地下水技术方法课件

第三章环境现状调查与评价第四节地下水环境现状调查与评价专题二、环境现状调查与评价四、地下水环境现状调查与评价（一）熟悉水文地质条件调查的主要内容和常用参数（导则、教材P103、P125）1. 水文地质条件调查的主要内容（此处参照导则原文）。

水文地质条件调查的主要内容包括以下十个方面：（1）气象、水文、土壤和植被状况。

（2）地层岩性、地质构造、地貌特征与矿产资源。

（3）包气带岩性、结构、厚度。

（4）含水层的岩性组成、厚度、渗透系数和富水程度；隔水层的岩性组成、厚度、渗透系数。

（5）地下水类型、地下水补给、径流和排泄条件。

（6）地下水水位、水质、水量、水温。

（7）泉的成因类型，出露位置、形成条件及泉水流量、水质、水温，开发利用情况。

（8）集中供水水源地和水源井的分布情况（包括开采层的成井的密度、水井结构、深度以及开采历史）。

（9）地下水现状监测井的深度、结构以及成井历史、使用功能。

（10）地下水背景值（或地下水污染对照值）。

2.常用的水文地质参数（P103）（1）孔隙度（P103）：①定义：是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。

也即是多孔体中所有孔隙的体积与总体积之比。

孔隙度是一个比值，可用小数或百分数表示。

②影响因素：孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。

③对地下水的影响：孔隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。

（2）有效孔隙度（P103）：由于多孔介质中并非所有孔隙都相互连通，把连通的孔隙体积与总体积之比称为有效孔隙度。

（3）渗透系数（又称水力传导系数）（P104）（P126）：①定义及表示方式：在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。

在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。

一般采用m/d或cm/s为单位。

②影响因素：影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于介质颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的黏滞性等。

在实际工作中，由于不同地区地下水的黏性差别并不大，在研究地下水流动规律时，常常可以忽略地下水的黏性，即认为渗透系数只与含水层介质的性质有关。

③对地下水的影响：岩石的透水性是指岩石允许水透过的能力。

渗透系数是表征岩石透水性的定量指标。

渗透系数越大，岩石透水性越强。

④如何确定：渗透系数通常可通过试验方法（包括实验室测定法和现场测定法）或经验估算法来确定。

（4）给水度（P103）（P125）：①定义：若使潜水地下水面下降，则下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的水，将因重力作用而下移并部分地从原先赋存的空隙中释出。

把地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积，称为给水度。

②影响因素：对于均质的松散岩石，给水度的大小与岩性、初始地下水位埋藏深度以及地下水位下降速率等因素有关。

③对地下水的影响：给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力的一个指标。

（5）贮水系数（P103）（P127）：①定义：承压含水层的贮水系数(S)是指其测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水的体积。

贮水系数是没有量纲的参数。

②分类：潜水含水层的贮水系数：潜水含水层的贮水系数包括两部分，一部分是含水层由于压力变化所释放（贮存）的弹性水量，二是水头变化一个单位时所疏干（贮存）含水层的重力水量，这一部分水量正好等于含水层的给水度，由于潜水含水层的弹性变形很小，近似可用给水度代替贮水系数。

承压含水层的贮水系数：等于其贮水率与含水层厚度之积，它所释放（或贮存）的水量完全是弹性水量，承压含水层的贮水系数也称为弹性贮水系数。

（6）水动力弥散系数（P127）：①定义：是表征在一定流速下，多孔介质对某种污染物质弥散能力的参数，它在宏观上反映了多孔介质中地下水流动过程和空隙结构特征对溶质运移过程的影响。

②分类：一般地说，水动力弥散系数包括机械弥散系数与分子扩散系数。

例题：1.渗透系数通常可通过（ ABD ）方法来确定。

A.实验室测定法B.经验估算法C.资料复用法D.现场测定法解析：渗透系数通常可通过试验方法（包括实验室测定法和现场测定法）或经验估算法来确定（二）熟悉地下水环境现状调查的方法（P105及导则原文）1.调查内容（详见导则）①水文地质条件调查②环境水文地质问题调查③地下水污染源调查④地下水环境现状监测⑤环境水文地质勘察与试验2.调查方法（P105）地下水由于其埋藏于地下，其调查方法要更复杂。

除需要采用一些地表水环境调查方法外，因地下水与地质环境关系密切，还要采用一些地质调查的技术方法。

最基本的调查方法有：地下水环境地面调查（又称水文地质测绘）、钻探、物探、野外试验、室内分析、检测、模拟试验及地下水动态均衡研究等。

随着现代科学技术的发展，不断产生新的地下水环境现状调查技术方法，包括航卫片解译技术、地理信息系统( GIS)技术、同位素技术、直接寻找地下水的物探方法及测定水文地质参数的技术方法等。

（三）了解环境水文地质试验的用途（P119及导则原文）环境水文地质实验是地下水环境现状调查中不可缺少的重要手段，许多水文地质资料皆需通过环境水文地质实验才能获得。

环境水文地质试验项目通常有抽水试验、注水试验、渗水试验、浸溶试验、土柱淋滤试验、弥散试验、流速试验（连通试验）、地下水含水层储能试验等。

1．抽水试验（1）定义：抽水试验是通过从钻孔或水井中抽水，定量评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作方法。

（2）目的、任务：①直接测定含水层的富水程度和评价井（孔）的出水能力；②确定含水层的导水系数、渗透系数、给水度、影响半径等水文地质参数；③可为取水工程设计提供所需的水文地质数据，并可根据水位降深和涌水量选择水泵型号；④通过抽水试验，可直接评价水源地的可（允许）开采量；流的抽水试验方法。

④进行抽水试验时，一般不必开凿专门的水位观测孔，但为提高所求参数的精度和了解抽水流场特征，应尽量用更多已有的水井作为试验的水位观测孔。

当已有观测孔不能满足要求时，则需开凿专门水位观测孔。

⑤在专门性地下水环境现状调查的详勘阶段，为获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数（如影响半径、井间干扰系数等）和水源地允许开采量（或矿区排水量）时，则须选用多孔干扰抽水试验。

当设计开采量（或排水量）远小于地下水补给时时，可选用稳定流的抽水试验方法；反之，则选用非稳定流的抽水试验方法。

2．渗水试验①目的：目的是测定包气带渗透性能及防污性能。

②定义：渗水试验是一种在野外现场测定包气带土层垂向渗透系数的简易方法，在研究大气降水、灌溉水、渠水等对地下水的补给时，常需要进行此种试验。

3．注水试验①目的：目的与抽水试验相同。

②当钻孔中地下水位埋藏很深或试验层透水不含水时，可用注水试验代替抽水试验，近似地测定该岩层的渗透系数。

在研究地下水人工补给或废水地下处置时，常需进行钻孔注水试验。

注水试验时可向井内定流量注水，抬高井中水位，待水位稳定并延续到一定时间后，可停止注水，观测恢复水位。

由于注水试验常常是在不具备抽水试验条件下进行的，故注水井在钻进结束后，一般都难以进行洗井（孔内无水或未准备洗井设备）。

因此，用注水试验方法求得的岩层渗透系数往往比抽水试验求得的值小得多。

4．浸溶试验目的是为了查明固体废弃物受雨水淋滤或在水中浸泡时，其中的有害成分转移到水中，对水体环境直接形成的污染或通过地层渗漏对地下水造成的间接影响。

5．土柱淋滤试验①目的：目的是模拟污水的渗入过程，研究污染物在包气带中的吸附、转化、自净机制，确定包气带的防护能力，为评价污水渗漏对地下水水质的影响提供依据。

②试验土柱应在评价场地有代表性的包气带地层中采取。

通过滤出水水质的测试，分析淋滤试验过程中污染物的迁移、累积等引起地下水水质变化的环境化学效应的机理。

③试剂的选取或配制，宜采取评价工程排放的污水做试剂。

对于取不到污水的拟建项目，可取生产工艺相同的同类工程污水替代，也可按设计提供的污水成分和浓度配制试剂。

如果试验目的是为了制定污水排放控制标准时，需要配制几种浓度的试剂分别进行试验。

6．弥散试验目的是研究污染物在地下水中运移时其浓度的时空变化规律，并通过试验获得进行地下水环境质量定量评价的弥散参数。

7．流速试验（连通试验）目的是查明地下水的运动途径、流速、地下河系的连通、延展与分布情况，地表水与地下水的转化关系，以及矿坑涌水的水源与通道等问题。

8．地下水含水层储能试验目的是获取地下水含水层温度场参数（如温度增温率、常温层深度、含水层及隔水层比热、热容量、导热系数等）和地下水质场参数（如水温、地下水物理特性、化学成分、电导率等）。

例题：1. 当只需要取得含水层渗透系数和涌水量时，一般多选用（ B ）试验。

A. 单孔抽水试验B. 稳定流抽水试验C. 非稳定流的抽水试验方法D. 多孔干扰抽水试验（四）熟悉环境水文地质问题调查的主要内容（导则原文）环境水文地质问题调查的主要内容包括：（1）原生环境水文地质问题：包括天然劣质水分布状况，以及由此引发的地方性疾病等环境问题。

（2）地下水开采过程中水质、水量、水位的变化情况，以及引起的环境水文地质问题。

（3）与地下水有关的其它人类活动情况调查，如保护区划分情况等。

例题：1.据《环境影响评价技术导则—地下水环境》，环境水文地质问题调查的主要内容包括( ABD )。

A.原生环境水文地质问题B.地下水开采过程中水质、水量、水位的变化情况，以及引起的环境水文地质问题C.次生环境地质问题D.与地下水有关的其它人类活动情况调查（五）了解包气带防污性能、含水层易污染特征的分析方法（P134）1.包气带防污性能（1）包气带：指地面以下、潜水面以上与大气相通的地带。

包气带是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带，它是岩颗粒、水、空气三者同时存在的一个复杂系统。

包气带具有吸收水分、保持水分和传递水分的能力。

包气带还是地表污染物渗入地下水的主要途径。

污染物在包气带中发生复杂的物理、化学和生物过程，包括机械过滤、溶解和沉淀、吸附和解吸、氧化和还原等物理化学过程；有机污染物在一定的温度、PH值和包气带中的微生物作用下，还可能发生生物降解作用。

包气带对污染物具有阻隔和消减作用，是地下水环境保护的一个重要屏障。

（2）包气带防护性能的概念包气带防护性能是指包气带的土壤、岩石、水、气系统抵御污染物污染地下水的能力。

分为固有和特殊防污染性能两种。

固有防污染性能是指在一定的地质条件和水文地质条件下，防止人类活动产生的各种污染物污染地下水的能力，它与包气带地质条件和包气带水文地质条件有关，与污染物性质无关。