实习I编制潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图

实习I 编制潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图
一、实习目的
1．熟悉潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图的编制方法。

2．初步学会阅读和利用潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图。

二、潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图的编制原则
1．编图前必须掌握本地区水文地质条件(地表水与地下水相互联系状况; 周围山区基岩与平原或盆地松散沉积层的接触及水力联系状况; 区内断裂分布特征及导水性质; 含水层与隔水层产状与分布特征; 降水入渗与蒸发强度等); 地形地貌特征及组成物成因类型。

只有充分了解和掌握这些相关资料, 才能正确勾绘出各条潜水等水位线走向。

2．选用的地形图底图比例尺, 应大于或等于水文地质观测实际材料图和所编制的潜水等水位线图及水位埋藏深度图。

3．将水文地质观测点(井、泉、地表水体水位等)按水文地质勘测规范要求统一编号, 以适当的大小和规定的代表符号投在地形底图上(如图Ⅱ—2图例)。

4．所选用的水文地质观测点水位必须是同一时间(一般要求最多不超过2天)统测的数据。

5．不同比例尺的潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图, 应有相应密度或数量的控制点(水文地质观测点)。

若局部地段控制点少于水文地质勘测规范要求, 对于大比例尺(>1: 5万)的图件必须在野外现场实测补足观测点; 对于中、小比例尺的图件(<1 : 10—20万) , 可利用地形地貌、构造、附近观测点水文地质资料进行推测勾绘, 但必须在水文地质报告或有关图例中说明和表示清楚。

三、潜水等水位线图和潜水位埋藏深度图绘制方法
潜水等水位线图和潜水位埋藏深度图绘制方法很多, 主要是根据观测点水位标高和水位埋深结合地形地貌条件、水文地质条件、地表水体特点凭经验用内插法确定出一定间距的潜水面高程和埋深点, 再用规定标高和埋深厚度段的光滑曲线连接这些点：
1．地形地貌条件的影响
潜水地下水位的分布特征主要受地形地貌的控制, 潜水面形态与地表形态基本一致, 不同地貌形态其地下潜水面分布形态和埋深不同。

(1)穹隆或山包地形
地下潜水面形态多与其地面相似, 但起伏程度远比地面缓。

潜水等水位线呈封闭的环形状, 越向山峰方向等水位线标高值越大, 中心地下水位埋深最大, 越向边缘埋深越小。

(2)坡地与沟谷间梁、塬地形
在山坡处潜水面呈倾斜的平缓凸形曲面, 潜水等水位线呈向地形标高降低方向凸出弯曲, 且越向坡顶等水位线标高值越大, 地下潜水位埋藏越深。

越向坡脚处等水位线标高值越小, 地下潜水位埋藏越浅, 一些坡脚地方甚至有地下水出露。

在沟谷间梁、塬处, 潜水面呈长垣凸形状, 地下潜水等水位线呈封闭的与梁、塬近似的形状。

越向梁、塬内部地下潜水位埋深越大, 越向梁、塬边缘地下潜水位埋深越小。

沟底边缘处地下潜水等水位线与梁、塬边缘地形等高线相交, 多发育有下降泉。

(3)大型沟谷地形
大型沟谷地带, 地下潜水面坡度比地面坡度缓的多。

等水位线呈向地形等高线标高增大方向凸形弯曲, 且越向谷底地下潜水位埋深越浅。

(4)盆地或洼地地形
地下潜水面多呈缓锅底状, 等水位线呈近似盆地或洼地形态的封闭环状。

越向盆地或洼地边缘, 等水位线标高值越大潜水位埋深亦越大, 越向盆地中心等水位线标高值越小, 潜水位埋深越浅。

甚至与地形等高线重合发育有沼泽或湖泊。

(5)洪积扇地形
地下潜水面呈缓倾斜的凸形扇状, 扇脊和扇顶部位潜水位埋深大, 边缘处埋深浅。

地下潜水等水位线向洪积扇下游方向凸形弯曲, 因扇脊部位沉积物颗粒较粗, 导水性强, 所以等水位线较疏两侧则较密。

在洪积扇的扇形相和滞水相沉积接触带地形等高线与潜水等水位线相交, 潜水位埋深为零, 地下水溢出。

2．水文地质条件的影响
主要包括隔水边界、供水或透水边界、潜水和承压水相互联系和转换地带以及排泄边界等。

(1)隔水边界
常见的有不透水岩层与透水岩层相接触带、大型压性或剪性断裂带、地下分水岭地带等。

由于隔水边界无水流通过, 在稳定流场条件下, 隔水边界可看作是一条流线。

因此, 其潜水等水位线可垂直隔水边界勾绘。

(2)供水边界或透水边界
此类边界常存在于山区基岩与平原或盆地的张性断裂接触带、可溶性灰岩与松散的砂或砂砾石层接触地带以及平原或盆地中湖泊和河流周边附近。

其地下潜水等水位线形状由山区基岩风化程度、断裂带破碎状况和地形陡峭情况决定。

当透水性能很强两侧水力联系十分密切时, 潜水等水位线则平行该边界走向绘制, 当水力联系不十分密切时则呈一定角度与此边果斜交穿过。

(3)潜水和承压水相互联系或补给地带
在平原中部, 由于下伏松散沉积层由许多砂、砂砾石层和粘土、亚粘土或亚砂土层互层构成, 在这些地区的钻孔中揭露的含水层又不止一层, 它们多少存在着一定的越流关系。

所以, 在这些井孔中反映的地下潜水位多为混合水位。

要在潜水等水位线图上反映出该处的地下水分布特征, 多采用分层止水观测水位。

下面各承压含水层水压线可用所附水文地质剖面图表示。

(4)排泄边界
在山前平原或盆地内部单独泉排泄点, 地下水等水位线多以该点为中心, 以隔水层为边界呈不对称环带分布。

越向补给方向潜水位埋深越大, 越靠近泉点越浅。

在沟谷、河谷和平原或盆地边缘常由泉群组成泄流带, 该处潜水等水位线与地形等高线相交, 且沿这些出水点走向分布, 潜水位埋深为零。

3．地表水体条件的影响
在河流和湖泊(水库)周围, 不同水文季节地下潜水面分布不同。

(1)河流
在丰水期(我国北方为6、7、8、月份)河水通常是补给地下水, 河床附近的地下水位常高于周围的地下水位, 形成长垣状潜水面。

其水流方向一方面向两侧渗流, 另一方面向河流下游方向渗流。

因此, 地下潜水等水位线向河流下游凸形弯曲, 越向下游方向潜水等水位线标高值越小。

河床位置水位埋深最浅。

在枯水期(我国北方为1、2、3月份), 地下水通常补给河水, 河床水面与地下水面相交, 其交线由若干条潜水等水位线组成。

由于水流方向一方面向河床泄
流, 另一方面向河流下游方向渗流。

因此, 地下潜水等水位线向河流下游凹形弯曲。

越向下游等水位线标高值越小。

沉降平原中部的地上河附近, 地下潜水面分布同丰水期河流。

但水位埋深极浅, 许多地方沼泽发育。

(2)湖泊
湖泊(水库)水面为流动很小或水力坡度小到可以忽略的地表水体。

该水体边界线被看作是定水头, 可用一条封闭的同水体边界重合的环形潜水等水位线表示。

若湖水补给地下水, 则潜水等水位线标高向周围依次降低, 若地下水补给湖水, 则潜水等水位线标高向周围依次增高。

4．含水层沉积岩相
平原或盆地下伏潜水含水层中, 有时在一定范围存在着不同规模和不同厚度的湖相、河漫滩相的淤泥、粘土和亚粘土透镜体。

当地下水流经这些透镜体时, 便会产生绕流, 流线与等水位线均发生变形。

因此, 绘制潜水等水位线图前还必须收集第四系等厚线图、第四系钻孔剖面图等资料, 以便能够正确处理。

5．沉陷或塌陷构造
我国北方许多山麓平原地区下伏奥陶纪灰岩岩溶水, 上覆第四系松散层。

由于煤田开采强疏干, 使下伏石炭、奥陶系中岩溶溶洞呈负压。

常常在上覆第四系较薄处产生地面塌陷, 造成地表水和地下潜水通过塌陷天窗补给下面灰岩含水层。

因此, 地下潜水等水位线是以这些塌陷为中心呈漏斗状分布。

在沉积平原或盆地中, 由于多年过量开采深层地下水, 造成下伏承压含水层孔隙压缩和释压, 地面大面积发生缓慢沉降。

因而这些地区的地下潜水等水位线也发生改变, 与该沉降凹陷区形状基本一致, 潜水面呈降落漏斗状, 且越向中心潜水位埋深越大。

6．内插法
设两个己知水文地质观测孔为孔#
1和孔#
2
, 其水位标高值为H
1
和H
2
, 两水文
地质观测孔之间的距离为L, 绘潜水等水位线的孔#
x
点位于两个己知水文地质观测孔之间
的连线上, 且距孔
1的距离为l
1
, 水位标高为
h, 如图Ⅰ—1。

则由比例关系可得下式：
式中：L和l
1
距离可用直尺从投在地形底图Ⅰ—1 内插标高示意图
图上的两个己知水文地质观测孔之间距离和要绘潜水等水位线那一点孔#
x 距孔#
1
之间的距离量得。

最后, 在连潜水等水位线之前, 应找出全区地下水位的大致变化规律。

先勾绘资料多容易勾绘的线段, 然后加密并处理异常点。

绘完后还应详细检查, 对特殊地段孔连线进行反复斟酌处理, 使其尽量符合周围地下水流场规律。

四、松散沉积物水文地质剖面编制方法
1.将地形图上所标的剖面线与各地形等高线相交点按其标高值以适当比例分别投在该地形图下方对应的座标位置上(该座标垂向代表地形标高, 横向代表剖面线在平面上的沿伸长度)。

得到该剖面的地面起伏线。

2.将剖面线上或距离最近的代表性钻孔也分别投在该地形图下方座标内对应位置(若钻孔不在剖面线上, 可将其先投影到该剖面线上)。

然后以地面起伏线为起点根据钻孔揭露终孔深度按适当比例向下作延长线段, 表示剖面上孔深。

3.将各个钻孔在不同深度揭露的不同厚度的沉积层, 用规范要求的岩性符号按比例标在各钻孔从地面起伏线处向下延长的线段上。

沉积较薄无法标出的沉积层可将成因类型相同的进行合并处理或适当加大垂向标高比例表示, 但不得过分夸大使整个地形起伏失真。

4.根据地表形态、地表水流向、该剖面处地质构造特征用光滑曲线将成因类型和岩性相同的沉积层连接起来。

一般延伸方向应越向水流下游越低(除非其间有断层抬升或构造隆起), 中间连不起来的沉积层, 按尖灭或透镜体处理。

5.将各个钻孔揭露的地下潜水位标高值按上述相同比例标在各个钻孔的不同深度位置。

最后将各个钻孔水位用光滑虚线连接起来, 即编制出该水文地质剖面图。

五、潜水等水位线的判读
1.潜水位埋深
潜水位埋深是指潜水面到地表的距离。

在潜水等水位线图上, 除了利用井、孔上标注的孔口高程和潜水面高程数据之差计算外, 还可依据潜水等水位线和地形等高线相交点的两个标高差值得到。

在地下水露头处潜水位埋深为零。

2.潜水面分布特征
可依据上述绘制方法中介绍的各种条件下潜水等水位线分布的形态特征和标高值变化规律来进行辩别。

3.潜水与河水补排关系
可根据潜水面分布形态与河水面的高差进行判读。

当潜水面高于河水面时, 由于潜水渗流速率远远小于河水流速, 河水面处于水槽最底处, 地下潜水向河水排泄。

当河水面高于附近潜水面时, 由于河水下渗和向两侧渗透较慢, 河流上游来水较快, 故潜水面上凸呈长垣形状。

4.水文地质特征
依据上面绘制方法中介绍的各种水文地质边界条件决定潜水等水位线走向原理, 由潜水等水位线走向和分布形态, 可判断出该流场的隔水边界、透水边界、补给与排泄条件、甚至导水和不导水断层等。

由等水位线反映的地下水流汇集集中范围, 结合该处钻孔揭露的下伏含水层岩性、厚度和分布规模, 隔水层分布状况, 可初步圈出其富水区和确定供水井井位。

六、实习内容
1.根据表I—1资料, 在附图I—1上, 编制该地区潜水等水位线图(水位等高距2m, 取偶数)及潜水位埋藏深度图(间隔为0—2m, 2—4m, 4—
6m, >6m)。

2.在所绘的潜水等水位线图上, 用箭头标出AB、CD两处的潜水流向, 并计算其水力坡度近似值。

3.根据表I—2资料, 绘制I—I′水文地质剖面图(要求绘出潜水位流向)。

4.阅读所绘图件, 简要分析潜水面形状、埋藏特征与地形的关系; 潜水面坡度变化的原因, 以及潜水与河水的补排关系。

5.总结潜水等水位线图上所揭示的各种水文地质信息。