地質(zhì)災害預防中地下水資源勘察技術的應用

康祿榮

（青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，西寧 810000）

1 引言

我國幅員遼闊，不同區(qū)域之間地質(zhì)條件差異較大，滑坡、泥石流等不同地質(zhì)災害時有發(fā)生。分析地質(zhì)災害需要重視水文地質(zhì)條件，在分析地下水資源勘查結果的基礎上，提出地質(zhì)災害預防的策略與方案。因此，地質(zhì)災害預防工作中，對地下水資源勘察技術的應用進行分析具有重要的理論與實踐價值。

2 水文地質(zhì)勘查的價值

地下水勘查的價值主要表現(xiàn)為：（1）地下水勘查是地質(zhì)勘測的重要組成部分，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)之間存在一定聯(lián)動性，二者相互制約。通過地下水勘查工作的順利開展，能確保地質(zhì)勘測結果的可靠性與全面性[1]。（2）地下水與巖土體相互作用，尤其是一部分地質(zhì)復雜的區(qū)域，對地下水進行詳細的勘查可以了解巖層變化，為地質(zhì)災害防控提供參考。

3 影響地下水資源勘查的因素

3.1 地質(zhì)狀況

我國幅員遼闊，在不同的地區(qū)進行水資源勘查時，遇到的地質(zhì)情況各不相同，所以，在水資源勘查中，地質(zhì)狀況（包括巖層發(fā)育程度、裂隙分布、結構特點等）是重要影響因素。

3.2 自然環(huán)境

水資源勘查中會受到自然環(huán)境的影響，如地形狀況、降水狀況等，會使地下水位發(fā)生變化，進而影響水資源勘查工作的開展。所以，在水資源勘查期間要關注自然環(huán)境，確?？辈楣ぷ鞯捻樌_展[2]。

4 地質(zhì)災害預防中地下水資源勘察技術應用

4.1 地下水位測定技術

地下水位測定要注意兩個要點：（1）對多層含水層進行測定，需做好止水措施；（2）在測定靜止水位期間，需針對含水層的滲透性對地下水位的穩(wěn)定時間進行確定。

分層止水采用的方式為錐形止水器坐封止水。成孔時，使用鉆鋌加壓的方式成孔，按照成孔孔徑確定鉆頭，一般選擇φ152 mm 與φ245 mm 的組合剛齒輪鉆頭，這樣能對回轉扭矩予以控制，鉆進速度更快。鉆進采取正循環(huán)減壓回鉆，合理控制鉆孔垂直度，使偏差在1°以內(nèi)[3]。首先，使用245 mm 鉆頭鉆進，在鉆到設計止水位后，更換為152 mm 鉆頭繼續(xù)鉆進，將含水層鉆穿厚替漿成孔。同時要對泥漿進行有效控制，成孔時按照項目特征及場地地層巖性采用原土造漿的泥漿液。

測定靜止水位時，可以使用微水試驗（Slug 試驗），該方法可以根據(jù)勘察現(xiàn)場的水文地質(zhì)參數(shù)計算水位。Slug 試驗方法所使用的模型為Hvoreslev，相關參數(shù)可以使用直線圖解法求出，計算采用式（1）、式（2）：

式中，H（t）為鉆孔中的水頭變化量；H0為鉆孔孔管套半徑；Re為斯格拉實驗的影響半徑；rW為過濾管半徑；T0為滯后時間。

4.2 水文地質(zhì)參數(shù)

水文地質(zhì)參數(shù)主要有滲透系數(shù)、導水系數(shù)、給水度等，具體見表1。

表1 水文地質(zhì)參數(shù)

首先，根據(jù)式（3）確定越流補給量：

式中，E為越流補給量；H為承壓水頭測壓水位；Δt為計算時段。K′為含水層頂（底）板弱透水層的垂直滲透系數(shù)；m′為含水層的厚度；h為計算含水層的水位或開采漏斗的平均水位。

4.3 流動測定技術

K

r

B

t

r

c

測定地下水流動情況時，需對多項參數(shù)予以確定，有流向、流速與流量3 個指標。測定時，需分別采用不同的方法。

4.3.1 流向測定

使用幾何方法對流向進行確定，測量點至少為3 個，呈三角形分布。按照巖土的滲透性、地形坡度等確定測點間距，間距一般為50～100 m。首先，對3 個測孔進行測量，可以分別測出地下水位[4]。水位最高的測孔與最低的測孔可以使用直線連接，與第三個測孔的水位相同的點的位置需標出。連接第三個側孔與標出的位置，確定為地下水等水位線。地下水的流向可以通過地下水的流向、等水位線方向、地下水位高低綜合判斷。

4.3.2 流速測定

采用充電法測定地下水流的速度，使用DUK-2 測量儀器。確定鉆孔為測量中心，逐漸向四周輻射，測線布置要以斜上方角度為依據(jù)，每條測線測量電極距離要均等一致。電極測量含水層位置時，要求電極B 需在鉆孔的180 m 附近放置，與鉆孔的距離需控制在1 500 m 以上[5]。

4.3.3 流量測定

在地下水資源的綜合評價中，流量是十分重要的參數(shù)，可以采用曲線分割法對地下水的流量進行測定。在達西定律理論中，地下水在土壤中的流動不會受到水深的限制，但會受到坡度的影響。假設地下蓄水區(qū)域為一個地下水庫，這樣地下水庫在洪水退水段沒有入流，地下水庫的流量通過式（5）計算：

式中，S為地下水庫蓄水量；G為地下水庫流量；K為具有時間量綱的蓄量系數(shù)。

4.4 抽水與壓水試驗

4.4.1 抽水試驗

抽水試驗的理論基礎為地下水井流理論，在井孔中抽水觀察，確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，對含水層的富水性及一些水文地質(zhì)條件進行判斷。抽水試驗中所使用的實驗儀器設備有過濾器、離心泵、空壓機等。采用電測水位計對水位進行觀測，水位較淺時，可以使用浮標水位計。抽水實驗成孔應采用清水鉆孔以及泥漿護壁鉆孔工藝，做好洗井工作。根據(jù)現(xiàn)場抽水場地情況，在排水過程中要確定好排水方向與距離。抽水實驗過程中要對抽水孔的用水量、觀測孔的動水位等進行觀測與記錄。通過抽水實驗可以得到滲透系數(shù)、影響半徑這兩水文地質(zhì)信息。

4.4.2 壓水試驗

壓水實驗能對巖石層的堅固性與穩(wěn)定性進行了解，分析地形是否會對工程項目產(chǎn)生影響。壓水實驗的主要目的是分析地質(zhì)特點、地形地勢等是否會對水資源勘察工程產(chǎn)生影響，為水資源勘察工作的開展提供精準的數(shù)據(jù)信息。實驗采用分段壓水法，鉆孔壓水實驗應隨鉆孔的加深自上而下用單栓塞分段隔離進行，單獨對巖石完整、孔壁穩(wěn)定的孔段進行試驗。使用壓力表或者壓力傳感器測壓，地下水位流量使用自動記錄儀測量。通過試驗可以得到巖體滲透系數(shù)K，并通過對p-Q（穩(wěn)定徑流-非穩(wěn)定徑流）曲線等內(nèi)容進行分析，對當?shù)氐刭|(zhì)條件與水文條件進行確定，為工程施工開展提供條件。

5 結語

地質(zhì)災害預防中，地下水資源勘察技術的應用具有重要意義，為確保地下水資源勘察效果，為地質(zhì)災害預防提供可靠支持，要針對實際情況采取更加有效的手段進行地下水資源勘察。同時，也要計算好各項參數(shù)，保證參數(shù)計算的精準性，為地質(zhì)災害預防提供可靠參考。