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【摘 要】 水文地质勘察在人们对水资源的要求与日俱增日的今天扮演着越来越重要的角色,它决定着国家以及人民的生存。本文重点阐述了利用现代水文地质勘测方法探索地下水资源和勘测方法的综合应用。继承和发展我国水文地质勘察的技术,重视预测、监测以及控制技术的结合,同时与勘探、开采、回灌技术相结合,保护、开源以及治理技术相结合。同时得出结论:各种方法适用于解决哪些具体困境,达到为今后水文地质勘察工作提供一些参考的目的。
【关键词】 现代水文;勘测技术;综合应用
一、我国淡水资源现状
淡水是地球上人类赖以生存的应当珍惜的自然资源之一。迄今为止,我国人均淡水资料拥有量少于2200m3,世界排名109位,30年之后,人均淡水资源拥有量将低于1700m3。中国淡水资源面临南多北少的局面。南水北调可以缓解北方缺水的问题,但应重点放在特殊干旱年份,供水的基本来源依然要立足本地。中国南方缺水主要是污染导致的,到2010年上半年,我国只有49.3%的地表水能够安全饮用,近四分之一的地表水依然处于污染状态,甚至不可以用作工业用水。现在的当务之急是集中力量治理污染当前的最紧要的问题即水资源可持续利用问题。在目前市场经济大潮的冲击下,专业的发展正在面临着严重的困难和挑战:第一,因为传统业务的萎缩和市场竞争的加剧迫使许多勘察单位的水文地质专业人员大批转向岩土工程、工程地质以及其它领域,一些教授、专家也纷纷改行,影响专业技术的发展与进步;第二,与地下水开发、勘察、利用和保护有关的水问题却日益突出,迫切需要通过专业延伸以及技术进步得到解决。
二、现代水文地质勘测方法的应用
淡水是可再的,主要是因为自然降水补给。地表水体传导水的能力强,但是存储容积小;地下水含水层传导水的能力弱,但存储容积大,它的静态库容只起到调节空间的作用;深层封闭地下水资源潜力不大,长期大量开发将造成地面沉降等严重后果。
随着科学技术的进步,在寻找地下水的过程中也出现了一些新技术、新方法,高分辨浅层地震方法、核磁共振法等一批新方法、新技术得到应用以及发展,与此同时找水工作的开展得到了保证。
1、抽水试验
水文地质勘察通常通过井流抽水试验取得以上参数,就抽水试验的类型而说,按地下水成因可分为潜水井抽水、承压井抽水:按与观测孔关系可分为单井(无观测孔)抽水和多孔(有观测孔)抽水;按井孔完整程度可分为非完整井抽水、完整井抽水;按与含水层关系可分为混合抽水和分层(或分段)抽水;按Q-s关系可分为定降深(变流量)抽水、定流量抽水;按井流流态可分为非稳定流抽水、稳定流抽水。再者还有冲击试验(Slugtest)、同位素井流试验、水位恢复试验、压水试验、注水试验等。
2、同位素
同位素技术在水文地质勘察中的应用实际上就是通过测定水分子、示踪,或放射性的强弱及其变化特征,分布、查明地下水的“来龙去脉”或水中某些化学物质的同位素组成。这是水文地质学中以微观技术解决宏观问题的最具有代表性的案例。发达国家在50年代就已经开始把同位素技术用于解决水文地质问题,开始主要用人工放射性同位素方法,但60年代以后发展重點就转向了环境同位素方法。与之相比,我国晚了二十多年,直到80年代初才得到一些实际应用成果。但近十年来发展迅猛,全国几乎所有的区域水文地质和各类大、中型水源地的勘察都不同程度地应用到了同位素技术。第二是在实际应用中重视了不同同位素方法的相互印证和与其它勘察方法的相结合,来拓宽应用范围,减少勘察投资,提高了勘察产品的质量、勘察效率。到目前来看,同位素技术在水文地质勘察和研究中的应用不仅能有效确定地下水的补迳排关系,成因和测定地下水流量、年龄、流速、流向和含水层参数,而且可以查明污染物质的来源和某些水化学组份的成因。
3、遥感数据
遥感技术在我国水文地质勘察中的应用和同位素技术相同的,同时比西方发达国家晚了近二十年。但不同的是遥感技术侧重于对水文地质条件的宏观和定性研究。因为不同的成像方式对地物的表现能力相异,图像的特征也相异,因此在进行解译时,要选择合适的遥感资料类型。在选择好遥感资料类型时,还要考虑物波谱特性曲线来选择合适的解译波段。遥感技术因为其特有的优势,能够在一定范围内探知水文地质条件,结合传统的物探、地质方法,借助适宜解译分析软件对遥感图像进行信息提取分析,进而获取地下水赋存特征参数,来实现地下水遥感分析评价,同时可运用于地下水资源规划开发利用领域。
4、物探和钻探
4.1、物探
根据水文地质调查,结合研究区的水文地质情况,探测对称四极电测深法对勘察区西部的补给断面,查明了西、南边界和河床的含水层、地层结构的分布规律,为拟建水源地的供水孔和布置钻探工程量提供了保证。
4.2、钻探
根据遥感水文物探资料、地质调查,结合以往水文地质、地质资料,更新统埋藏型冲洪积卵砾石层颗粒富水性强,粗,厚度大,不易污染,是城市集中供水的理想中的水源地,根据补充分析勘察阶段成果布置钻探工作量。
5、热红外监测法
热红外监测法主要是用热红外波段的遥感图像资料,通过测定地面温度来确定地下水。尤其适合于半干旱、干旱地区的水资源的寻找。其工作原理即:地下水可在过地表强烈蒸发作用、热传导作用和毛细管作用下可导致半干旱或干旱地区的地表温度和湿度发生变化,来造成冷热异常的现象,这种现象就可在热红外遥感图像上显示出来。利用红外遥感数据以及配合一定的航片作为基本的遥感资料便可进行地下水资源的探测工作。
6、地面核磁共振法
地面核磁共振法即利用不同的物质原子核特性差异产生的核磁共振效应,通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律,来判断和探测区地下水的分布状况。其是迄今为止世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水层信息,而且勘探的深度小(目前最大勘探深度小于150m),特别适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理即水中的氢核质子在地磁场的作用下,处在一定的能级上,结合具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发,这样原子核能级间就会产生跃迁也称产生核磁共振。核磁共振衰减的快慢、信号的强弱直接影响到含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小,核磁共振信号的幅值越大,这样探测区域内水含量就会越丰富。进一步,可以由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存情况,取得直接寻找地下水的效果。 三、促进技术发展的基本对策
1、要从思想上转变传统的行业或专业观念,认识到水文地质勘察专业现在所面临的困难是专业发展的必然趋势,市场竞争只是造成勘察市场的“供需矛盾”,促进了队伍的分化,更促进了专业改革提前到来。所以,要用发展的眼光来看待专业的进步,把专业的主要任务从单纯的“勘察找水”中分离出来,转移到探索促进地下水资源的可持续开发利用上的方法。
2、应该根据现代水文地质勘察专业发展的网络性、系统性以及综合性特点,在人才培养、学科规划以及队伍建设上,重视相关知识和学科的渗透的融合,使高等院校培养的水文地质专业的学生尽可能多的了解并掌握计算机、给排水、环境工程以及管理学、经济学、法学和城市学等方面的专业知识,进而提高他们在未来的工作中与相关专业人员合作以及沟通的能力。现职水文地质勘察人员要在继承和发展传统水文地质勘察理论和方法的基础上,不断学习新技术,扩大知识面,掌握新方法并且提高对专业发展的适应能力。在队伍建设中,要逐步调整配套相关专业人员,专业结构使调整后的专业队伍能够推动专业发展。
3、行业管理部门要制定相应的专业标准、规范、规程、规划、法规,引导专业技术的进步,规范专业业务的经营项目。科技管理部门要制订专业科技发展规划,重视科技投入,开展国际交流合作,进而促进科技进步。财政管理部门要制定配套的经济政策,来确保所制订的专业技术政策是切实可行的。
四、结论
随着现代科学与技术的日新月异,面对水文地质勘察人员在工作中需继承和发展传统技术的状况,也要关注并结合新理论、新技术,通过这种方法才更有利于進行找水工作现代水文地质勘察方法的不断革新、优化,不但有利于找水工作的可靠、科学的开展,而且有利于其它的行业,譬如石油、天然气的勘探、矿产的勘察。现代水文地质勘察方法的综合利用不但克服了地质水文的问题,而且可以更有效地找到地下水资源,实现地区和经济的发展进一步提高。
参考文献:
[1]王伟宁.现代水文地质勘察方法在找水中的应用.期刊论文城市建设理论研究(电子版),2012
[2]张家艮.现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用.期刊论文等城市建设理论研究(电子版),2013
[3]邹慧峰.找水中现代水文地质勘察方法的综合应用.期刊论文黑龙江科技信息,2011
【关键词】 现代水文;勘测技术;综合应用
一、我国淡水资源现状
淡水是地球上人类赖以生存的应当珍惜的自然资源之一。迄今为止,我国人均淡水资料拥有量少于2200m3,世界排名109位,30年之后,人均淡水资源拥有量将低于1700m3。中国淡水资源面临南多北少的局面。南水北调可以缓解北方缺水的问题,但应重点放在特殊干旱年份,供水的基本来源依然要立足本地。中国南方缺水主要是污染导致的,到2010年上半年,我国只有49.3%的地表水能够安全饮用,近四分之一的地表水依然处于污染状态,甚至不可以用作工业用水。现在的当务之急是集中力量治理污染当前的最紧要的问题即水资源可持续利用问题。在目前市场经济大潮的冲击下,专业的发展正在面临着严重的困难和挑战:第一,因为传统业务的萎缩和市场竞争的加剧迫使许多勘察单位的水文地质专业人员大批转向岩土工程、工程地质以及其它领域,一些教授、专家也纷纷改行,影响专业技术的发展与进步;第二,与地下水开发、勘察、利用和保护有关的水问题却日益突出,迫切需要通过专业延伸以及技术进步得到解决。
二、现代水文地质勘测方法的应用
淡水是可再的,主要是因为自然降水补给。地表水体传导水的能力强,但是存储容积小;地下水含水层传导水的能力弱,但存储容积大,它的静态库容只起到调节空间的作用;深层封闭地下水资源潜力不大,长期大量开发将造成地面沉降等严重后果。
随着科学技术的进步,在寻找地下水的过程中也出现了一些新技术、新方法,高分辨浅层地震方法、核磁共振法等一批新方法、新技术得到应用以及发展,与此同时找水工作的开展得到了保证。
1、抽水试验
水文地质勘察通常通过井流抽水试验取得以上参数,就抽水试验的类型而说,按地下水成因可分为潜水井抽水、承压井抽水:按与观测孔关系可分为单井(无观测孔)抽水和多孔(有观测孔)抽水;按井孔完整程度可分为非完整井抽水、完整井抽水;按与含水层关系可分为混合抽水和分层(或分段)抽水;按Q-s关系可分为定降深(变流量)抽水、定流量抽水;按井流流态可分为非稳定流抽水、稳定流抽水。再者还有冲击试验(Slugtest)、同位素井流试验、水位恢复试验、压水试验、注水试验等。
2、同位素
同位素技术在水文地质勘察中的应用实际上就是通过测定水分子、示踪,或放射性的强弱及其变化特征,分布、查明地下水的“来龙去脉”或水中某些化学物质的同位素组成。这是水文地质学中以微观技术解决宏观问题的最具有代表性的案例。发达国家在50年代就已经开始把同位素技术用于解决水文地质问题,开始主要用人工放射性同位素方法,但60年代以后发展重點就转向了环境同位素方法。与之相比,我国晚了二十多年,直到80年代初才得到一些实际应用成果。但近十年来发展迅猛,全国几乎所有的区域水文地质和各类大、中型水源地的勘察都不同程度地应用到了同位素技术。第二是在实际应用中重视了不同同位素方法的相互印证和与其它勘察方法的相结合,来拓宽应用范围,减少勘察投资,提高了勘察产品的质量、勘察效率。到目前来看,同位素技术在水文地质勘察和研究中的应用不仅能有效确定地下水的补迳排关系,成因和测定地下水流量、年龄、流速、流向和含水层参数,而且可以查明污染物质的来源和某些水化学组份的成因。
3、遥感数据
遥感技术在我国水文地质勘察中的应用和同位素技术相同的,同时比西方发达国家晚了近二十年。但不同的是遥感技术侧重于对水文地质条件的宏观和定性研究。因为不同的成像方式对地物的表现能力相异,图像的特征也相异,因此在进行解译时,要选择合适的遥感资料类型。在选择好遥感资料类型时,还要考虑物波谱特性曲线来选择合适的解译波段。遥感技术因为其特有的优势,能够在一定范围内探知水文地质条件,结合传统的物探、地质方法,借助适宜解译分析软件对遥感图像进行信息提取分析,进而获取地下水赋存特征参数,来实现地下水遥感分析评价,同时可运用于地下水资源规划开发利用领域。
4、物探和钻探
4.1、物探
根据水文地质调查,结合研究区的水文地质情况,探测对称四极电测深法对勘察区西部的补给断面,查明了西、南边界和河床的含水层、地层结构的分布规律,为拟建水源地的供水孔和布置钻探工程量提供了保证。
4.2、钻探
根据遥感水文物探资料、地质调查,结合以往水文地质、地质资料,更新统埋藏型冲洪积卵砾石层颗粒富水性强,粗,厚度大,不易污染,是城市集中供水的理想中的水源地,根据补充分析勘察阶段成果布置钻探工作量。
5、热红外监测法
热红外监测法主要是用热红外波段的遥感图像资料,通过测定地面温度来确定地下水。尤其适合于半干旱、干旱地区的水资源的寻找。其工作原理即:地下水可在过地表强烈蒸发作用、热传导作用和毛细管作用下可导致半干旱或干旱地区的地表温度和湿度发生变化,来造成冷热异常的现象,这种现象就可在热红外遥感图像上显示出来。利用红外遥感数据以及配合一定的航片作为基本的遥感资料便可进行地下水资源的探测工作。
6、地面核磁共振法
地面核磁共振法即利用不同的物质原子核特性差异产生的核磁共振效应,通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律,来判断和探测区地下水的分布状况。其是迄今为止世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水层信息,而且勘探的深度小(目前最大勘探深度小于150m),特别适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理即水中的氢核质子在地磁场的作用下,处在一定的能级上,结合具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发,这样原子核能级间就会产生跃迁也称产生核磁共振。核磁共振衰减的快慢、信号的强弱直接影响到含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小,核磁共振信号的幅值越大,这样探测区域内水含量就会越丰富。进一步,可以由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存情况,取得直接寻找地下水的效果。 三、促进技术发展的基本对策
1、要从思想上转变传统的行业或专业观念,认识到水文地质勘察专业现在所面临的困难是专业发展的必然趋势,市场竞争只是造成勘察市场的“供需矛盾”,促进了队伍的分化,更促进了专业改革提前到来。所以,要用发展的眼光来看待专业的进步,把专业的主要任务从单纯的“勘察找水”中分离出来,转移到探索促进地下水资源的可持续开发利用上的方法。
2、应该根据现代水文地质勘察专业发展的网络性、系统性以及综合性特点,在人才培养、学科规划以及队伍建设上,重视相关知识和学科的渗透的融合,使高等院校培养的水文地质专业的学生尽可能多的了解并掌握计算机、给排水、环境工程以及管理学、经济学、法学和城市学等方面的专业知识,进而提高他们在未来的工作中与相关专业人员合作以及沟通的能力。现职水文地质勘察人员要在继承和发展传统水文地质勘察理论和方法的基础上,不断学习新技术,扩大知识面,掌握新方法并且提高对专业发展的适应能力。在队伍建设中,要逐步调整配套相关专业人员,专业结构使调整后的专业队伍能够推动专业发展。
3、行业管理部门要制定相应的专业标准、规范、规程、规划、法规,引导专业技术的进步,规范专业业务的经营项目。科技管理部门要制订专业科技发展规划,重视科技投入,开展国际交流合作,进而促进科技进步。财政管理部门要制定配套的经济政策,来确保所制订的专业技术政策是切实可行的。
四、结论
随着现代科学与技术的日新月异,面对水文地质勘察人员在工作中需继承和发展传统技术的状况,也要关注并结合新理论、新技术,通过这种方法才更有利于進行找水工作现代水文地质勘察方法的不断革新、优化,不但有利于找水工作的可靠、科学的开展,而且有利于其它的行业,譬如石油、天然气的勘探、矿产的勘察。现代水文地质勘察方法的综合利用不但克服了地质水文的问题,而且可以更有效地找到地下水资源,实现地区和经济的发展进一步提高。
参考文献:
[1]王伟宁.现代水文地质勘察方法在找水中的应用.期刊论文城市建设理论研究(电子版),2012
[2]张家艮.现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用.期刊论文等城市建设理论研究(电子版),2013
[3]邹慧峰.找水中现代水文地质勘察方法的综合应用.期刊论文黑龙江科技信息,2011