大于1/4；2．含水層是均質(zhì)各向同性的，含水層的底板是隔水的；3．抽水時(shí)影響半徑的范圍內(nèi)無滲入、無蒸發(fā)，每個(gè)過水?dāng)嗝嫔狭髁坎蛔?；在影響半徑范圍以外的地方流量等于零；在影響半徑的圓周上為定水頭邊界；4．抽水井內(nèi)及附近都是二維流（抽水井內(nèi)

32、不同深度處的水頭降低是相同的）。,由達(dá)西定律： 或,,,,,,,,根據(jù)裘布依的穩(wěn)定流理論，當(dāng)在潛水完整井中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的抽水之后，井中的動(dòng)水位和出水量都會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)在抽水井周圍亦會(huì)形成規(guī)則的穩(wěn)定的降落漏斗，漏斗的半徑R稱為影響半徑，井中的水面下降值s叫水位降深，從井中抽出的水量稱單井出水量。,2、承壓水完整井：式中：sw—井中水位降深(m)

33、； Q—抽水井流量(m3/d)； M—含水層厚度(m)； K—滲透系數(shù)(m/d)； rw—井半徑(m)； R—影響半徑（圓島半徑）(m)；,地下水流向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)以泰斯為代表的非穩(wěn)定流理論形成于二十世紀(jì)三十年代，該理論認(rèn)為在抽水過程中地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是隨時(shí)間而變化的，即動(dòng)水位不斷下降，降

34、落漏斗不斷擴(kuò)大，直至含水層邊緣或補(bǔ)給水體。,非穩(wěn)定流理論所解決的主要問題 1．評(píng)價(jià)地下水的開采量 非穩(wěn)定流計(jì)算最適合用來評(píng)價(jià)平原區(qū)深部承壓水的允許開采量，因?yàn)檫@種含水層分布面積大，埋藏較深，天然徑流量較小，開采水量常常主要靠彈性釋放水量，補(bǔ)給量比較難求。因此這類承壓水地區(qū)的開采資源的評(píng)價(jià)方法是通過非穩(wěn)定流計(jì)算，求得在一些代表性地點(diǎn)的地下水位允許下降值所對(duì)應(yīng)的取水量作為允許開采量。,2．預(yù)報(bào)地下水位下降值

35、 預(yù)報(bào)在一定取水量及一定時(shí)段之后，開采區(qū)內(nèi)及附近地區(qū)任一點(diǎn)的水位下降值。3．確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù) 確定壓力（水位）傳導(dǎo)系數(shù)a、導(dǎo)水系數(shù)T、儲(chǔ)水系數(shù)μ*等。,地下水向完整井非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)的基本方程（泰斯公式）1、承壓含水層定流量抽水時(shí)的泰斯公式：式中 —指數(shù)積分函數(shù)或稱井函數(shù)； —井函數(shù)自變量； s—以固定流量Q抽水

36、時(shí)，在距井r處經(jīng)t后的降深,,,,2、潛水完整井： 為了便于計(jì)算，一般將 制成專門表格（Ｐ101表4-1）。根據(jù)泰斯公式，只要已知含水層的壓力傳導(dǎo)系數(shù)或儲(chǔ)水系數(shù)（給水度）、導(dǎo)水系數(shù)，就可計(jì)算開采區(qū)內(nèi)某一時(shí)刻任一點(diǎn)的水位降深值，或預(yù)測(cè)開采區(qū)內(nèi)某一點(diǎn)不同時(shí)間的水位降深值。,,抽水試驗(yàn)實(shí)例 某勘探井井深37米，自然水位4米，上部21米為粗砂層，下部21～35米為砂礫石層，再下為基巖。井管

37、直徑0.2米，8.7 ～35米為過濾器。采用臥式離心泵抽水。,潛水完整井計(jì)算公式：,,截距法（P111）,,,第六節(jié) 地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè),地下水動(dòng)態(tài)概述地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)的選擇和布置原則地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)的內(nèi)容地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料的整理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、地下水的動(dòng)態(tài)概述,含水層（含水系統(tǒng)）經(jīng)常與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)、能量與信息的交換，時(shí)刻處于變化之中—與時(shí)間有關(guān) 地下水動(dòng)態(tài)的概念 在與環(huán)境相互作用下，含

38、水層（含水系統(tǒng)）各要素（如水位、水量、水化學(xué)成分、水溫等）隨時(shí)間的變化，稱之為地下水動(dòng)態(tài)。,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,河北饒陽地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)曲線,,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,（一）地下水動(dòng)態(tài)的影響因素,1、氣象（氣候）因素—決定動(dòng)態(tài)總輪廓 特點(diǎn)：大面積，普遍產(chǎn)

39、生影響 (主要有降水與蒸發(fā)因素) 氣象因素表現(xiàn)： 降水的年內(nèi)季節(jié)性變化 降水的 多年變化（如11年周期） 降水的 晝夜變化 與此相對(duì)應(yīng)，地下水動(dòng)態(tài)也有這三種周期性變化 晝夜變化 --在許多地區(qū)不明顯 多年變化 --研究周期長(zhǎng) 年內(nèi)變化 --最突出,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,氣象（氣候）因素,圖9—3 潛水動(dòng)態(tài)曲線 （19

40、54—1955，北京） 虛線為氣溫；蘭色柱狀為降水量；紅色為潛水位；黃色柱狀為蒸發(fā)量,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,（一）地下水動(dòng)態(tài)的影響因素,2、水文因素 指地表水體的變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響 從右圖中可以看出什么規(guī)律？ 與地表水體的距離有關(guān) 思考？與潛水比較, 受河水位影響承壓水動(dòng)態(tài)有何特點(diǎn)？,,Company Logo,,,,,,,,,,

41、,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,（一） 地下水動(dòng)態(tài)的影響因素,3、地質(zhì)因素 地質(zhì)因素是間接因素（相當(dāng)于濾波器） 氣候與水文因素決定了一個(gè)地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)的總輪廓 地質(zhì)因素起修飾作用，濾波或削峰填谷的作用 潛水位的埋深：埋深的大小，對(duì)滯后-延遲時(shí)和變幅的影響 包氣帶巖性：K起作用； 飽水帶巖性：K和μ均起作用 地下水所處的空間部位：補(bǔ)給區(qū)，排泄區(qū)。一般而言，補(bǔ)給區(qū)較排泄區(qū)更不穩(wěn)定

42、4、人為因素 包括開采、人工回灌、灌溉、庫渠滲漏、污水排放等,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,（二） 地下水天然動(dòng)態(tài)類型,潛水、承壓水由于排泄方式、交替程度不同，兩者的動(dòng)態(tài)特征也不同 1、潛水的動(dòng)態(tài)類型——三種類型 蒸發(fā)型—— 主要出現(xiàn)在干旱半干旱地區(qū)地形切割微弱的平原或盆地。 徑流型—— 廣泛分布于山區(qū)及山前 弱徑流型—— 氣候濕潤(rùn)的平

43、原與盆地，蒸發(fā)排泄有限，徑流排泄為主，但徑流微弱。,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,地下水均衡,均衡：某一時(shí)間段、某一地段內(nèi)，地下水水量（熱量、鹽量、能量）的收支狀況，稱為地下水均衡 動(dòng)態(tài)是均衡的外部表現(xiàn) 1. 地下水均衡方程式—質(zhì)量守恒定律 均衡區(qū)：均衡計(jì)算所選定的區(qū)域（三維的） 均衡期：均衡計(jì)算的時(shí)間段（一個(gè)水文年） 均衡方程式一般表達(dá)形式：

44、A - B = ΔW A——收入項(xiàng)； B——支出項(xiàng)； ΔW——均衡時(shí)段內(nèi)，均衡區(qū)的水量變化量 均衡結(jié)果（表現(xiàn)）：正均衡或負(fù)均衡,,Company Logo,,,,,,,,,,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,地下水均衡圖示,潛水均衡方程式： Xf + Yf + Zc + Wu1 + Qt - ( Zu+Qd+Wu2 ) = μΔh,,,,Company Logo,,,,,,,,,

45、,,,,,www.themegallery.com,,,,,,,,,潛水均衡方程式,Xf + Yf + Zc + Wu1 + Qt - ( Zu+Qd+Wu2 ) = μΔh 幾種條件下的潛水均衡方程式： 干旱半干旱平原區(qū)：忽略Zc ；地形切割微弱Qd→0； 無越流時(shí)Qt =0；徑流滯緩Wu1 ? Wu2 → 0； Xf + Yf - Zu =μΔh 多年均衡條件下 ：μΔh =0，則

46、 Xf + Yf = Zu 濕潤(rùn)山區(qū)潛水均衡 Zu =0 Xf + Yf = Qd 強(qiáng)烈開采區(qū) Xf + Yf = Q開,二、地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)的選擇和布置原則觀測(cè)點(diǎn)的選擇選擇有代表性的水點(diǎn)（泉或井）做觀測(cè)點(diǎn)由觀測(cè)點(diǎn)連成觀測(cè)線，由觀測(cè)線組成觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)井深度：承壓水應(yīng)揭露含水層3～6米；潛水應(yīng)在最低水位以下3～6米。,觀測(cè)點(diǎn)布

47、置原則為查明地下水與地表水體間水力聯(lián)系，觀測(cè)線垂直于地表水體邊岸布置；為查明各含水層之間的水力聯(lián)系，觀測(cè)孔應(yīng)分層布置；對(duì)于水源污染問題，在污染源與水源之間布置觀測(cè)線；為了解降落漏斗變化，放射狀布置幾條測(cè)線；對(duì)于水文地質(zhì)單元?jiǎng)討B(tài)觀測(cè)，測(cè)線應(yīng)沿水文地質(zhì)條件變化最大的方向布置；等等。,三、地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)內(nèi)容 地下水的水位、溫度、泉的涌水量、地下水化學(xué)成分變化、井流量等。四、地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料的整理動(dòng)態(tài)觀測(cè)卡動(dòng)

48、態(tài)曲線（單因素或綜合）各觀測(cè)線水文地質(zhì)圖不同時(shí)期地下水等水位（壓）線圖、離子等值線圖等圖件年度觀測(cè)報(bào)告,第七節(jié) 地下水資源評(píng)價(jià),地下水資源：指有使用價(jià)值的各種地下水量的總稱。地下水資源評(píng)價(jià)，是指在地質(zhì)環(huán)境有保證的前提下對(duì)地下水作出定量評(píng)價(jià)。,一、地下水資源的分類 上世紀(jì)四十年代前蘇聯(lián)的普洛特尼柯夫引用礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué)的儲(chǔ)量概念，提出了地下水儲(chǔ)量的四分法：靜儲(chǔ)量、調(diào)節(jié)儲(chǔ)量、動(dòng)儲(chǔ)量（天然流量）以及開采儲(chǔ)量。（一）1979

49、年《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》中的分類方法 分類的基本思路：天然條件下，某一儲(chǔ)水構(gòu)造中的地下水資源處于相對(duì)平衡狀態(tài)；開采條件下，補(bǔ)給量增大，排泄量減小；若開采量大于開采條件下的補(bǔ)給量，則地下水資源的儲(chǔ)存量會(huì)逐漸減少。,容積儲(chǔ)存量：指在大氣壓力下，含水層空隙中容納的重力水體積。彈性儲(chǔ)存量：指超過大氣壓力的天然水頭壓力降低到大氣壓力時(shí)承壓含水層中能夠釋放出來的重力水體積。天然調(diào)節(jié)儲(chǔ)存量：指在一個(gè)地下水補(bǔ)給周期中，含水層最高與最

50、低水位之間的容積儲(chǔ)存量。固定儲(chǔ)存量：指在一個(gè)地下水補(bǔ)給周期中最低水位以下含水層中的容積儲(chǔ)存量。人工調(diào)節(jié)儲(chǔ)存量：指在地下水周期補(bǔ)給的條件下，采取人工的方法，暫時(shí)支出的固定儲(chǔ)存量，但這部分固定儲(chǔ)存量在地下水豐水期或采用人工回灌地下水時(shí)，地下水接受大量補(bǔ)給而充分償還。永久儲(chǔ)存量：指采用經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物無法獲得的容積儲(chǔ)存量，或者是雖然能夠獲得，但在整個(gè)開采期內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)發(fā)生惡化和其它危害。,人工開采量：分為實(shí)際開采量（簡(jiǎn)稱開采量）和允

51、許開采量實(shí)際開采量：指在一定的技術(shù)條件下，采用某種抽水設(shè)備從含水層中實(shí)際取出來的地下水水量。允許開采量：指采用經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物，從含水層中取出的地下水水量，并在整個(gè)開采利用地下水的過程中滿足下列條件：總出水量不減少，動(dòng)水位不超過設(shè)計(jì)要求；水質(zhì)、水溫的變化在允許范圍之內(nèi)；不發(fā)生地面沉降、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象；不影響相鄰水源地的正常開采。,（二）《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001）　　　　　中的分類　補(bǔ)給量

52、　　指在天然或開采條件下，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入含水層的水量。包括地下水的流入、降水入滲、地表水滲入、越流補(bǔ)給、人工補(bǔ)給。　儲(chǔ)存量　　指儲(chǔ)存于含水層內(nèi)的重力水體積?！≡试S開采量,（三）《地下水資源分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB1518－94) 將地下水資源劃分為允許開采資源和尚難利用資源兩類。允許開采資源：指具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義的地下水資源。具體含義與允許開采量一致。尚難利用的資源：指在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，在一個(gè)地區(qū)開采地下水，

53、將在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境或法規(guī)方面出現(xiàn)難以克服的問題和限制，目前難以利用的地下水資源。,（四）允許開采量分級(jí)　　勘察研究程度不同，決定了地下水資源量的級(jí)別及應(yīng)用范圍。根據(jù)勘察階段、水文地質(zhì)條件研究程度、地下水資源量研究程度和開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件四項(xiàng)要素，將允許開采量劃分為五個(gè)等級(jí)?！　。良?jí)允許開采量：水源地?cái)U(kuò)建勘察報(bào)告提交的允許開采量，用于水源地的合理開采以及改建、擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)，水源地水文地質(zhì)圖的比例尺為１∶1萬或１∶2.5萬?！　。录?jí)允

54、許開采量：水源地勘察報(bào)告提交的允許開采量，作為水源地及其具體工程建設(shè)設(shè)計(jì)的依據(jù)，水源地水文地質(zhì)圖的比例尺為１∶1萬或１∶2.5萬。,Ｃ級(jí)允許開采量：水源地詳查報(bào)告或區(qū)域水文地質(zhì)詳查報(bào)告提交的主要資源量，用于水源地及其主體工程的可行性研究，水源地水文地質(zhì)圖的比例尺為１∶2.5萬或１∶5萬?！　。募?jí)和Ｅ級(jí)允許開采量：分屬普查和區(qū)調(diào)階段提交的水資源量，分別用于水源地規(guī)劃和大區(qū)遠(yuǎn)景規(guī)劃，對(duì)地下水允許開采量只要求概算。,二、地下水資源的評(píng)價(jià)內(nèi)容

55、與原則 評(píng)價(jià)內(nèi)容： 1．地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)：根據(jù)不同用戶的要求，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)是否會(huì)產(chǎn)生水質(zhì)惡化等方面進(jìn)行預(yù)測(cè)。 2．地下水量評(píng)價(jià)：根據(jù)地下水資源形成的特征和需水量的要求，確定開采方案，評(píng)價(jià)開采的穩(wěn)定性，論證允許開采量，以及地下水資源的補(bǔ)給保正程度。,3．開采技術(shù)條件的評(píng)價(jià)：主要指開采期內(nèi)水位下降值是否會(huì)超過技術(shù)允許的范圍；地下水對(duì)取水構(gòu)筑物是否可能出現(xiàn)腐蝕作用以及水井可能的使用年限等。

56、 4．評(píng)價(jià)開采地下水時(shí)可能產(chǎn)生的影響：如對(duì)鄰近現(xiàn)有的取水工程、其它水利工程經(jīng)濟(jì)效益的干擾和地面沉降等。 5．保護(hù)措施評(píng)價(jià)：開采時(shí)是否需要特殊的地下水資源保護(hù)措施(包括水源地衛(wèi)生防護(hù)措施)。,評(píng)價(jià)原則運(yùn)用地下水與大氣水、地表水相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律進(jìn)行水量評(píng)價(jià) 即，充分利用增加的補(bǔ)給量和減少的排泄量充分發(fā)揮儲(chǔ)存量的調(diào)節(jié)作用 枯水期“借用”，豐水期補(bǔ)償采用合理的開采方式水質(zhì)、水量統(tǒng)一評(píng)

57、價(jià),第八節(jié) 供水水文地質(zhì)勘察報(bào)告,供水水文地質(zhì)勘察成果包括文字報(bào)告、水文地質(zhì)圖件和原始資料（鉆探資料、試驗(yàn)資料、水質(zhì)分析資料等）。,一、文字報(bào)告的內(nèi)容 一個(gè)完整的地下水水源勘察報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容一般包括以下幾部分： （一）序言 （二）自然地理及地質(zhì)概況 （三）水文地質(zhì)條件 （四）地下水資源評(píng)價(jià) （五）結(jié)論與建議,水文地質(zhì)條件包括：含水層類型、巖性、分布以及埋藏條

58、件；隔水層類型、巖性、埋藏條件及其與含水層的相互關(guān)系，與含水層構(gòu)成儲(chǔ)水構(gòu)造的形式；地下水的補(bǔ)給來源、補(bǔ)給方式、補(bǔ)給區(qū)以及補(bǔ)給量地下水的徑流排泄方向以及途徑、徑流排泄量,二、水文地質(zhì)圖件 可分為單項(xiàng)水文地質(zhì)圖和綜合水文地質(zhì)圖兩大類。 （一）單項(xiàng)水文地質(zhì)圖 等水位線圖、等水壓線圖、潛水埋藏深度圖、地下水TDS圖、含水層分布圖、水文地質(zhì)分區(qū)圖等。 （二）綜合水文地質(zhì)圖