水文地质学-第7章-供水水文地质勘察2课件.ppt

1、张张 锋锋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院312室室Tel:0451-86282120/18686895598 QQ:22544521第七章第七章供水水文地质勘察供水水文地质勘察 5 地下水动态观测 6 地下水资源评价 7 水文地质勘察报告 n 地下水动态观测的目的地下水动态观测的目的为了进一步查明和研究水文地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

2、据。的研究和防治提供科学依据。第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测n 地下水动态地下水动态地下水的地下水的水位、水量、水温及水质水位、水量、水温及水质（化学（化学成分和气体成分）在各种因素综合影响下成分和气体成分）在各种因素综合影响下随时间而有规律的随时间而有规律的变化变化。n 地下水动态的影响因素地下水动态的影响因素 气候及气象因素：造成地下水动态的周期性气候及气象因素：造成地下水动态的周期性 水文因素：地表水流和地表水体水文因素：地表水流和地表水体 地质因素：地震、滑坡、崩塌地质因素：地震、滑坡、崩塌 人为因素：取水构筑物抽水、矿山排水、水库蓄水、回灌人为因素：取水构筑物抽水、矿山排

3、水、水库蓄水、回灌第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测地下水咸化地下水咸化n 地下水动态观测地下水动态观测选择有代表性的钻孔、水井、泉等，选择有代表性的钻孔、水井、泉等，按照一定的时间间隔和技术要求，对地下水动态进行监测、按照一定的时间间隔和技术要求，对地下水动态进行监测、试验与综合研究的工作。试验与综合研究的工作。n 地下水动态观测分类地下水动态观测分类 对区域和城市区的长期观测对区域和城市区的长期观测 水文地质和工程地质勘察中的有限期的观测水文地质和工程地质勘察中的有限期的观测第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测n 地下水动态观测任务地下水动态观测任务 布设各级观测网点布设各级

4、观测网点 在基本查明水文地质条件的基础上，对已在基本查明水文地质条件的基础上，对已不同程度开采利用地下水或拟开采地下水的广大区域和城市范围，以不同程度开采利用地下水或拟开采地下水的广大区域和城市范围，以浅层地下水及主要深层地下水为重点。浅层地下水及主要深层地下水为重点。环境地质问题区域布置观测点环境地质问题区域布置观测点 在基本查明环境地质条件的基在基本查明环境地质条件的基础上，对于已经发生或者可能发生区域性水位下降、水资源衰竭、水础上，对于已经发生或者可能发生区域性水位下降、水资源衰竭、水质污染与恶化、海质污染与恶化、海(咸咸)水入侵、土壤盐渍化、土地沼泽化、地面变形水入侵、土壤盐渍化、土地

5、沼泽化、地面变形等环境地质问题的地区进行地下水动态观测。等环境地质问题的地区进行地下水动态观测。建立均衡试验场建立均衡试验场 在具有代表性的气候带和水文地质区域内，根在具有代表性的气候带和水文地质区域内，根据地下水均衡研究的需要，建立相应规模和类型的均衡试验场，研究据地下水均衡研究的需要，建立相应规模和类型的均衡试验场，研究地下水均衡要素及参数。地下水均衡要素及参数。发布水情，提交报告发布水情，提交报告 每年在必要的时间发布主要城市和区域地每年在必要的时间发布主要城市和区域地下水水情预报；编制并提交下水水情预报；编制并提交地下水动态观测年度报告地下水动态观测年度报告和和地下水地下水动态观测五年

6、报告动态观测五年报告。第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测n 地下水动态观测点的分类地下水动态观测点的分类F 地下水动态观测网点分为控制性观测网点和专门性观测网地下水动态观测网点分为控制性观测网点和专门性观测网点。点。控制性控制性观测观测网包括区域网和城市网两类，其中布设有国家级网包括区域网和城市网两类，其中布设有国家级(一级一级)、省级、省级(二级二级)和地区级和地区级(三级三级)观测观测点。国家级与省级点。国家级与省级观测观测点点构成控制性构成控制性观测观测线和线和观测观测网，地区级网，地区级观测观测点主要用来补充面上控制点主要用来补充面上控制点的不足。专门性点的不足。专门性观测观测

7、网点是为了研究和解决某些专门水文地质或网点是为了研究和解决某些专门水文地质或环境地质问题而设置的环境地质问题而设置的观测观测网点。网点。F 地下水动态观测点地下水动态观测点按观测内容按观测内容可分为水位、水质、水量及水温可分为水位、水质、水量及水温观测观测点，点，观测观测点应尽可能进行多项内容。点应尽可能进行多项内容。F 地下水动态观测点地下水动态观测点按观测方式按观测方式可分为专业自测点和委托可分为专业自测点和委托观测观测点。点。第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测 观测点的布置原则观测点的布置原则 为查明地下水与地表水的水力联系，应垂直于地表水体的边岸；为查明地下水与地表水的水力联系

8、，应垂直于地表水体的边岸；为查明各含水层之间的水力联系，观测孔应分层布置；为查明各含水层之间的水力联系，观测孔应分层布置；为查明污染影响，观测孔布置在水源地与污染源之间，并呈直线排列；为查明污染影响，观测孔布置在水源地与污染源之间，并呈直线排列；为了解漏斗的变化情况，放射状布置几排观测孔；为了解漏斗的变化情况，放射状布置几排观测孔；为查明两水源地之间的影响，应在水源地之间布置一排观测孔；为查明两水源地之间的影响，应在水源地之间布置一排观测孔；为控制一个水文地质单元，测线沿水文地质条件变化最大方向布置；为控制一个水文地质单元，测线沿水文地质条件变化最大方向布置；在水文地质条件复杂或地下水集中开采

9、区，观测点密；水文地质简单地在水文地质条件复杂或地下水集中开采区，观测点密；水文地质简单地区，观测点少。区，观测点少。第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测n 地下水动态观测点的选择和布置原则地下水动态观测点的选择和布置原则 观测点的选择：一般观测点的选择：一般以新井作为代表性观测点以新井作为代表性观测点，生产井不做，生产井不做观测点，且观测点，且观测井的深度观测井的深度“36m”（揭露承压含水层或潜水最低（揭露承压含水层或潜水最低水位以下）水位以下）n 地下水动态观测资料地下水动态观测资料的整理的整理F 动态观测卡片：井的动态观测卡片：井的编号、标高、位置、结构、编号、标高、位置、结构、

10、深度、规格等；深度、规格等；F 每个观测孔（井）的每个观测孔（井）的动态观测曲线；动态观测曲线；F 动态综合曲线；动态综合曲线；F 各观测线水文地质剖各观测线水文地质剖面图；面图；F 不同期地下水等水位不同期地下水等水位线图、主要离子组分含量线图、主要离子组分含量图。图。第五节第五节 地下水动态观测地下水动态观测n 地下水资源地下水资源是指有利用价值的各种地下水量的总称。是指有利用价值的各种地下水量的总称。第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 地下水资源特性地下水资源特性F 可恢复性可恢复性地下水资源获得周期性补充，恢复其原有水地下水资源获得周期性补充，恢复其原有水 量的特征称为可恢复

11、性。量的特征称为可恢复性。F 循环转化性循环转化性大气水、地表水和地下水（包括土壤大气水、地表水和地下水（包括土壤 水），处在不断的循环转化之中。水），处在不断的循环转化之中。F 调蓄性调蓄性地下含水层类似于一个巨大的地下水库，它对地下含水层类似于一个巨大的地下水库，它对 地下水有一定的调节作用。地下水有一定的调节作用。“丰储枯用，以丰补欠丰储枯用，以丰补欠”，“有有 采有补、采补平衡采有补、采补平衡”。第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 地下水资源分类方法地下水资源分类方法 按按供水水文地质勘察规范供水水文地质勘察规范(GB 50027-2001)允许开采量实际开采量人工开采量开采

12、排泄量天然排泄量排泄量永久储存量人工调节储存量固定储存量天然调节储存量弹性储存量容积储存量储存量开采补给量天然补给量补给量地下水资源分类n 补给量补给量在自然或者开采条件下，单位时间内流入含水在自然或者开采条件下，单位时间内流入含水层的水量。层的水量。包括：降雨入渗、地表水渗入、地下径流，越流补包括：降雨入渗、地表水渗入、地下径流，越流补给和人工补给。给和人工补给。第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 储存量储存量储存在含水层中的重力水的体积。储存在含水层中的重力水的体积。容积储存量容积储存量(潜水潜水):在大气压力下含水层空隙中的重力水。在大气压力下含水层空隙中的重力水。弹性储存量弹

13、性储存量(承压含水层水承压含水层水):天然水头降低到大气压时，含天然水头降低到大气压时，含水层释放的重力水。水层释放的重力水。FhW*2VW1n 允许开采量允许开采量采用经济合理采用经济合理的取水构筑物，从含水层中取的取水构筑物，从含水层中取出地下水量，并在整个开采利出地下水量，并在整个开采利用地下水的过程满足以下条件：用地下水的过程满足以下条件：水量不会减少，动水位不会水量不会减少，动水位不会超过设计要求；超过设计要求；水质的变化应保持在允许范水质的变化应保持在允许范围内；围内；不发生地表沉降、塌陷等不不发生地表沉降、塌陷等不良环境地质问题；良环境地质问题；不影响相邻水源地的正常开不影响相邻

14、水源地的正常开采。采。第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 地下水资源评价地下水资源评价内容内容 地下水水量的评价；地下水水量的评价；地下水水质的评价；地下水水质的评价；开采技术条件的评价；开采技术条件的评价；开采后的评价。开采后的评价。n 地下水资源评价地下水资源评价原则原则 运用地下水与大气水、地表水相互转化的规律进行水量评价运用地下水与大气水、地表水相互转化的规律进行水量评价 充分发挥储存量的调节作用充分发挥储存量的调节作用 采用合理的开采方式采用合理的开采方式 水质、水量统一评价水质、水量统一评价第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 地下水资源评价地下水资源评价方法的选

15、择依据方法的选择依据 稳定型水源地（稳定流法、试验推断）稳定型水源地（稳定流法、试验推断）调节型水源地（补偿疏干法、资源平衡法、开采试验法）调节型水源地（补偿疏干法、资源平衡法、开采试验法）疏干型水源地（非稳定流法、数值法和开采试验法）疏干型水源地（非稳定流法、数值法和开采试验法）第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 水量均衡法水量均衡法 基本原理基本原理:水量均衡法是水量计算中最常用、最基本的方法。水量均衡法是水量计算中最常用、最基本的方法。一个均衡区内的含水层系统，在任一时段一个均衡区内的含水层系统，在任一时段t内补给量与排泄内补给量与排泄量之差，恒等于此含水量之差，恒等于此含水层

16、系统中水体积的变化量。据此可以层系统中水体积的变化量。据此可以建立水均衡方程式：建立水均衡方程式：()()TKhQQWQFt 式中：含水层流入量式中：含水层流入量QT和流出量和流出量Q的差的差 垂直方向上含水层的补给量垂直方向上含水层的补给量W和消耗量和消耗量Qk的差的差()KThQWQQFt第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价水量均衡法的特点及适用条件水量均衡法的特点及适用条件(1)特点特点:水量均衡法的计算结果能够反映大面积的平均情况水量均衡法的计算结果能够反映大面积的平均情况,而不而不能反映出评价区内由于水文地质条件的变化或开采强度的不能反映出评价区内由于水文地质条件的变化或开采强

17、度的不均所产生的局部水位变化均所产生的局部水位变化(2)适用条件适用条件:开采强度均匀、地下水补排条件简单、水均衡要素容易开采强度均匀、地下水补排条件简单、水均衡要素容易确定且开采后变化不大的地区确定且开采后变化不大的地区n 试验外推法（试验外推法（Q-s曲线外推法）曲线外推法）第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价 地下水资源丰富地区，限于地下水资源丰富地区，限于抽水设备，抽水量或水位降低深抽水设备，抽水量或水位降低深度达不到设计者，只能在小于开度达不到设计者，只能在小于开采量的条件下抽水。采量的条件下抽水。QABS21()niiiQABS 最小AQBS121()()()niiiniiS

18、S QQBSS步骤一：回归方程待定系数的求解步骤一：回归方程待定系数的求解线性相关线性相关步骤二：相关系数及相关系数的显著性分析步骤二：相关系数及相关系数的显著性分析12211()()()()niiinniiiiQQ SSrSSQQ显著水平指做出显著显著水平指做出显著(即认为有价值即认为有价值)这个结论时，可能发生这个结论时，可能发生判断错误的概率。判断错误的概率。0.05(2)rrn时，认为线形相关关系不显著时，认为线形相关关系不显著0.050.01(2)(2)rnrrn时，认为线形相关关系显著时，认为线形相关关系显著0.01(2)rrn时，认为线形相关关系特别显著时，认为线形相关关系特别显

19、著(1)先按直线进行回归分析，的相关系数先按直线进行回归分析，的相关系数r=0.995，相应的回，相应的回归方程为：归方程为：3.843.51QS(2)再通过取对数的方法将幂函数曲线转换成直线进行分析，再通过取对数的方法将幂函数曲线转换成直线进行分析，得相关系数得相关系数r=0.972，回归方程为：，回归方程为：1.0053.6QSn 解析法评价允许开采量解析法评价允许开采量利用井流公式进行地下水资源计利用井流公式进行地下水资源计算。适用于单井水流模型，且考虑因素少，条件简单的情况。算。适用于单井水流模型，且考虑因素少，条件简单的情况。如稳定型水源地如稳定型水源地裘布依解析解。裘布依解析解。非

20、稳定水源地非稳定水源地泰斯解析解。泰斯解析解。一般计算步骤为：一般计算步骤为：拟定开采方案拟定开采方案 处理边界条件处理边界条件 井群的干扰计算井群的干扰计算 审核、调整布井方案审核、调整布井方案第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价n 数值法评价允许开采量数值法评价允许开采量 第六节第六节 地下水资源评价地下水资源评价承压水完整井非稳定流运动微分方程潜水完整井非稳定流运动微分方程*HHHTTWxxyytHHHKhKhWxxyyt有限差分法有限差分法有限单元法有限单元法F 序言序言委托单位，委托时间，勘察单位，勘察时间，勘察委托单位，委托时间，勘察单位，勘察时间，勘察阶段，勘察性质阶段，勘

21、察性质【新水源地勘察，扩大水源地勘察，水资源新水源地勘察，扩大水源地勘察，水资源评价勘察，等评价勘察，等】，勘察要求，勘察地点，勘察范围，勘察工，勘察要求，勘察地点，勘察范围，勘察工作量，勘察方法，水质水量要求，过去的勘察工作与研究程作量，勘察方法，水质水量要求，过去的勘察工作与研究程度。度。F 自然地理与地质概况自然地理与地质概况地理位置，行政区划，地形，地貌，地理位置，行政区划，地形，地貌，水系，气象，植被，历史水文地质，第四纪地质，地层结构水系，气象，植被，历史水文地质，第四纪地质，地层结构与组成，岩石类型与分布，地质构造，新构造运动，区域地与组成，岩石类型与分布，地质构造，新构造运动，

22、区域地质条件与大地构造背景等。质条件与大地构造背景等。第七节第七节 供水水文地质勘察报告供水水文地质勘察报告n 报告纲要报告纲要F 水文地质条件水文地质条件含水层的类型、岩性、分布、埋藏条件，含水层的类型、岩性、分布、埋藏条件，隔水层的岩性、分布、埋藏条件，含水层与隔水层之间关隔水层的岩性、分布、埋藏条件，含水层与隔水层之间关系、水力联系，储水构造形式，地下水的补给区、补给源、系、水力联系，储水构造形式，地下水的补给区、补给源、补给方式、补给量，地下水的径流及其影响因素，地下水补给方式、补给量，地下水的径流及其影响因素，地下水的排泄方式、排泄途径、排泄方向、排泄量。的排泄方式、排泄途径、排泄方

23、向、排泄量。F 地下水资源评价地下水资源评价地下水的水质、允许开采量、保证程地下水的水质、允许开采量、保证程度，开采条件下地下水的补给量、消耗量、储存量的变化度，开采条件下地下水的补给量、消耗量、储存量的变化趋势，地下水的物理化学性质、化学成分含量与变化，地趋势，地下水的物理化学性质、化学成分含量与变化，地下水的污染可能性与污染程度、可能污染源与污染途径，下水的污染可能性与污染程度、可能污染源与污染途径，开采后地下水的水质与化学成分发展趋势，水资源评价的开采后地下水的水质与化学成分发展趋势，水资源评价的原则、理论依据、参数确定。原则、理论依据、参数确定。第七节第七节 供水水文地质勘察报告供水水

24、文地质勘察报告F 结论与建议结论与建议扼要概述勘察成果，主要含水层、水源地及扼要概述勘察成果，主要含水层、水源地及其埋藏条件，供水含水层的基本水文地质参数与有关数据，其埋藏条件，供水含水层的基本水文地质参数与有关数据，水质是否合乎要求与处理意见，抽水方案与取水构筑物类型水质是否合乎要求与处理意见，抽水方案与取水构筑物类型建议，地下水开采可能引发的环境问题、不良地质现象与防建议，地下水开采可能引发的环境问题、不良地质现象与防治措施，地下水资源保护与管理的意见，尚需进行与地下水治措施，地下水资源保护与管理的意见，尚需进行与地下水资源评价、利用、保护有关的其它工作。资源评价、利用、保护有关的其它工作

25、。第七节第七节 供水水文地质勘察报告供水水文地质勘察报告F 单项水文地质图单项水文地质图潜水等水位线图，承压水等水压线图，潜水等水位线图，承压水等水压线图，潜水埋藏剖面图，承压水埋藏剖面图，水文地质综合剖面潜水埋藏剖面图，承压水埋藏剖面图，水文地质综合剖面图图【地下水埋藏条件综合剖面图地下水埋藏条件综合剖面图】，地下水，地下水TDS图，含水图，含水层分布图，水文地质分区图，等。层分布图，水文地质分区图，等。F 综合水文地质图综合水文地质图反映若干项重要的水文地质要素及其反映若干项重要的水文地质要素及其内在联系，影响这些水文地质要素的其它因素，以及这些内在联系，影响这些水文地质要素的其它因素，以

26、及这些其它因素对水文地质条件的影响程度。其它因素对水文地质条件的影响程度。第七节第七节 供水水文地质勘察报告供水水文地质勘察报告n 报告附图报告附图F 钻探资料钻探资料钻孔柱状图。钻孔柱状图。F 物探资料物探资料物探解译图，现场测试图。物探解译图，现场测试图。F 遥感资料遥感资料遥感解译图。遥感解译图。F 化探资料化探资料化探分析图，现场与室内测试图。化探分析图，现场与室内测试图。F 气象资料气象资料年降雨量分布图，年气温分布图，年低温测试图。年降雨量分布图，年气温分布图，年低温测试图。F 抽水试验资料抽水试验资料包括抽水日期、每次抽水的水位下降和出水包括抽水日期、每次抽水的水位下降和出水量、观测孔的水位下降和距离量、观测孔的水位下降和距离、Qs曲曲线、井的结构等。线、井的结构等。F 水质分析资料水质分析资料包括取样日期、取样地点、分析日期、主要包括取样日期、取样地点、分析日期、主要物理性质、主要阳离子含量、干凅残余物物理性质、主要阳离子含量、干凅残余物、总硬度、暂时硬度、总硬度、暂时硬度、pH值、游离值、游离CO2-2、化学类型。化学类型。第七节第七节 供水水文地质勘察报告供水水文地质勘察报告