现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用

【摘要】现代水文地质学是传统水文地质学随着社会的发展和科学技术进步而发展起来的学科,它包含了传统水文地质学的绝大部分内容和属性,所面对的问题由局部性的问题转向全局性的课题,由当前的问题转向长期的水资源可持续利用问题。它重视水资源的利用和人类活动对自然水环境的反馈效应,更多地是在传统理论基础和生产实践中,应用系统科学、环境科学、现代应用数学和计算机技术等新理论、新技术,找寻自然界水环境可持续发展的规律,进而提出实现人与自然和谐相处的服务体系。水文地质勘察在水资源日趋紧张的今天越来越重要，它关系到国计民生。文中已许昌市为例，简单介绍了遥感技术方法、地球物理测井法、核磁共振法这现代水文地质勘察方法的原理及在地下找水中的应用。同时也总结出各种方法适用于解决哪些具体问题，从而为今后水文地质勘察工作提供一些参考。

【关键词】水文地质，勘察方法，找水，综合运用

中图分类号：P331文献标识码： A 文章编号：

一、前言

伴随着现代科学技术的日新月异，水文地质勘察人员在工作中需继承和发展传统技术基础上，也要关注并结合新技术、新理论，这样才更有利于进行找水工作，才可以使找水技术不断的更新发展。目前，我国人均淡水资料拥有量不足2 200m3，世界排名109位，而30年后，人均淡水资源拥有量将不足1 700 m3。因此用现代的水文地质勘查方法来找水减缓各区域供水压力已成为当务之急。以下分别详细介绍了遥感技术勘察法、地球物理测井勘察法、地面核磁共振勘察法的工作原理及在水文地质勘察工作中的具体应用。

二、现代水文地质勘察方法在找水中的应用

随着我国经济的快速发展，我国总体而言，水资源的利用形式逐渐严峻，以许昌市为例，许昌市水资源严重短缺,人均水资源量仅204立方米,相当于全国人均水平的1/10。市区由于过量开采地下水,已形成面积达67 平方千米的水位下降漏斗漏斗中心水位埋深24.0m,且仍以每年1.5~2.0 m的速度下降,地面最大沉降量超过277 mm。为了满足城市居民生活和工农业生产用水需求,在许昌麦岭水源地综合运用现代水文地质勘察方法找水勘察,取得了多种地质信息,基本查清了供水目的层的埋藏条件、边界条件以及地下水动态特征。笔者将从下面几个方面简述现代水文地质勘察方法在找水中的应用。

1.物探和钻探

(一)物探。在水文地质调查的基础上,结合研究区的水文地质情况,采用对称四极电测深法对勘察区西部的补给断面进行探测,共做电测深点203个,电测深剖面8条;利用EH-4电导率成像系统,对勘察区西部、南部边界和北汝河河道进行了探测,共完成9条物探剖面, 96个物理点,剖面长度54.55km;对18眼探采结合井和4眼勘探井进行视电阻率和自然电位物探测井,划分地层,进行排管。通过这些工作,基本查明了西、南边界和北汝河河床的地层结构和含水层的分布规律,为拟建水源地的供水孔和布置钻探工程量提供了科学依据。

(二)钻探。根据遥感水文地质调查、物探资料,结合以往地质、水文地质资料,在补充分析勘察阶段成果的基础上布置钻探工作量。勘探施工勘探抽水孔4眼,进尺291.4 m;地质孔4眼,进尺362 m;观测孔12眼,进尺1 071.55 m;探采结合井18眼,进尺2 242.2 m。共施工勘探孔和探采结合井38眼,总进尺为3 967.15 m。根据物探、钻探工作分析,麦岭水源地第四系孔

隙含水层的形成和分布受北西向的茨沟—姜庄凹陷和襄城大断裂等构造控制。同时根据区域水文地质条件及水源地地层时代、岩性、成因及富水性,新近系湖积层及第四系下更新统冰水沉积层的富水性差,集中供水意义不大;中更新统埋藏型冲洪积卵砾石层颗粒粗,厚度大,富水性强,不易污染,是城市集中供水的理想水源地。

2.遥感技术在地下水资源勘察中应用

遥感技术即从远处探测、感知特体各事物的技术，它技术先进、探测范围大、信息量大，并可实施动态监测。遥感勘察方法就是在勘察区范围内进行的航空遥感勘察,它是一种采用展片和航片目视解释,结合野外验证与水文地质补充调查的水文地质勘察方法。遥感勘察方法可分为4种：热戏外监测法、水文地质遥感信息法、环境遥感信息分析法和遥感模型法。

（一）热红外监测法。热红外监测法主要就是用热红外波段的遥感图像资料，通过测定地面温度来确定地下水的存在。特别适应于干旱、半干旱地区的水资源的寻找。其工作原理是：地下水可在过毛细管作用、热传导作用及地表强烈蒸发作用下可导致干旱或半干旱地区的地表湿度和温度发生变化，从而导致冷热异常的现象，此现象便可在热红外遥感图像上显示出

来。利用红外遥感数据再配合一定的航片作为基本的遥感资料便可实施地下水资源的探测工作。

（二）水文地质遥感信息分析法。水文地质遥感信息分析法就是运用水文地质理论对从遥感图像获取的地层岩性、构造、水文等水文地质信息进行分析，从而确定有利的蓄水构造，判断地下水的贮存情况。

（三）环境遥感信息分析法。环境遥感信息分析法就是根据遥感图像上提取的与地下水有关的植被、湖泊、水系等环境因子与地下水的依存、制约关系来判断地下水系统的贮存情况。其工作原理是：在干旱区域，植被的生长状态因受到气候、性、地貌、水文地质条件等因素的制约，其中区域浅层地下水对植被的影响最大。地下水水水位埋深、矿化度、水化学类型控制着被群、植被覆盖度。可通过这些信息来判断地下水的排泄点(区)的水位埋深、矿化度和水化的学类型等相关信息。

（四）遥感模型法。

通过分析遥感图像得知与地下水密切关系的水文因素状况，并建立监测地下水位的定量评价模型，对地下水资源进行估测的方法叫遥感模型法，它是遥感与数学、模型学相结合的一种新的研究方法。此种方法主要用于评价地下水位分布状况。

3.地球物理测井方法

地球物理测井是物探方法的一种，主要是配合地质钻探对钻孔内的水文地质状况进行精确探测。地球物理测井方法是以严密的物理数学原理为基础，主要用于分析地下水的分布，判断地下水质量，探测岩溶洞，分析地层构造等。地球物理测井主要工作内容及工作原理如

下：

（一）正确地划分含水层并确定层位及厚度，研究它们之间的相互关系。

（二）对地下水进行地下水矿化度进行测量。地层水的矿化度越高，地层电阻率值越低

（三）判断裂隙及其泥质含量。裂隙存在的判断标准：声波时差较大，电阻率较小，密度偏低。如果裂隙存在，那么裂隙中填充的泥质越多，自然伽马测井值就越大。

（四）岩溶水勘察。裂隙层位可由声波曲线直接反映；当溶洞中含水时，自然伽马曲线幅值略低，以此来可判断其富水性；在岩溶、裂隙发育处，会出现井径扩大的现象，因此，岩溶裂隙发育程度也可用井径曲线来判断。

（五）划分钻孔地层岩性。根据不同岩石的密度，电阻率，波阻抗，孔隙度等参数的差异，并综合电阻率测井、声波测井、密度测井、中子孔隙度测井等资料就可以划分钻孔的岩性剖面。

4.地面核磁共振法

地面核磁共振法就是利用不同物质原子核特性差异产生的核磁共振效应，通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，来判断探测区地下水的分布情况。它是目前世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水层信息，勘探的深度小（目前最大勘探深度小于150m），适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理就是水中的氢核质子在地磁场的作用下，处在一定的能级上，再以具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发，这样原子核能级间就会产生跃迁即产生核磁共振。核磁共振信号的强弱或衰减的快慢直接与含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小相关，核磁共振信号的幅值越大，所探测区域内水含量就越丰富。从而，可以根据由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存状况，达到实现直接寻找地下水的目的。

地面核磁共振法属于直接找水法，在有效的勘探深度范围内，有水就有核磁共振信号显示，以此来探测各类型的地下水。主要用于探测其他物探方法难以寻找的地下水，主要应用在以下4个方面：黄土孔隙、裂隙水探测；寻找碎屑岩类浅层风化裂水和层间承压裂隙水；确定基岩裂隙带的富水性；判断灰岩区溶洞、裂隙含水或是泥质充填。

三、结束语

随着近年来科技的不断发展，以及勘探技术的不断提升，在继承了老一辈水文勘探人员的技术和知识后，新一代的工作者更要与时俱进，不断的研究并熟悉新的理论和技术，从而将新老结合，挖掘开拓出更加优良的勘探方法，从而方便找水工作，使得找水的相关技术得到不断的提升和发展。

参考文献：

[1]-张少勇，刘伟超，田慧娟，李倩倩 现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用[期刊论文] 《中州煤炭》 -2010年1期

[2]-邹慧峰 找水中现代水文地质勘察方法的综合应用[期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2011年12期

[3]-贤世荣 水文地质勘察方法在找水中的应用[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2011年20期

[4]-赵实 现代水文地质勘察方法在找水中的综合应用[期刊论文] 《技术与市场》 -2010年9期

[5]-刘方列 现代水文地质勘察找水方法探讨[期刊论文] 《科技与生活》 -2012年6期

[6]-孙继平 水文地质勘察方法在找水工作中的应用[期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2012年5期