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[摘要]本文阐述在水文地质的勘测过程中利用现代较为先进的勘测方法来探寻地下水资源,还有对于勘测方法进行的综合运用,期望能在以后的找水过程中提供有效的帮助和便捷性。
[关键词]找水 现代水文地质 勘察方法 综合运用
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-10-235-2
对于人类的生存来说,淡水在众多自然资源中是最宝贵的一种,随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,对淡水需求不断增大,在我国的很多城市中淡水供需形势本来已经很严峻了,需求量增大也给城市淡水供应增大了压力。为了解决不少地区的水荒问题,使用较为先进的水文地质勘察技术来寻找地下水已经成为迫切需要解决的问题,对于寻找地下水来说其市场前景是非常广阔的。
1用现代水文地质勘察方法对水文地质情况进行调查
遥感是一种比较先进的勘察方法,在勘察区域内运用展片与航片进行目视解释,然后和野外验证、补充调查结合在一起对水文地质情况进行勘察。以福建省厦门市后溪工作靶区为例,在遥感测绘的基础上,根据前人资料来分析该区域构造和边界条件看,对区域内岩石的特性和构造、岩溶裂隙规律、孔隙的分布规律、富水性和水化学特性进行了解;查明了区域内富水区的分布情况和地下水种类,还有该区域内地下水的径流方向在整体上是自北向南;水位动态受到降水与人工开采的影响很大。这些结论给获得找水方向域普查范围提供了有效的参考。
物探工作的布置则以地质调查和遥感测绘结果为依据,根据区域内水文地质现状,使用对称电测深法对西部补给断面实施探测,电测深点有200个,电测深度剖面有8条;使用专门的EH-4成像系统,对区域内西部、南部边界与后溪的河道实施探测,共探测9条剖面,96个物理点,剖面长54.55千米;对18眼结合井与4眼勘探井实施视电阻率与自然电位测井,然后进行划分地层和排管。从这些工作中获得的结果是西、南边界与后溪河床结构与含水层分布,给拟建供水孔与布置工程量提供了有效参考。对物探工作进行分析,区域内空隙含水层生成与分布受到北东向地质断裂影响很大。结合区域内的水文地质条件与水源地层的岩性、成因和富水性可知,冲洪积沉积层其富水性一般;而基岩裂隙裂隙发育,局部张性区富水性强,且不容易被污染,对于城市的集中供水来说是很好的水源地。
对地下水的可开采量进行预测。水均衡分析对于做出概化与建立地下水模型是基础性依据,结合水源地水文地质情况,把要评价的区域经过概化成为上覆浅层与下浮深层两层地下水的水文地质模型。浅层地下水均衡方程是:
(Q侧补+Q降+Q回+Q河渠补+Q顶)-(Q侧排 +Q蒸+Q河渠排+Q越+Q开)=μ■ F
深层地下水均衡方程是:(Q侧补+Q越)-(Q侧排 +Q顶+Q开)=μe■F
在式子中,Q侧补、Q侧排分别是侧向的径流补量和排量;Q降是降水渗入地下的渗水量;Q回是农田灌溉水的深入量;Q河渠补、Q河渠排分别是河渠水的补量和排量;Q蒸是浅层地下水的蒸发量;Q顶、Q越分别是深层水顶托浅层水和浅层水越流深层水;Q开是对浅层水或者深层水的开采量;△t是浅层水与深层水的计算时段;△h、△H分别是在△t时间段内,浅层水和深层水的水位变化量;μ、μe分别是浅层给水度和深层弹性给水度;F是计算区域的面积。根据这两个均衡方程可以用来计算在开采条件下的水量均衡情况。根据以往的实例在开采条件下,浅层的总补给量和总排泄量之间均衡差是
-0.972万立方米每天;深层总补给量和总排泄量之间均衡差是+0.353万立方米每天。这两个数据从宏观上来看都可得知对深层地下水的开采能够确保0.35万立方米每天。考虑区域内的水文地质情况,使用有关动态资料对参数作出验证,对地下水创设数值模拟和预测模型,在多种开采条件下对水位的变化情况进行预测,从而得出地下水的允许开采量。
2现代勘测方法在水文地质勘测中的运用
科学技术在不断向前发展,在寻找地下水过程中一些新方法和新技术不断产生和被应用,核磁共振勘测法、具有高分辨率的浅层地震勘测法等,这些技术在应用过程中也获得了发展,给找水工作提供有效和强大的技术支持。
核磁共振勘测法的运用。核磁共振在物理学、化学、生物学和医学等学科中被广泛应用,在地学方面的应用也很多,它也简称为NMR技术。从水文地质的发展前景上说,NMR技术被运用在地下水勘查与地质监测中时,吸引了不少研究人员的关注。从国外这方面研究资料来看,NMR技术被用于地下水勘查、地质监测、探测煤矿和石油管道漏水等,应用前景很好,使用该项技术来找水,开创了利用物理方法进行直接找水的道路。核磁共振从本质上说是一种量子现象,指的是具有顺磁性物质有选择的对电磁能量进行吸收。从理论上说,使用NMR技术所需主要条件是物质原子核是不是有非零磁矩,也就是说在水分子和甲烷分子中电子磁矩是不是可以成对抵消,也就是总磁矩是零,在分子中只存在原子核磁矩。水分子中氢核磁矩是足够大,产生核磁共振是比较明显的,有16种重要物质其原子核NMR效应,氢核该种效应的应用是第一位。稳定磁场中原子核处在某个能级。使用合适频率交变磁场对它进行激发时,能让原子核处于能级间位置发生共振跃迁,这就是核磁共振过程。在地上使用专门仪器来接受核磁共振的信号,这时能探测出有没有地下水。因为所接受信号初始振幅和所研究自由水的质子数量有正比关系,在这种方法的探测深度内,信噪比在合适的时候,地下层中如果有水存在,就会有信号响应,含有的水量越多信号响应会越强烈。这就是利用NMR技术来直接找水的原理和过程。
核磁共振和别的物探方法比起来主要有这几个优点:一个是可以直接找水,尤其是淡水。探测深度内,有水就会有信号显示出来,利用这个优点可以识别用电阻率法进行间接找水时发生的非水低阻问题。例如熔岩发育区,尤其是溶石山的缺水地区,在溶洞充满着泥质或者水时,使用电阻率法测量所得结果都会显示出低阻异常,所以对泥和水很难区分开来。例如在某年西南抗旱时进行的找水工作,某地矿局下面的8个勘察单位负责在四市27个县来进行找水打井,半年后累计钻孔260个,打井167个没有水的孔93个找水成井的出水率是64%。在有些水井施工时遇到了上面所说的问题,使用物探方法进行电阻法测量过程中,结果产生异常,钻探完成后没有水,从取出来的岩心可以看出是泥不是水。使用核磁共振法勘查时不受泥质的影响,如果是水就会有共振信号。淡水电阻率一般情况下和其空间介质电阻率没有明显的差别,这时再使用电阻率法進行找水是没有用的,利用核磁共振法能直接勘查出是淡水;二是信息丰富,有量化特性。核磁共振勘查法能把共振信号做出水文参数与含水层几何参数的解释。探测深度内,给出定量解释勘察结果,不打钻可确定含水层厚度与含水量,并提供平均孔隙度信息;三是经济与快速。完成一个共振测深点费用为一水文地质1/10钻孔费用,可快速提供井位和划定找水区。由于共振找水仪灵敏度高,可接纳伏级信号,易受电磁干扰,主要改变天线与增加叠加次数提高信噪比,使勘测水文更加精确与可靠。核磁共振法是直接找水法,有效勘探范围内,有水就有共振信号,以此探测各类地下水。主要探测其它方法难以找到的地下水,主要用在4个方面:黄土空隙与裂隙水;寻找碎屑岩风化裂水与层间裂隙水;确定裂隙带富水性;判断灰岩区裂隙含水或泥质充填。
3总结
随着科技的快速发展,对于水文地质的现代勘查方法不停的发生着优化与革新,对找水工作的发展有助于增强其科学性和可靠性,对其它行业也有很大帮助例如矿产勘察、石油与天然气勘探等。对现代勘察方法进行综合利用能有效解决水文地质问题,可以更便捷更快的找到地下水,为地区与其经济发展发挥自己的作用。
[关键词]找水 现代水文地质 勘察方法 综合运用
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-10-235-2
对于人类的生存来说,淡水在众多自然资源中是最宝贵的一种,随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,对淡水需求不断增大,在我国的很多城市中淡水供需形势本来已经很严峻了,需求量增大也给城市淡水供应增大了压力。为了解决不少地区的水荒问题,使用较为先进的水文地质勘察技术来寻找地下水已经成为迫切需要解决的问题,对于寻找地下水来说其市场前景是非常广阔的。
1用现代水文地质勘察方法对水文地质情况进行调查
遥感是一种比较先进的勘察方法,在勘察区域内运用展片与航片进行目视解释,然后和野外验证、补充调查结合在一起对水文地质情况进行勘察。以福建省厦门市后溪工作靶区为例,在遥感测绘的基础上,根据前人资料来分析该区域构造和边界条件看,对区域内岩石的特性和构造、岩溶裂隙规律、孔隙的分布规律、富水性和水化学特性进行了解;查明了区域内富水区的分布情况和地下水种类,还有该区域内地下水的径流方向在整体上是自北向南;水位动态受到降水与人工开采的影响很大。这些结论给获得找水方向域普查范围提供了有效的参考。
物探工作的布置则以地质调查和遥感测绘结果为依据,根据区域内水文地质现状,使用对称电测深法对西部补给断面实施探测,电测深点有200个,电测深度剖面有8条;使用专门的EH-4成像系统,对区域内西部、南部边界与后溪的河道实施探测,共探测9条剖面,96个物理点,剖面长54.55千米;对18眼结合井与4眼勘探井实施视电阻率与自然电位测井,然后进行划分地层和排管。从这些工作中获得的结果是西、南边界与后溪河床结构与含水层分布,给拟建供水孔与布置工程量提供了有效参考。对物探工作进行分析,区域内空隙含水层生成与分布受到北东向地质断裂影响很大。结合区域内的水文地质条件与水源地层的岩性、成因和富水性可知,冲洪积沉积层其富水性一般;而基岩裂隙裂隙发育,局部张性区富水性强,且不容易被污染,对于城市的集中供水来说是很好的水源地。
对地下水的可开采量进行预测。水均衡分析对于做出概化与建立地下水模型是基础性依据,结合水源地水文地质情况,把要评价的区域经过概化成为上覆浅层与下浮深层两层地下水的水文地质模型。浅层地下水均衡方程是:
(Q侧补+Q降+Q回+Q河渠补+Q顶)-(Q侧排 +Q蒸+Q河渠排+Q越+Q开)=μ■ F
深层地下水均衡方程是:(Q侧补+Q越)-(Q侧排 +Q顶+Q开)=μe■F
在式子中,Q侧补、Q侧排分别是侧向的径流补量和排量;Q降是降水渗入地下的渗水量;Q回是农田灌溉水的深入量;Q河渠补、Q河渠排分别是河渠水的补量和排量;Q蒸是浅层地下水的蒸发量;Q顶、Q越分别是深层水顶托浅层水和浅层水越流深层水;Q开是对浅层水或者深层水的开采量;△t是浅层水与深层水的计算时段;△h、△H分别是在△t时间段内,浅层水和深层水的水位变化量;μ、μe分别是浅层给水度和深层弹性给水度;F是计算区域的面积。根据这两个均衡方程可以用来计算在开采条件下的水量均衡情况。根据以往的实例在开采条件下,浅层的总补给量和总排泄量之间均衡差是
-0.972万立方米每天;深层总补给量和总排泄量之间均衡差是+0.353万立方米每天。这两个数据从宏观上来看都可得知对深层地下水的开采能够确保0.35万立方米每天。考虑区域内的水文地质情况,使用有关动态资料对参数作出验证,对地下水创设数值模拟和预测模型,在多种开采条件下对水位的变化情况进行预测,从而得出地下水的允许开采量。
2现代勘测方法在水文地质勘测中的运用
科学技术在不断向前发展,在寻找地下水过程中一些新方法和新技术不断产生和被应用,核磁共振勘测法、具有高分辨率的浅层地震勘测法等,这些技术在应用过程中也获得了发展,给找水工作提供有效和强大的技术支持。
核磁共振勘测法的运用。核磁共振在物理学、化学、生物学和医学等学科中被广泛应用,在地学方面的应用也很多,它也简称为NMR技术。从水文地质的发展前景上说,NMR技术被运用在地下水勘查与地质监测中时,吸引了不少研究人员的关注。从国外这方面研究资料来看,NMR技术被用于地下水勘查、地质监测、探测煤矿和石油管道漏水等,应用前景很好,使用该项技术来找水,开创了利用物理方法进行直接找水的道路。核磁共振从本质上说是一种量子现象,指的是具有顺磁性物质有选择的对电磁能量进行吸收。从理论上说,使用NMR技术所需主要条件是物质原子核是不是有非零磁矩,也就是说在水分子和甲烷分子中电子磁矩是不是可以成对抵消,也就是总磁矩是零,在分子中只存在原子核磁矩。水分子中氢核磁矩是足够大,产生核磁共振是比较明显的,有16种重要物质其原子核NMR效应,氢核该种效应的应用是第一位。稳定磁场中原子核处在某个能级。使用合适频率交变磁场对它进行激发时,能让原子核处于能级间位置发生共振跃迁,这就是核磁共振过程。在地上使用专门仪器来接受核磁共振的信号,这时能探测出有没有地下水。因为所接受信号初始振幅和所研究自由水的质子数量有正比关系,在这种方法的探测深度内,信噪比在合适的时候,地下层中如果有水存在,就会有信号响应,含有的水量越多信号响应会越强烈。这就是利用NMR技术来直接找水的原理和过程。
核磁共振和别的物探方法比起来主要有这几个优点:一个是可以直接找水,尤其是淡水。探测深度内,有水就会有信号显示出来,利用这个优点可以识别用电阻率法进行间接找水时发生的非水低阻问题。例如熔岩发育区,尤其是溶石山的缺水地区,在溶洞充满着泥质或者水时,使用电阻率法测量所得结果都会显示出低阻异常,所以对泥和水很难区分开来。例如在某年西南抗旱时进行的找水工作,某地矿局下面的8个勘察单位负责在四市27个县来进行找水打井,半年后累计钻孔260个,打井167个没有水的孔93个找水成井的出水率是64%。在有些水井施工时遇到了上面所说的问题,使用物探方法进行电阻法测量过程中,结果产生异常,钻探完成后没有水,从取出来的岩心可以看出是泥不是水。使用核磁共振法勘查时不受泥质的影响,如果是水就会有共振信号。淡水电阻率一般情况下和其空间介质电阻率没有明显的差别,这时再使用电阻率法進行找水是没有用的,利用核磁共振法能直接勘查出是淡水;二是信息丰富,有量化特性。核磁共振勘查法能把共振信号做出水文参数与含水层几何参数的解释。探测深度内,给出定量解释勘察结果,不打钻可确定含水层厚度与含水量,并提供平均孔隙度信息;三是经济与快速。完成一个共振测深点费用为一水文地质1/10钻孔费用,可快速提供井位和划定找水区。由于共振找水仪灵敏度高,可接纳伏级信号,易受电磁干扰,主要改变天线与增加叠加次数提高信噪比,使勘测水文更加精确与可靠。核磁共振法是直接找水法,有效勘探范围内,有水就有共振信号,以此探测各类地下水。主要探测其它方法难以找到的地下水,主要用在4个方面:黄土空隙与裂隙水;寻找碎屑岩风化裂水与层间裂隙水;确定裂隙带富水性;判断灰岩区裂隙含水或泥质充填。
3总结
随着科技的快速发展,对于水文地质的现代勘查方法不停的发生着优化与革新,对找水工作的发展有助于增强其科学性和可靠性,对其它行业也有很大帮助例如矿产勘察、石油与天然气勘探等。对现代勘察方法进行综合利用能有效解决水文地质问题,可以更便捷更快的找到地下水,为地区与其经济发展发挥自己的作用。