专门水文地质学考试资料

'水文地质调査的任务水文地质调査的任务主要有4项：1、查明地下水的赋存条件2、查明地下水的运动特征3、查明地下水的动态特征4、查明地下水的水文地球化学特征当前进行水文地质调查常用的方法有六类：1、水文地质测绘（地下水资源地面调査）2、水文地质钻探3、水文地质物探4、水文地质（现场）试验5、地下水动态观测6、室内分析、鉴定、模拟试验和实验。新技术与新方法1、遥感技术（1）利用航片和卫片（2）利用红外测量2、同位素技术3、GIS技术（1）建立地下水数据库及模拟系统（2）识别含水层（3）进行地下水水质研究（4）进行地下水资源管理（5）编制水文地质图4、核磁共振技术一、水文地质调查工作的类型水文地质调查工作，按其目的、任务和调查方法的特点，可分为区域性水文地质调査和专门性水文地质调査两种类型。1、区域性水文地质调査小比例尺（一般小于1:10万），专门性水文地质调査一般要求大于1:5万水文地质条件复杂程度分类（1）水文地质条件简单水文地质特征：1）基岩岩层水平或倾角很缓，构造简单，岩性稳定均一，多为低山丘陵；2）第四系沉积物均匀分布，河谷、平原宽广；3）含水层埋藏浅，地下水的补给、径流、排泄条件清楚；4）水质类型较单一（2）水文地质条件中等水文地质特征：1）基岩褶皱和断裂变动明显，岩性岩相不稳定，地貌形态多样；2）第四系沉积物分布不均匀.有多级阶地且显示不清；3）含水层埋藏深浅不一，地下水形成条件较复杂，补给和边界条件不易查清;4）水质类型较复杂（3）水文地质条件复杂水文地质特征：1）基岩褶皱和断裂变动强烈，构造复杂，火成岩大量分布，岩相变化极大，地貌形态多且难鉴别；2）第四系沉积物分布错综复杂；3）含水层不稳定，其规模、补给和边界难以判定；4）水质类型复杂4、供水水源地需水量大小分级拟建供水水源地按需水量大小，可分为四级：1）特大型需水量＞15万m3/d 2）大型5万m3/d彡需水量＜15万m3/d3）中型1万m3/d彡需水量＜5万m3/d4）小型霈水量＜1万m3/d地质调査VI、地层岩性调査2、地质构造调查（1）基岩调查（岩石类型、可溶性、层厚和层序组合）（2）松散岩层调查（松散岩石粒径大小、磨圆度、分选性以及排列的调查；各类松散岩石的成因类型、厚度、物质来源及其分布规律）（3）地层调査（岩性作为地层划分的主要依据）性及充1、地层岩性调查2、地质构造调查（1）褶皱构造调查（褶皱的性质、规模及在平面和剖面上的展布特征，以及与地形的组合关系；主要含水层在摺皱构造中的部位，断层、裂隙发育特征及其对地下水富集的控制作用）（2）断层调查（富水断层、储水断层和无水断层；导水断层和阻水断层）（3）裂隙调查（裂隙的长度、宽度、产状、密度、连通填性质）泉的调查内容1）査明泉水出露的地质条件（特别是出露的地层层位和构造部位）、补给的含水层，确定泉的成因类型和出露的髙程；2）观测泉水的流量、涌势及其高度，水质和泉水的动态变化特征，现场测定泉的物理性质（包括水温、沉淀物、色、味及有无气体逸出等）和化学性质，采集水样进行水质分析；3）泉水的开发利用状况及居民长期饮用后的反映；4）对矿泉和温泉，还应査明其特殊组分、出露条件及与周围地下水的关系，并对其开发利用的可能性作出评价；5）每一个泉都要现场绘制泉水出露的水文地质平面和剖面图。水井（钻孔）调查的内容：1）调查和收集井（孔）的地质剖面和开凿时的水文地质观测记录资料；2）记录井（孔）所处的地理位置、地形、地貌、地质环境及其附近的卫生防护情况；3）测量井（孔）的水位埋深、井（孔）深、出水量、水温以及动态变化特征，采集水样进行水质分析；4）查明井（孔）的出水层位，补、径、排特征，使用年限，井（孔）结构及居民长期饮用后的反映；5）必要时还需对井（孔）进行抽水试验，以便确定井（孔）的出水量及水文地质参数。水文地质测绘的基本操作技术要求1、工作底图水文地质测绘的比例尺：（1）普查阶段宜为1:10万〜1:5万；（2）详查阶段宜为1:5万〜1:2.5万；（3）勘探阶段宜为1:1万或更大的比例尺2、观测路线与观测点 （1）观测路线水文地质测绘观测路线的布置原则是用最短的路线观察最多内容。具体如下：1）沿垂直岩层走向或岩浆岩体构造线走向；2）沿地貌形态变化显著方向；3）沿河谷、沟谷和地下水露头多的地带；4）沿含水层带走向。（2）观测点1）地层界线、断层线、褶皱轴线、岩浆岩与围岩接触带、标志层、典型露头和岩性岩相变化带等；（地质点）2）地貌分界线和自然地质现象发育处；（地貌点）3）井、泉、钻孔、矿井、坎儿井、地表坍陷、岩溶水点（如暗河出、入口）、落水洞、地下河和地表水体等。（水点）流量的测量1、堰测法当涌水量小于lOL/s时，用三角堰；大于lOL/s时，采用梯形堰或矩形堰测量（见图3-1）。测得堰口髙度（h）及堰口宽度b（单位为cm）,分别用下列公式计算：（1）三角堰:Q=0.0141h5/2（2）梯形堰：0=0.0186bh3/2（3）矩形堰:Q=0.018bh3/2水样采取野外测绘中采取水样必须遵守下列规则：（1）要从水面以下0.2〜0.5m处取样；（2）在停滞的水体或水中采取水样，应将死水抽去后，采取新鲜水样；采取河水水祥，应在水流较缓的地段采取；（3）在取祥前应将己洗净的水样瓶用所取之水仔细冲洗2〜3次；（4）取样时不宜把瓶装满，应留1〜2cm空隙；（5）取好水样应立即密封，用纱布将瓶口缠好，然后再用蜡封住；（6）取特殊要求水样时应加稳定剂另取一瓶水样，如分析水中侵蚀性CO2的含量时，则应另取一瓶水样加入大理石粉。水文地质钻探的特点1、水文地质钻孔的孔径大2、水文地质钻孔结构复杂，类型多样3、水文地质钻孔对冲洗液有特殊要求4、水文地质钻孔钻探工序复杂、观测项目多（考其中一条）水文地质钻孔的布置原则一、总原则（1）投入最小、信息最大的原则（2）重点与宏观控制的原则（3）当前与未来变化结合的原则具体原则（要求）1、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置2、以地下水资源评价为目的的钻孔布置3、以供水为目的的钻孔布置4、以排水为目的的钻孔布置5、钻孔的密度6、钻孔的代表性 一般原则1、布置钻孔时要考虑水文地质钻探的主要任务2、布置钻孔时要考虑“一孔多用”3、布置钻孔时要考虑其代表性和控制意义4、钻孔应布置成勘探线的形式不同水文地质条件地区的布置原则2、基岩区（1）碎屑岩地区布置在下列富水地段：①厚层砂岩、砾岩分布区的断裂破碎带；②摺皱轴迹方向剧变的外侧；③岩层倾角由陡变缓的偏缓地段；④背斜轴部及倾没端等构造变动显著的地段；⑤产状近于水平岩层的裂隙密集带和共轭裂隙的密集部位；⑥碎屑岩与火成岩岩脉或侵入体的接触带附近；⑦地下水的集中排泄带钻孔孔身结构的设计1、孔深2、钻孔结构及孔径3、过滤器4、孔斜5、止水6、回填与封堵在松散岩区，开孔多在450mm以上，终孔多在290mm以上；基岩区，开孔多在290mm以上，终孔多在180mm以上。变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。4、孔斜一般要求孔深小于lOOm时,孔斜不得超过1.5度,当孔深大于lOOm时，每增加lOOm孔斜不得超过1度，并要求每50m测一次孔斜，以检查是否符合设计要求。岩心观测1、岩心观测描述2、计算岩心采取率3、统计裂隙率及岩溶率4、采取岩样或土样5、准确划分含水层（段）水文地质观测1、冲洗液的观测2、孔中水位的观测3、钻孔涌水现象观测4、水温观测5、孔内现象观测6、取水样抽水试验的概念抽水试验是通过钻孔或水井抽水，定量评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验方法。抽水试验的目的和任务1、确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力；2、确定含水层及越流层的水文地质参数：渗透系数K、导水系数T、给水度U、弹性释水系数P*、导压系数a、弱透水层渗透系数K"、越流系数b、越流因素B等；3、确定降落漏斗的形状及影响范围；4、确定取水工程设计所需的水文地质数据，如单井出水量、单位出水量、井间干扰系数等；6、査明某些手段难以査明的水文地质条件：如地下水与地表水之间及不同含水层之间的水力联系，含水系统边界的性质及位置，地下水补给通道，强径流带位置等。抽水试验分类抽水试验主要分为单孔抽水试验、多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽 水试验。1、单孔抽水试验仅在一个试验孔中抽水，在其周围没有设置观测孔观测地下水位的抽水试验2、多孔抽水试验（带观测孔的单孔抽水试验）在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位的抽水试验。3、群孔干扰抽水试验在影响半径范围内，两个或两个以上钻孔同时进行的抽水试验。4、试验性开采抽水试验是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。抽水孔的布置要求具体要求：1、为查明区域水文地质条件，则抽水孔应布置在有控制意义的典型地段，采用单孔抽水试验；2、为解决某项供水任务，则抽水孔应布置在有供水意义的地段或在未来幵采井位置，采用群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验。3、为査明边界性质或评价径流补给量时，则抽水孔应布置在靠近边界的地方，以便能观测到边界两侧水位差异变化或查明边界两侧的水力联系程度，采用多孔抽水试验；4、为求取水文地质参数，抽水孔应远离含水层的透水和隔水边界，布置在含水层的导水及贮水性质、补给条件、厚度和岩性条件等有代表性的地方，采用多孔抽水试验5、在布置带观测孔的抽水孔时，要考虑尽量利用己有水井作为抽水时的水位观测孔；当无现存水位观测井时，应考虑附近有无布置水位观测井的条件；6、抽水孔附近不应有其它正在使用的生产水井或地下排水工程；7、抽水孔附近应有较好的排水条件，即抽出的水能无渗漏地排到抽水孔影响半径区以外，特别应注意抽水量很大的群孔抽水的排水问题；观测孔的数量、距离及深度每条观测线上，观测孔数量、距离及深度取决于试验的任务、精度要求和抽水类型。（1）观测孔的数量①对于稳定流抽水试验，若只为求参数，布置1个观测孔即可；如欲绘制降落漏斗形状，则每条观测线上需布置2-3个观测孔。②对于非稳定流抽水试验，如用s-lgt曲线计算水文地质参数，只需布置1个观测孔；如用s-lgr曲线计算参数，则每条观测线上需布3个观测孔。③对于确定水力联系及边界性质的抽水试验，观测孔不应少于2个。2）观测孔的距离及深度①观测孔与主孔距离，近主孔者小，远主孔者大，最远应能观测到明显水位下降。②为避开抽水孔附近三维流的影响，第一个观测孔距抽水孔的距离一般应大于含水层的厚度，如果含水层厚度小于10m,至少应大于10m;③最远观测孔视含水层渗透性和抽水降深而定，要求观测到的水位降深大于20cm。④相邻观测孔距离，应保证两孔的水位差大于20cm。⑤观测孔的深度一般要揭穿试验含水层，当试验含水层厚度较大时，应至少深入到含水层10〜15m。⑥各观测孔的过滤器，要安置在同一含水层同一深度上，各观测孔过滤器的长度宜相等。稳定流抽水试验技术要求 1、水位降深（1）对于富水性较差的含水层或非开采含水层，可只做一次最大降深的抽水试验;（2）对松散孔隙含水层，抽水三次水位降深的次序可由小到大逐次进行（正向抽水）;（3）对于裂隙和岩溶含水层，为了有利于裂隙和溶隙中充填的细粒物质（天然泥沙或钻进产生的岩粉）吸出，增加裂隙的导水性，抽水三次水位降深次序应由大到小逐次进行（反向抽水）。（4）抽水拭验的最大水位降深值（Smax）应按抽水设备能力尽可能大些：①潜水含水层，Smax=l/3—1/2潜水含水层厚度；②承压含水层，SmaxS承压含水层顶板以上的水头高度；③当进行三次不同水位降深抽水试验时，其余两次试验的水位降深，应分别等于最大水位降深值的1/3和2/3。④当抽水设备达不到上述要求时，要求Smax等于水泵的最大扬程（或吸程）即可，相邻两次水位降深之间的水头差值不应小于lm。地下水动态和均衡的概念1、地下水动态指表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等）随时间而变化的规律。2、地下水均衡指在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充（或流入）量与消耗（或流出）量之间的数量关系。地下水动态与均衡的关系（1）地下水均衡是导致地下水动态变化的原因；（2）地下水动态则是地下水均衡的外部表现，即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。地下水动态观测项目地下水动态观测项目主要包括水位、水温、水质、水量、水文及气象等因素。水文地质图系的种类一般包括四类图件：基础性图件、要素性（或单项地下水特征性）图件、综合性（或专门性）图件和应用性图件综合水文地质图是把区域水文地质调査中所获得的各种水文地质现象和资料，用各种代表符号的方式，反映在按一定比例尺缩小的图纸上所编制的一种具综合内容的地质•水文地质图件。综合水文地质图1、地层及构造特征2、地下水类型3、地下水天然露头和人工露头4、地表水系和地表水体5、与地下水有关的地貌现象6、地下水系统划分7、地下水化学特征8、地下水运动特征9、岩层富水程度10、剖面图及镶图地下水水质是指地下水中所含的物理成分、化学成分和生物成分所表现的综合特征。地下水水质指标则表示地下水中物质的种类、成分和数量，是衡量地下水水质的具体标准。成垢作用 水煮沸时，水中的一些离子、化合物相互作用而生成沉淀，附着在锅炉壁上形成锅垢,这种作用称为成垢作用。成垢作用评价1）按锅垢总量评价按锅垢总量对成垢作用进行评价时，水可分为：H0<125mg/L为锅垢很少的水；Ho=125〜250nig/L为锅垢较少的水； Ho=250〜500mg/L为锅垢较多的水；Ho>500mg/L为锅垢很多的水。按硬垢系数评价对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数（Kn）,即为软垢水；为软硬垢水;Kn=Hh/H0o当Kn<0.25时，Kn=0.25-0.5时,Kn>0.5时，为硬垢水。起泡作用（1）概念：指水在锅炉中煮沸时，在水面上产生大量气泡的作用。腐蚀作用（1）由于水中氢置换铁，使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是由炉中水温增高某些盐类水解而生成的。分解性侵蚀指酸性水溶滤氢氧化钙及侵蚀性CO2溶滤碳酸钙，使水泥分解破坏的作用。可分为一般酸性侵蚀和碳酸侵蚀两种。结晶性侵蚀又称硫酸盐侵蚀，是指水中的SO42•进入混凝土空隙，形成石膏和硫酸铝盐晶体。这些新化合物因结晶膨胀作用体积增大（例如石膏可增大1-2倍，硫酸铝盐可增大2.5倍），导致混凝土强度降低，以致破坏。分解结晶复合性侵蚀又称镁盐侵蚀，其侵蚀机理主要是水中弱盐基硫酸盐阳离子的侵蚀，即水中Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+>NH4+等与水泥发生反应使混凝土强度降低，甚至破坏。农田灌溉用水水质评价方法1、水质标准法2、钠吸附比值法3、灌溉系数法4、盐碱度法（1）盐害：主要指氯化钠和硫酸钠这两种盐分对农作物和土壤的危害（2）碱害：也称苏打害，主要是指碳酸钠和重碳酸钠对农作物和土壤的危害。（3）盐碱害：即盐害与碱害共存。当盐度大于10时，并有碱度存在时，即称为盐碱害。（4）综合危害：除盐害碱害外，水中的氧化钙，氧化镁等其他有害成分与盐害一起对农作物和土壤产生的危害，称为综合危害。地下水资源的分类1、补给量指天然状态或开采条件下，单位时间内，通过各种途径进入含水层（或含水系统）的水量。2、储存量指地下水在补给与排泄过程中，某一时间段内，在含水层（或含水系统）中储存的重力水体积。3、允许开采量允许开采量就是用合理的取水工程，能从含水系统或取水地段中取得出来，但不会引起一切不良后果的最大出水量。一元非线性相关步骤（1）作S-Q散点图；（2）求出待定系数A和B,建立方程；（3）求相关系数；（4）相关系数显著性检验；（5）预报精度，即求剩余标准差Ss或5Q;（6）外推预报 矿床充水：自然状态下矿体和围岩中赋存的地下水。矿坑涌水：采矿时流入矿坑的地下水。矿坑突水：超过矿坑正常排水能力的瞬时大量涌水。矿床充水条件(1)充水水源：能通过各种通道进入矿坑的水源。(2)充水通道：水源进入矿坑的途经。(3)充水强度影响因素：充水水源与充水通道是形成矿床充水的基本条件，其它各种因素只是通过对充水水源与充水通道的作用，影响矿井(坑)涌水量的大小。(4)矿床充水条件(因素)：充水水源、充水通道、充水强度影响因素的统称。充水水源的规模，充水通道的导水性以及导致采后发生变化的采矿因素，是矿床充水条件分析的重点。(5)充水条件分析1、类的划分根据矿床主要充水含水层的储水空间(空隙)特征，将充水矿床划分为三类：(1)第一类：以孔隙含水层充水为主的矿床，简称孔隙充水矿床；(2)第二类：以裂隙含水层充水为主的矿床，简称裂隙充水矿床；(3)第三类：以岩溶含水层充水为主的矿床，简称岩溶充水矿床。岩溶充水矿床又可按岩溶形态划分三个亚类：(1)第一亚类：为溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床，简称溶隙充水矿床；(2)第二亚类：以溶洞为主的岩溶充水矿床，简称溶洞充水矿床；(3)第三亚类：以暗河为主的岩溶充水矿床，简称暗河管道充水矿床。2、型(1)第一型：水文地质条件简单的矿床(2)第二型：水文地质条件中等的矿床(3)第三型：水文地质条件复杂的矿床矿坑涌水量预测的内容及要求(1)矿坑正常涌水量(2)矿坑最大涌水量(3)开拓井巷涌水量(4)疏干工程的排水量'