水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)類型分析

尹 哲

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000）

水文是針對地下水的研究，包括地下水的物理特性與化學(xué)組成成分，通過水文地質(zhì)特征的研究能夠直觀表現(xiàn)出勘查區(qū)的水文綜合條件，為后續(xù)工作的科學(xué)開展提供基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)。隨著近年來國家對于自然環(huán)境調(diào)研的深入，延展了對水文地質(zhì)特征的調(diào)研范圍[1]。在我國，針對水文地質(zhì)特征相關(guān)研究受到了有關(guān)部門的重點(diǎn)關(guān)注，因此相關(guān)文獻(xiàn)十分普遍，主要針對水文地質(zhì)特征進(jìn)行研究，能夠取得一定的研究成果。但由于部分區(qū)域由于受到地下水害的影響較大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直止步不前，針對水文地質(zhì)特征中地下水系統(tǒng)的研究普遍存在局限性。為了有效的降低水文地質(zhì)對環(huán)境保護(hù)的抑制作用，需要掌握地下水系統(tǒng)類型。但目前學(xué)術(shù)界針對地下水系統(tǒng)類型方面的研究可謂少之又少，僅有的文獻(xiàn)主要是針對具體地區(qū)的地下水系統(tǒng)類型加以分析，證明其研究存在很大的局限性，不能夠適用于廣泛的地下水系統(tǒng)類型劃分。基于此，本文提出水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)類型分析，在明確水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，分析地下水系統(tǒng)類型，致力于加大地下水系統(tǒng)的調(diào)研力度，合理的劃分地下水系統(tǒng)類型，全面落實(shí)水文地質(zhì)調(diào)查工作。

1 水文地質(zhì)特征

結(jié)合《防治水有關(guān)規(guī)定》等相關(guān)文件的實(shí)施，本文針對水文地質(zhì)中存在的5點(diǎn)主要特征加以詳細(xì)研究。水文地質(zhì)特征相關(guān)研究整體框架圖，如圖1所示。

圖1 水文地質(zhì)特征相關(guān)研究整體框架圖

結(jié)合圖1所示，本文通過以上5方面進(jìn)行細(xì)致研究，致力于確定水文地質(zhì)特征。具體內(nèi)容，如下文所述。

1.1 地下水位

在總結(jié)前人的水文地質(zhì)勘查資料的基礎(chǔ)上，分析地下水的變化情況。地下水位不是一成不變的，會隨著外界的影響而發(fā)生升降變化，可以通過鉆探的方式，確定地下水位的升降變化情況。以此為基礎(chǔ)，分析不同勘查區(qū)域的地下水的賦存狀態(tài)，初步推測出該研究區(qū)域的地下水位高度，由此得出，地下水的水位變化直接影響水文地質(zhì)勘查工作，做好地質(zhì)勘查準(zhǔn)備工作可以進(jìn)一步掌握其水文地質(zhì)特征。

1.2 地下水壓力

地下水壓力作為水文地質(zhì)的重要特征，作為一項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，能夠表明地下水所能夠承受的最大壓力。在本質(zhì)上來講，地下水壓力屬于地下水的內(nèi)力[2]。結(jié)合以往相關(guān)研究資料表明，影響地下水壓力最為關(guān)鍵的兩個參數(shù)即為地質(zhì)體的干重度以及地下水應(yīng)力，地質(zhì)體的干重度越高，地下水壓力越??；而地下水應(yīng)力越高，地下水壓力也會隨之升高。地下水壓力不同于普通的水壓力，是水文地質(zhì)特征中較為復(fù)雜的因素，勘查區(qū)水體流速也會在一定程度上影響地下水壓力，在判斷地下水壓力的過程中，一定要充分考慮到相關(guān)因素。一般情況下，在分析勘查區(qū)地下水壓力問題時，應(yīng)該遵循由淺入深的原則，從地表逐漸向深層地質(zhì)勘探，但勘探深度越深，也會提高地下水壓力分析的難度，對地下水的勘查精度也有了更高的要求。若沒有將地下水的壓力問題納入到勘查工作中，礦區(qū)地質(zhì)勘查區(qū)土體結(jié)構(gòu)勢必會受到一定的影響。明確地下水壓力的數(shù)值范圍，規(guī)避地質(zhì)勘查工作中多發(fā)的水文地質(zhì)問題。特別是對于水文地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜區(qū)域勘查，如果未及時發(fā)現(xiàn)潛在的地下水壓力問題，對地質(zhì)勘查工作人員人身安全造成一定威脅。另外，在此次研究中建議在測定地下水壓力工作中，可以配備相關(guān)的專業(yè)設(shè)備，通過對地下水水壓的全方面掌控，才能向更深的地層進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作，控制其危險性。

1.3 含水層厚度

含水層厚度作為水文地質(zhì)特征，能夠揭示地層中蘊(yùn)含的巖溶發(fā)育情況。由此可見，含水層厚度與巖溶發(fā)育兩者之間存在辯證關(guān)系，也就是說通過分析巖溶發(fā)育情況，能夠確定含水層厚度。本文選取巖溶率作為評價巖溶發(fā)育情況的指標(biāo)，此指標(biāo)可通過計(jì)算的方式得出。設(shè)巖溶率的計(jì)算表達(dá)式為e，則有公式（1）。

公式（1）中，k指的是鉆孔數(shù)量，m為實(shí)數(shù)；指的是鉆孔揭露的可巖溶厚度，單位為m。通過公式（1），計(jì)算得出巖溶率，巖溶率越高，證明含水層厚度越大，本文通過對水文地質(zhì)的細(xì)致研究，致力于確定含水層厚度，并選擇與之最匹配的水文地質(zhì)勘察方案。

1.4 導(dǎo)水能力

由于不同斷裂帶的形成方式不同，因此不同勘查區(qū)的水文地質(zhì)導(dǎo)水能力也必然有所區(qū)別。本文以導(dǎo)水系數(shù)作為衡量勘查區(qū)導(dǎo)水能力的重要指標(biāo)，通過單位水力梯度以其水流通量表示水文地質(zhì)的導(dǎo)水能力。但大部分勘查區(qū)地質(zhì)斷裂的表現(xiàn)形式基本一致，由于斷裂帶通常橫穿多層地質(zhì)，以此地質(zhì)填充規(guī)模差異性較大，造成水文地質(zhì)地層的導(dǎo)水能力不同。由此可見，地質(zhì)填充規(guī)模越大，整體巖層張性越強(qiáng)，勘查區(qū)綜合性導(dǎo)水能力越強(qiáng)。

1.5 地下水排泄與供應(yīng)條件

地下水排泄與供應(yīng)條件也是水文地質(zhì)特征之一，能夠反映出地下水失水的過程以及來水的過程[3]。另外地下水的水位持續(xù)上升也是受到大氣環(huán)境的影響。因進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作過程中勘查區(qū)地下水的流動方向與礦體傾斜方向相類似。超出水位方位的數(shù)量排泄到溝谷中，在地球化學(xué)特征的持續(xù)影響下，地下水位上漲是由于大氣講述的排泄與供應(yīng)，分析該研究區(qū)全年的平均降水情況、持續(xù)降水的時間，能夠得出地下水的實(shí)際供應(yīng)量。

2 地下水系統(tǒng)類型

根據(jù)上述分析的水文地質(zhì)特征，為了切實(shí)際的降低水文地質(zhì)調(diào)研工作難度，將從水文地質(zhì)水層的宏觀組合分析，按照地質(zhì)層由表層至深，從三個方面，開展地下水系統(tǒng)類型的詳細(xì)劃分。地下水系統(tǒng)類型總述表，如表1所示。

表1 地下水系統(tǒng)類型總述表

結(jié)合表1所示，為地下水系統(tǒng)類型總述表，下述將對以上3中地下水系統(tǒng)類型展開具體分析，詳見下文。

2.1 開放型地下水系統(tǒng)

開放型地下水系統(tǒng)構(gòu)成主要來水方向的特點(diǎn)，水位動態(tài)必須是高靈敏度，較高變幅、高水位，并具有一定的水力坡度。當(dāng)?shù)装逋凰偷V井排水后，此方向水位迅速下降，但很快又回升。如“三高”方向是一個水力坡度，則補(bǔ)給水源在北部“谷型”邊界末端，就是補(bǔ)給水源邊界；如“三高”方向不是一個水力坡度，但是連續(xù)的，則補(bǔ)給水源在水位等高線的變緩處。巖溶裂隙地下水呈帶狀分布 降壓漏斗向外擴(kuò)展的速度，反映出不同方向的巖石滲透性能與含水性大小，漏斗形狀反映出地下水的產(chǎn)狀。已揭示的情況說明，地下水主要呈帶狀分布，特別是沿?cái)嗔哑扑閹С仕茙罡患痆4]。通常情況下，大型礦區(qū)地質(zhì)層的夾凝灰質(zhì)砂巖作為其主要構(gòu)成。于此同時，地下水儲量大主要原因是大氣降水滲透到地下結(jié)果，礦山勘查區(qū)地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，所以處于礦山風(fēng)化帶上的地下水的補(bǔ)充方式主要為側(cè)面供給，部分?jǐn)嗔褞С霈F(xiàn)裂縫增大的情況，不同地層中的水資源的滲透為礦山地下水的循環(huán)提供了有利條件。

2.2 半封閉型地下水系統(tǒng)

半封閉型地下水系統(tǒng)構(gòu)成主要來水方向的特點(diǎn) 水位動態(tài)靈敏度小，水位高度大，水力坡度大，是巖石導(dǎo)水性差，同時又有些補(bǔ)給來源，但補(bǔ)給量不大。當(dāng)井下底板突水和排水后，此方向水位下降緩慢，變幅減小。水位動態(tài)靈敏度高，水位低平，水力坡度小，此方向是巖石導(dǎo)水性強(qiáng)，而補(bǔ)給量小之表現(xiàn)。當(dāng)井下底板突水和排水后，此方向水位迅速下降，并稍有回升。

2.3 封閉性地下水系統(tǒng)

封閉性地下水系統(tǒng)，地下水主要是直線補(bǔ)給邊界 當(dāng)灰?guī)r水位降低幅度不大，凈貯量開始消耗時，漏斗是不規(guī)則的多邊形。當(dāng)水位大幅降低，凈貯量得到消耗時，漏斗不斷向外擴(kuò)展，并顯示出直線補(bǔ)給輪廓，直線補(bǔ)給展現(xiàn)在時間上直線的終點(diǎn)，即地下水動水位的邊界點(diǎn)，展現(xiàn)在空間中的直線，正是突水?dāng)嗔哑扑閹У拇嬖??？辈閰^(qū)域的生態(tài)環(huán)境變化形態(tài)主要是根據(jù)涌水量進(jìn)行判斷的，在大氣降水的持續(xù)影響下礦區(qū)地質(zhì)勘查中發(fā)現(xiàn)地下水的總量有明顯增長，協(xié)助地質(zhì)劃分的同時也為地質(zhì)勘查工作的深入進(jìn)行帶來相應(yīng)問題。通過實(shí)地調(diào)查研究得出，勘查區(qū)內(nèi)部地段蝕變情況較為劇烈，主要表現(xiàn)為礦石綠化、金屬組合化等趨勢，蝕變能力越強(qiáng)，說明勘查區(qū)涌水活躍程度越高。

3 結(jié)束語

本文通過水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)類型分析，證明了分析在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)類型分析的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)水文地質(zhì)勘查中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對本次水文地質(zhì)特征及地下水系統(tǒng)類型分析結(jié)果，應(yīng)用到實(shí)例分析中，通過設(shè)計(jì)實(shí)例分析的方式，進(jìn)一步證明分析結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中的可信度。這一點(diǎn)，在未來針對此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。與此同時，還需要對水文地質(zhì)勘查方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以此為提高水文地質(zhì)勘查質(zhì)量提供建議。