水文地質調查在巖土勘察中的應用

伍 凱

（四川川邑礦業(yè)技術咨詢服務有限公司，四川 成都 610000）

水文地質調查（可簡稱為找水），是指對某地區(qū)范圍內地下水情況及其與自然地理和地質因素之間的關系進行調查與研究，和巖土工程勘察之間存在間接的聯(lián)系，能為巖土工程勘察中區(qū)域地下水情況的確定提供參考。

1 水文地質測繪

1.1 任務

水文地質測繪能解決以下幾方面問題：

（1）確定測區(qū)范圍內地下水屬于何種類型，以及不同類型地下水實際分布狀態(tài)和之間的聯(lián)系。

（2）確定測區(qū)范圍內分布的含水層及含水帶，并明確其埋藏條件，此外還能確定隔水層自身調整及分布情況[1]。

（3）確定測區(qū)范圍內地下水各項條件，包括補給、徑流與排泄。

（4）對測區(qū)范圍內含有的含水層進行富水性評價，初步判斷地下水資源儲量，并確定其化學特征和變化規(guī)律。

（5）明確不同構造對應的水文地質情況及特征。

（6）討論所有與地下水有直接或間接關系的其它環(huán)境地質問題。

1.2 內容

為順利完成以上各項任務，在水文地質測繪工作中，需做好以下幾方面內容：

（1）對基巖開展地質調查。

（2）對測區(qū)范圍內的地貌和第四級開展地質調查。

（3）對區(qū)域內地下水露頭進行調查。

（4）對區(qū)域內地表水體進行調查。

（5）對區(qū)域內地表植物，尤其是對地下水有指示作用的植物進行調查。

（6）對區(qū)域內所有和地下水有關的其它地質狀況進行調查。

由此可見，水文地質測繪實際上是一項綜合性調查工作。

1.3 方法

1.3.1 準備工作

（1）對測繪區(qū)范圍內所有地質資料進行收集和簡單的熟悉，包括自然地理、地貌、地質和水文地質等。

（2）計算不同工作的實際工作量，并對測繪的路線及測點進行合理安排。

（3）解譯航、衛(wèi)片。

（4）通過現(xiàn)場踏勘確定各地層的層序及具體標志層。

（5）按照相關規(guī)范進行各項技術要求、工作規(guī)程及成果標準等的制定，同時編制完善的規(guī)章制度。

1.3.2 野外工作

（1）實測剖面：首先將地層的層序、基本巖性及不同地層的厚度和之間的接觸關系查明，并確定標志層；然后對巖石內空隙等和水文地質有關的內容進行檢測。剖面應按照以下原則進行布置：選擇代表性良好的地段，且宜沿著地層的傾向進行布置[2]。

（2）觀測點布置：所有測點的觀測都必須仔細，同時要保證描述的全面性、測量準確性及繪圖清晰性。一般情況下，觀測點主要可分成下列三類：一是地質點；二是地貌點；三是水文地質點（以下簡稱水點）。

觀測點布置基本原則：在布置觀測點的過程中，應嚴格遵循以下各項原則。

對于地質點，應布置在以下區(qū)域：①地層界面；②斷裂帶；③褶皺變化較為劇烈的地方；④裂隙；⑤巖溶發(fā)育區(qū)。對于地貌點，應布置在以下區(qū)域：①地形控制點；②地貌產生原因的主要控制點；③地貌分界線。對于水點，應布置在以下區(qū)域：①泉點；②井點；③鉆孔；④地表水體；⑤滲漏點。

觀測線布置基本原則：在布置觀測線的過程中，應嚴格遵循以下各項原則。

基巖區(qū)中，當比例尺較小時，觀測線應按照與地層和斷層走向保持垂直的原則布置，而當比例尺較大時，可采用沿層追索的方法。松散層中，觀測線按照與河路走向保持垂直的原則布置，此外也可以按照與地貌分界線保持垂直的原則布置。山前傾斜平原區(qū)中，沿地表上傾斜最大的方向布置觀測線[3]。

除此之外，在布置觀測線的過程中，還應對以下幾點引起重視：其一，觀測線應從含水層補給區(qū)開始延伸到排水區(qū)；其二，觀測線的布置應能看到很多水點，如泉點、井點、鉆孔和地表水體；其三，觀測線范圍內應有很多地質露頭。

（3）輕型勘探與抽水：為確定斷層具體位置，并找出裂隙或巖溶等特殊地質的發(fā)育情況和位置，通常還需要進行探坑、探槽及淺鉆等的布置；此外，為確定含水層自身富水性及各項水文地質參數(shù)，還需要進行抽水試驗。當需要確定松散層實際厚度時，還要做好物探布置。

（4）工作匯總：在野外測繪工作中，基本每天都要檢查當天的工作記錄及各類圖件，然后從中總結得出規(guī)律性認識，另外還要對第二天需要完成的工作進行合理安排[4]。

1.3.3 室內工作

室內工作的主要目的為編制測繪成果，對得到的所有資料進行整理與分析，使提供高質量報告及成果的重要階段。室內工作的內容為：

（1）對野外工作獲得的所有原始資料進行檢查核實，如果發(fā)現(xiàn)問題，則立即返回現(xiàn)場進行必要的補充。

（2）完成實驗室各項工作，如試樣分析、實驗與鑒定。

（3）在圖件報告編制之前，應先明確其需要遵循的原則。

（4）按照之前確立的原則進行圖件編制，并編寫相應的文字報告。

（5）按照相關規(guī)定對編制的報告進行評審，然后按照專業(yè)評審意見進行相應的修改或補充[5]。

（6）按照要求進行資料存檔。

2 地下水露頭調查

為尋找并認識區(qū)域地下水，調查測區(qū)范圍內地下水露頭是一種直接可靠且行之有效的方法，在整個測繪工作中也是一項核心工作。對于地下水露頭，主要有以下兩種類型：一是天然露頭，如泉水、地下水的溢出帶、沼澤濕地、暗河出口與巖溶洞穴；二是人工露頭，如水井、鉆孔、礦山開采時開挖的井巷和各類地下開挖工程。根據(jù)實際調查工作經驗，以水井或鉆孔及泉的使用較多。

2.1 泉水調查

泉水作為地下水主要天然露頭，其出流說明區(qū)域內存在地下水。對泉水進行調查時，需完成以下幾方面內容：

（1）確定泉水出露位置地質條件，尤其是地層層位與構造部位，明確包含補給含水層和泉水產生原因及出露實際高程等在內的特征。

（2）對泉水流量、水質情況和動態(tài)特征進行觀測，在現(xiàn)場對泉水各項物理特性進行測定，包括泉水的溫度、顏色、氣味、是否存在沉淀物和氣體逸出。

（3）掌握泉水實際開發(fā)利用情況，以及居民長期飲用泉水后的反饋。

（4）對于泉水溫度，在分析以上各項內容的前提下，確定特殊的組分與出露條件，以及和周圍地下水之間的關系，同時還應針對是否具備開發(fā)利用條件給出綜合評價。

根據(jù)泉水實際出露條件與泉水的補給水源，可以為含水層層位確定提供很大的幫助。結合泉水出露標高，還能確定區(qū)域地下水資源的實際埋藏條件。根據(jù)泉水的水質、流量和動態(tài)變化，能評價含水層自身富水性，并掌握動態(tài)變化情況與遵循的規(guī)律，同時還能確定含水層屬于承壓水還屬于潛水。另外，通過對泉水出露條件深入分析，還能對地質條件及水文地質條件等予以判別，包括確定是否存在構造界面和斷層等[6]。

在研究泉水的過程中，可按照泉水流量對應的不穩(wěn)定系數(shù)將泉水分成不同的類型，以此對泉水補給情況進行判斷。對于，泉水不穩(wěn)定系數(shù)，實際上就是年最小流量和年最大流量之比。當不穩(wěn)定系數(shù)為1時，則泉水極穩(wěn)定；當不穩(wěn)定系數(shù)在0.5～1.0范圍內時，則泉水穩(wěn)定；當不穩(wěn)定系數(shù)在0.1～0.5范圍內時，則泉水變化；當不穩(wěn)定系數(shù)在0.03～0.10范圍內時，則泉水變化較大；當怒穩(wěn)定系數(shù)小于0.03時，則泉水極不穩(wěn)定。

對比較大的泉而言，引起水量豐富且水質良好，大多處在動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，所以可用作供水水源；對礦泉與溫泉而言，要在分析確定其產生原因、化學成分和水溫的基礎上，通過進一步的調查確定對人體是否有害，并確定熱能的實際利用情況。

2.2 水井（鉆孔）調查

在實際測繪工作中，對水井進行調查具有比泉水調查更大的現(xiàn)實意義，通過調查水井，能為之后含水層埋藏深度及厚度、出水段巖性及構造等的確定提供很大幫助，還能反映出含水層屬于何種類型；另外，還能幫助相關人員確定含水層自身富水性等特征[7]。

其主要工作內容包括：

（1）對水井或鉆孔對應的地質剖面及開鑿過程中發(fā)現(xiàn)的水文地質進行調查，做好觀測與記錄。

（2）對水井或鉆孔位置的地形地貌與地質環(huán)境進行記錄，并明確周圍衛(wèi)生防護狀況。

（3）對水井或鉆孔內水位的深度、實際出水量、水質和溫度等進行準確測量。

（4）確定水井或鉆孔內出水層位及補充、徑流和排水方面的特征，同時還要掌握其使用年限及結構。

此外，無論泉水或水井調查，都要進行水樣的制備，以通過試驗確定水的化學成分，必要時還應在鉆孔或水井當中開展抽水試驗，以得到所有相關參數(shù)，為之后的評價提供可靠參考。

3 地表水調查

地表水與地下水是自然界中兩個主要水循環(huán)系統(tǒng)，這兩者既獨立存在又彼此聯(lián)系、轉化。在掌握了二者轉化關系后，方可評價區(qū)域內資源量，防止發(fā)生重復或夸大，確定水質產生與導致污染的具體原因，進而制定有效的環(huán)保措施與資源開發(fā)規(guī)劃。

對于地表水調查，需在查明包含地表水體類型及其分布情況等在內的基本內容后，做好下列幾個方面的深入調查：

（1）確定地下水和分布在周圍的地下水之間在時空上發(fā)生的變化。

（2）對地下水流速與流量進行觀測，確定地表水和地下水之間在數(shù)量上的轉化關系，并在各段上下游對地表水的流量進行測定[8]。

（3）根據(jù)之前調查得到的巖性和水位等成果，確定地下水與地表水的補充和排泄形式。

（4）對地表水和地下水自身物理性質及化學成分進行分析與對比，并確定兩者水質特征是否存在變化關系。

（5）通過調查確定地表水含沙量或含泥量，必要時確定河床的淤積情況與侵蝕速度。

（6）對地表水實際開發(fā)利用情況進行分析研究，以掌握未來的遠景規(guī)劃。

植物的生長和水有直接關系，一些植物在空間上的分布也能在側面反映出區(qū)域地下水。比如，在一些比較干旱的地區(qū)，若生長有喜水植物，則說明這個地區(qū)含有地下水；而在鹽堿化地區(qū)中，則可結合植物分帶情況對土壤自身鹽堿化程度進行綜合判斷。

4 結語

綜上所述，在巖土工程勘察的查明區(qū)域內低吸水類型、水質、埋深、分布和變化任務中，需通過水文地質調查來完成，而且水文地質調查（測繪）也有其自己的任務和內容，無論是對巖土工程勘察還是確定地區(qū)地下水狀況，以及地下水和自然地理之間的關系都有重要作用與意義。相關工作人員應按照以上要求和方法操作，以保證調查成果的準確性。