水文地質(zhì)勘察工作中地下水位變化及應(yīng)對措施探析

陳 蕾

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450045)

水文地質(zhì)勘察工作中地下水位變化及應(yīng)對措施探析

陳 蕾

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450045)

水文地質(zhì)勘察是巖土工程勘察的重要組成部分，在水文地質(zhì)勘察過程中會遇到各種地下水位變化方面的問題，本文對水文地質(zhì)勘察工作步驟進行詳細說明，并對勘察過程中地下水位的上升、下降及頻繁變化等影響水文地質(zhì)勘察因素進行分析，在此基礎(chǔ)上提出合理應(yīng)對措施。期望通過研究能提升對水文地質(zhì)勘察效率和質(zhì)量，確保水文地質(zhì)勘察工作能更好為工程建設(shè)服務(wù)。

水文地質(zhì)勘察；地下水；問題

水文地質(zhì)勘察是巖土工程勘察的重要組成部分之一，其勘察結(jié)果對工程建設(shè)具有指導(dǎo)作用。在水文地質(zhì)勘察作業(yè)過程中，常常會遇到各種類型的地下水問題，由此可能會對勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。為此，有必要對水文地質(zhì)勘察中的地下水問題進行分析，并采取有效的措施加以應(yīng)對。借此，本文就水文地質(zhì)勘察中地下水的問題及其應(yīng)對措施進行研究。

1 水文地質(zhì)勘察工作概況

在水文地質(zhì)勘察工作中，工作內(nèi)容不同，其采用的方法也有所不同。根據(jù)勘察目的和勘察對象的不同，可將水文地質(zhì)勘察劃分為以下類別：水資源來源地勘察；整體的水文地質(zhì)情況勘察；工程建設(shè)領(lǐng)域的水文地質(zhì)勘察；物化作用明顯區(qū)域的水文地質(zhì)勘察。從整體上來看，水文地質(zhì)勘察主要包括以下工作內(nèi)容：

1.1 水文地質(zhì)測繪

此項工作主要通過實地測量收集與地下水及其地質(zhì)現(xiàn)象相關(guān)的資料，用以查明地下水分布、地下水水質(zhì)、地下水流量、巖土含水性等情況。測繪范圍要根據(jù)水文地質(zhì)條件、工程項目特點進行確定，在測繪中收集該區(qū)域降水量、蒸發(fā)量、地下水補給、地下水位變化、地下水受污染情況、地下水賦存狀態(tài)等信息。

1.2 水文地質(zhì)鉆探

此項工作通過鉆探查明地下水的存在條件，掌握含水層的分布特點。根據(jù)鉆探獲取的信息資料，測定地下水流速、涌水量、補給關(guān)系、垂直分布、含水層層數(shù)、地層透水性等內(nèi)容，出具相應(yīng)物探成果報告。同時，通過勘探確定含水層的具體位置，其目的在于準(zhǔn)確尋找到地下水。

1.3 地下水觀測

此項工作是通過布設(shè)鉆探，長期觀測地下水位、水溫、水質(zhì)等信息，掌握水資源情況，為水文地質(zhì)評價提供可靠依據(jù)。在觀測過程中，要合理布置觀測點、線，以確保掌握地下水的動態(tài)情況。同時，建立起數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，將觀測信息及時輸入數(shù)據(jù)庫中。

1.4 實驗室分析

此項工作是將樣本帶到實驗室進行分析，主要包括水質(zhì)分析、同位素年齡測定等。同時，通過室內(nèi)試驗，還可測得滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、越流系數(shù)、毛細水上升高度等指標(biāo)。

1.5 編制報告和圖件

根據(jù)水文地質(zhì)勘察的任務(wù)和目的，編制綜合水文地質(zhì)圖、地下水埋深圖、地下水等水線圖等，用以如實反映勘察地區(qū)的水文地質(zhì)情況。

2 水文地質(zhì)勘察中的地下水位變化分析

2.1 水位上升問題

勘察區(qū)域范圍內(nèi)的地下水位是否能夠滿足工程建筑施工要求，是水文地質(zhì)勘察的重要任務(wù)之一。由于建筑施工易對水位造成影響，導(dǎo)致水庫、河流潛水位升高，所以必須加強水文地質(zhì)勘察工作。在實際工作中，常見的水位升高問題具體包括以下三種類型：一是受巖土自身力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的影響，若出現(xiàn)潛水位上升現(xiàn)象，則會影響建筑施工的安全性和穩(wěn)定性；二是潛水位升高會帶來河岸崩塌、斜坡滑坡等不良后果，嚴重影響巖體自身的穩(wěn)定性，進而作用于建筑物，動搖建筑物的根基；三是潛水位升高易滲透到建筑物地基中，降低巖土粘性，弱化地基強度，久而久之造成建筑物沉降變形，威脅建筑物安全。

2.2 水位下降問題

在水文地質(zhì)勘察工作中，經(jīng)常會發(fā)生地下水位下降問題，此類問題嚴重影響建筑物的安全性，具體表現(xiàn)為：其一，地下水位與建筑所在地的基巖土層密度有著直接關(guān)系，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r，會增大巖土層的承受壓力，加大巖土層的密度。在這種作用力下，易引發(fā)地面沉降問題，阻礙建筑施工開展；其二，地下水位下降會影響該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境平衡，造成干濕交替現(xiàn)象，若建筑需要深打木樁作為地基，則會在短時間內(nèi)對木樁造成侵蝕，使木樁慢慢腐爛；其三，石膏層、鈉鹽層帶有自然溶解性質(zhì)，若出現(xiàn)地下水位下降，則會使石膏層、鈉鹽層出現(xiàn)膨脹變形，導(dǎo)致巖土結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。嚴重時甚至?xí)l(fā)地裂問題，威脅到建筑物地基的穩(wěn)定性，致使地基出現(xiàn)偏移。

2.3 水位頻繁變化問題

地下水位升降過于頻繁也會影響到工程所在區(qū)域巖土的穩(wěn)定性。在地下水位變化過程中，周圍巖土體結(jié)構(gòu)會隨之發(fā)生一定變化，在膨脹收縮的反復(fù)作用下，易出現(xiàn)巖土體結(jié)構(gòu)變形，難以保證巖土體原有的穩(wěn)定性，甚至?xí)l(fā)地裂。若建筑工程位于此處，則會因該區(qū)域土質(zhì)喪失膠結(jié)物而造成土質(zhì)疏松，破壞整體的土質(zhì)緊密性結(jié)構(gòu)，威脅到建筑物地基的穩(wěn)固性，從而導(dǎo)致建筑工程承載力下降，降低基礎(chǔ)性工程施工質(zhì)量。為此，水文地質(zhì)勘察必須勘測水位變化情況，若發(fā)現(xiàn)水位變化頻繁，必須更改建筑施工方案，避免為日后施工埋下隱患。

3 應(yīng)對地下水位變化對策

3.1 合理運用水文地質(zhì)勘察方法

由于水文地質(zhì)勘察過程中常常會遇到各種地下水問題，為最大限度地降低地下水的影響，可在勘察作業(yè)中對如下方法進行合理運用：

3.1.1 測繪方法

該方法具體是指以一定比例尺的地質(zhì)圖作為底圖，據(jù)此對點線面進行觀測，并對觀測結(jié)果進行記錄，從而查明勘察區(qū)域范圍內(nèi)存在相關(guān)問題。當(dāng)勘察地區(qū)沒有可作為底圖的地質(zhì)圖時，可用地形圖替代。為進一步提升測繪效率及質(zhì)量，可對遙感影像加以充分利用，在對觀測路線進行布置時，應(yīng)滿足如下要求：觀測路線應(yīng)當(dāng)沿著含水層的走向進行布設(shè)，或是沿著地下水露頭較多的地帶進行布設(shè)。解決地下水問題時，可以1：50 000區(qū)域水文地質(zhì)資料作為基礎(chǔ)，將地質(zhì)界限轉(zhuǎn)繪到1：10 000地形圖上，并在測繪過程中同步完成地質(zhì)及水文地質(zhì)圖的測繪工作。為確保測繪質(zhì)量，并提高測繪作業(yè)效率，可采取穿越法與追索法相結(jié)合的方式開展作業(yè)，重點對勘察區(qū)域范圍的地質(zhì)界限、河流、泉點、巖溶等進行填繪，并對水文點的水溫及氣溫進行測量。

3.1.2 物探方法

這是一種較為先進的水文地質(zhì)勘察手段，在對該方法進行應(yīng)用時，應(yīng)對其適用性及針對性予以充分考慮，并盡可能采用多種方法相結(jié)合，勘探完畢后，可以鉆探對其結(jié)果進行驗證。目前，水文地質(zhì)勘察中物探方法種類較多，在含水巖組分布形態(tài)的勘察中，CSAMT聲控源音頻大地電磁測深是比較常用的一種，其技術(shù)原理如下：將大地視作為一個水平的介質(zhì)，其電磁場為垂直投射到地下的平面電磁波，由此可在地面對正交的電磁場分量進行觀測，通過測量可確定粗=出介質(zhì)的卡尼亞電阻率，該值越高、工頻越低，探測深度越大。在勘察區(qū)域內(nèi)，可垂直于斷裂構(gòu)造帶對探測剖面進行布設(shè)，由于地下水富集帶會因為巖性組合的差異，具有不同的電阻率，故此在某個測點從高到低逐步改變頻率進行探測，由此便可獲得該測點的電阻率測深曲線，借助軟件進行反演，并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造分析，便可確定出地下水富集區(qū)的位置。

3.1.3 測試方法

在水文地質(zhì)勘察中，測試是最為常用的一種方法，具體包括抽水試驗、壓水試驗、注水試驗、地下水流速測定等等。在上述測試方法中，應(yīng)用較為廣泛的是抽水試驗法，實際勘察作業(yè)中，可將抽水試驗段布設(shè)在富水性較好的水源地。當(dāng)孔眼需要布設(shè)在完整巖石抽水段上時，可采用裸孔，試驗中除對靜止水位、動態(tài)水位及涌水量進行觀測外，還應(yīng)對水溫進行測定。

3.2 建立合理規(guī)范的評價機制

在水文地質(zhì)勘察中，通過勘察要掌握地下水類型、地下水位、水位變化幅度、巖層滲透性、巖層強度、滲透系數(shù)，以及含水層與隔水層的分布結(jié)構(gòu)、厚度等方面的信息。為了保證水文地質(zhì)勘察工作質(zhì)量，要深入研究地下水的相關(guān)問題，制定完善的評價機制，明確水文地質(zhì)勘察評價內(nèi)容，指導(dǎo)和督促勘察工作的有效開展。在評價內(nèi)容中，要將地下水對巖土層與建筑的影響作為重點，根據(jù)評價結(jié)果提出相應(yīng)的處理方案，為建筑施工提供可靠的水文地質(zhì)資料。水文地質(zhì)勘察評價機制，還要結(jié)合工程設(shè)計和施工實際情況，綜合性地評價地下水的影響，以及對建筑穩(wěn)定性帶來的危害。同時，水文地質(zhì)勘察工作中對地下水位的評價內(nèi)容要不斷更新，通過勘察掌握地下水位變化情況，根據(jù)評價報告對地下水存在的問題提前制定預(yù)防方案，最大程度地降低地下水變化對工程建設(shè)帶來的影響。

3.3 依托信息化技術(shù)進行地下水分析

在水文地質(zhì)勘察中，做好地下水位變化的勘察與分析工作，對全面掌握工程地質(zhì)情況、保證工程施工質(zhì)量有著重要意義。在傳統(tǒng)的地下水分析中，分析結(jié)果易受到多種因素的影響，降低分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著信息技術(shù)在水文地質(zhì)勘察領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，技術(shù)人員應(yīng)充分依托信息技術(shù)，全面分析地下水位變化可能對該區(qū)域巖土層和工程建設(shè)帶來的影響，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在信息技術(shù)手段的支撐下，能夠提高水文地質(zhì)勘察資料的利用價值，為工程建設(shè)提供可靠的決策依據(jù)，進而促使水文地質(zhì)勘察為工程建設(shè)提供高質(zhì)量的服務(wù)，保障工程建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)。

4 結(jié)語

水文地質(zhì)勘察是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，由于勘察過程中涉及的內(nèi)容較多，一旦某個環(huán)節(jié)或是細節(jié)出現(xiàn)問題都可能對勘察質(zhì)量造成影響。在影響勘察結(jié)果準(zhǔn)確性的各類因素中，地下水的問題比較突出，為此，應(yīng)當(dāng)對地下水的問題原因進行分析，并采取合理可行的措施加以應(yīng)對，在確保水文地質(zhì)勘察工作順利進行基礎(chǔ)上，提升作業(yè)效率和質(zhì)量。在未來一段時期，應(yīng)當(dāng)加大對水文地質(zhì)勘察方法的研究力度，除對現(xiàn)有的方法進行改進和完善之外，還應(yīng)開發(fā)一些新的方法，使其能夠更好地為水文地質(zhì)資源勘察工作服務(wù)。

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2017-03-16

陳蕾(1984-)，女，山東煙臺人，工程師，主要從事水文地質(zhì)方面工作。

P641.5+4

B

1004-1184(2017)04-0185-02