水文地质学 第7章 供水水文地质勘察1

供水水文地质勘察的目的 —为地下水源地设计与施工、地下水资源开发与保护提供必 要的水文地质资料。
地下水源的设计前提 —当地已经进行过勘察，且勘察资料满足设计要求。 —当地未进行过勘察，且水文地质条件复杂，需要设计人员
协助用水单位向勘察部分提出勘察要求。 —当地未进行过勘察，但有零散水文地质资料，且用水量
稳定流抽水试验
必需在试验之前测定天然水位。从井中连续观测三次的数据 均相同、或4h内相差不过2cm时，才可认为是天然水位。
试验开始阶段，井中动水位、出水量观测的时间间隔为5、 10、15、20、25、30min。以后，每隔30min或1h观测一次， 直至试验结束。
试验结束后，恢复水位的观测时间间隔为1、2、3、4、6、8、 10、15、20、25、30min；以后，每隔30min观测一次。
第二节 水文地质测绘
水文地质测绘的内容 —地质调查 —地貌、第四纪沉积物调查 —地下水露头的调查 —水文气象调查 —地下水化学调查 —地下水开发利用现状调查
水文地质测绘的新技术 —遥感技术：卫片、航片和红外成像 —核技术
第三节 水文地质物探
电阻率法 基本原理：依据岩石电阻率的不同来区分岩石种类的方法。
第一节 概 述
允许开采量的精度分为5级：A级、B级、C级、D级、E级
➢ E级——搜集资料，用经验的水文地质参数估算水资源量， 为预测资源量
➢ D级——通过小比例尺水文地质测绘，概略评价地下水资源 量，估算允许开采量，为推断资源量
➢ C级——一个水文年以上的地下水动态观测资料，群孔干扰 抽水试验，并建立和完善数学模型，预测水位、水量、水质 变化
s1=1.00m Q1= 4500m3/d s2=1.75m Q2= 7850m3/d
0
5000
s3=2.50m Q1=11250m3/d
1
试求含水层的渗透系数k。
2
据三次抽水试验的观测结果作Q－s
第二节 水文地质测绘
水文地质测绘的方法 工作方法： —野外填图（野外填图主要依靠观测点和观测线） 基本步骤： —合理布置观测路线：沿地质、地貌、水文地质条件变化 最大方向，以获得最佳的控制效果。 —正确地选择观测点：布置在地质、地貌、地下水变化最 大或具代表性地段。
※水文地质测绘的实质：通过具有代表性的观测点及其沿线 所观测的资料，分析研究地质、地貌、水文地质现象，并准 确地标记在地形、地质图上；按由点及线，有线及面的原则 最终完成区域水文地质测绘工作，并以图件和文字报告表示。
非稳定流抽水试验
抽水延续时间。一般按照s－lgt曲线，确定抽水延续时间：当 曲线出现拐点后趋于水平时，拐点对应的时间t0可以视为抽 水延续时间；若s－lgt曲线无拐点而呈直线连续下降，则抽水 延续时间应视试验目的而适当延长。然而，据经验，非稳定 流抽水延续时间无需太长。
试验中测量要求。为了绘制s－lgt曲线，试验初期阶段，应加 密观测，观测时间间隔为1、2、3、4、6、8、10、15、20、 25、30min；以后，每隔30min观测一次。
Q
观测孔 抽水孔
地下水流向 抽水孔
多孔抽水试验
观测孔
观测孔平行 或垂直地下 水流向布置
第四节 抽水试验
群孔干扰抽水试验——从两个或两个以上孔中同时抽水。可了 解区域水位下降与总开采量之间关系，并评价地下水的允许开 采量、合理确定最佳开采方案。
Q
Q
Q
群孔干扰抽水试验
第四节 抽水试验
开采性抽水试验——在枯水期进行，试验抽水量接近于实际 供水量。抽水持续时间，若下降漏斗能够达到稳定，则应抽 水一个月以上；若下降漏斗不能达到稳定，则应抽水至下一 补给期。可确定地下水的允许开采量、查清补给量、测定水 文地质参数等。
四极对称装置
A
M
N
B
在水文地质勘查中的应用 —覆盖层的厚度，隐伏的古河床和掩埋的洪积扇的位置 —断层、裂隙、岩脉的产状 —钻井的地质剖面 —地下水位、流向和渗透速度 —地下水的矿化度和咸水、淡水的分布 —永冻土层下限的埋藏深度等
第三节 水文地质物探
电测深法的原理及其应用 —就是在地表同一测点上，从小到大逐渐改变供电电极之间 的距离，进行视电阻率测量来研究地表到深部岩层的变化情 况。 —当增大供电电极极距时，电流流入地下的深度也越大，不 同深度处岩层的特性通过视电阻率反映出来，从而达了解地 层沿垂直方向的不变化
k
0.366
Qlg
R Ms
lg
r
0.366
Qlg R lg r M H h
——承压水完整井
0
Q
s或△h2
➢ 根据抽水试验的观测值，绘制的Q－s或Q－△h2关系曲线若为曲 线，说明井附近出现三维紊流的影响，应采用消除阻力法进行 修正。为此，需要继续绘制s/Q－Q或△h2/Q－Q关系曲线，若为 直线，则可用下式计算含水层渗透系数k。采用1/α代替式中Q/s 或Q/[H2－h2]。
—详细勘察阶段
主要任务是对拟建的地下供水水源地进行详细的水质与水 量评价且充分获得取水构筑物附近范围的水文地质资料，并理 定最佳的开采方案，为给水工程施工图设计提供必要的水文地 质资料。
第一节 概 述
地下水允许开采量的精度分级 —允许开采量是地下水供水设计的重要指标，也是供水 水文地质勘察的主要目的。 —允许开采量的精度随水文地质勘察阶段发展而不断提高。 —根据地下水的水文地质条件研究程度、动态观测时间长 短、计算数据与参数精度、计算方法与公式合理性、补给 保证程度等，按照由高到低，允许开采量的精度一般划分 为A、B、C、D、E等五个级别。
第二节 水文地质测绘
水文地质测绘的任务 —查明勘探区地质、地貌、水文、气象的基本特征； —确定含水层性质、地下水类型，划分含水层隔水层，选择 供水目的层； —阐明区内地下水的补给、径流、排泄，地下水动态关； —评价含水层的富水性，资源量及其开采条件； —初步阐明地下水化学特征及其形成条件，调查地下水污染。
第四节 抽水试验
单孔抽水试验——从一个孔中抽水，做1~3次水位下降。可 计算孔的出水量与水位下降之间关系、含水层的赋水量和 透水性。
Q
t1 t2 t3
单孔抽水试验
第四节 抽水试验
多孔抽水试验——从一个孔中抽水，并在抽水孔周围布置若 干个观测孔。除可计算含水层的水文地质参数之外，还能够 了解影响半径大小、降落漏斗形状及其扩展状况，合理确定 井距、地下水与地表水之间水力联系。
抽水井的出水量必需保持一致。
0
lgt0
0
lgt
lgt
s
s
裘布依单井稳定流公式在抽水试验中应用的若干要点
根据抽水试验的观测值，绘制的Q－s或Q－△h2关系曲线若为直 线，则可用下式直接计算含g R lg r 2H ss
0.733
Qlg
H
R lg 2 h2
r
——潜水完整井
抽水
抽水井构造
井室
过滤器
封闭物
填砾 吸水管
沉砂管
井壁
稳定流抽水试验
试验段应选择含水层中赋水性最好的层。多个含水层地区，应分层 做试验。只有当含水层很薄或不宜分层时，才将几个含水层并于一 体做混合试验。水质与流量差别较大的地区，应分层或分段试验。
同一个孔应进行三次水位降深的试验，并且三次水位下降的落程要 求均匀分配。每次水位下降的落程越大越好，最好接近或大于实际 开采的水位下降值。
电测剖面法 —保持供电电极距，并使得整个装置的相对位置固定不变 （即探测深度不变）的情况下，沿一定方向移动装置，所得 的测量数据反映了地层沿水平方向的变化规律。
高密度电法
神木县大雨沟、马镇、合河、石街上黄河河谷区地下水勘查
/article/show.asp?id=206
s1 s2 s3
S1=S0/3 S2=2S0/3 S3=S0
稳定流抽水试验
在各次水位下降的试验中，吸水管口的深度应相同。 在基岩中试验，水位下降的落程应由大到小，以利于井管附近
含水层中细小颗粒在第一次水位下降中即被冲洗且排出孔外。 在松散地层中试验，水位下降的落程应由小到大，以防孔壁坍 塌或堵塞过滤器。 抽水过程必需保持均匀性和连续性。井中动水位、出水量与时 间之间关系曲线只能在一定范围内波动，二者绝不能持续上升 或持续下降。 井中动水位、出水量均稳定后的抽水阶段称为稳定延续时间。 有一段稳定延续时间是保证试验质量的重要因素，由于井中动 水位、出水量均稳定后至下降漏斗完全稳定还需要一定时间— —稳定延续时间。
➢ B级——与C级相同，只不过B级强调大型复杂的水源地 ➢ A级——三年以上水源地连续开采地下水动态观测资料，群
孔干扰抽水试验，并建立和完善数学模型，预测水位、水量、 水质变化 ➢ 供水保证率：达到90%～97%。
第一节 概 述
供水水文地质勘察的方法
➢ 收集并研究既有资料。
包括基础地质资料、水文地质资料、第四纪地质与地貌资料、环境与灾 害地质资料、人文地质与地理资料、遥感地质资料、地球物理资料、地 球化学资料、同位素地质资料、农业与植被资料、地方病史资料等。
k
0.733lg
R
lg
r
H
Q 2
h
2
0.733lg
R
lg
r
Q h2
－潜水完整井
k 0.366 lg R lg r Q Ms
－承压完整井
0
Q s/Q或△h2/Q
△h2＝H2－h2
α
s或△h2
0
Q
抽水试验工程应用算例——裘布依公式计算范例
➢ 算例一：在某一承压含水层中进行抽水试验。含水层厚度为 27m，井的半径为0.18m，过滤器长度为27m，影响半径为 292m。试验观测结果如下。
第一节 概 述
勘察工作的内容 ——一般包括水文地质测绘、物探、钻探、抽水试验、地 下水动态观测等。