地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防中地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用

康祿榮

（青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，西寧 810000）

1 引言

我國(guó)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(zāi)害時(shí)有發(fā)生。分析地質(zhì)災(zāi)害需要重視水文地質(zhì)條件，在分析地下水資源勘查結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的策略與方案。因此，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防工作中，對(duì)地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要的理論與實(shí)踐價(jià)值。

2 水文地質(zhì)勘查的價(jià)值

地下水勘查的價(jià)值主要表現(xiàn)為：（1）地下水勘查是地質(zhì)勘測(cè)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(dòng)性，二者相互制約。通過(guò)地下水勘查工作的順利開(kāi)展，能確保地質(zhì)勘測(cè)結(jié)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(fù)雜的區(qū)域，對(duì)地下水進(jìn)行詳細(xì)的勘查可以了解巖層變化，為地質(zhì)災(zāi)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(guó)幅員遼闊，在不同的地區(qū)進(jìn)行水資源勘查時(shí)，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(jié)構(gòu)特點(diǎn)等）是重要影響因素。

3.2 自然環(huán)境

水資源勘查中會(huì)受到自然環(huán)境的影響，如地形狀況、降水狀況等，會(huì)使地下水位發(fā)生變化，進(jìn)而影響水資源勘查工作的開(kāi)展。所以，在水資源勘查期間要關(guān)注自然環(huán)境，確保勘查工作的順利開(kāi)展[2]。

4 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防中地下水資源勘察技術(shù)應(yīng)用

4.1 地下水位測(cè)定技術(shù)

地下水位測(cè)定要注意兩個(gè)要點(diǎn)：（1）對(duì)多層含水層進(jìn)行測(cè)定，需做好止水措施；（2）在測(cè)定靜止水位期間，需針對(duì)含水層的滲透性對(duì)地下水位的穩(wěn)定時(shí)間進(jìn)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(shí)，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(duì)回轉(zhuǎn)扭矩予以控制，鉆進(jìn)速度更快。鉆進(jìn)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(jìn)，在鉆到設(shè)計(jì)止水位后，更換為152 mm 鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，將含水層鉆穿厚替漿成孔。同時(shí)要對(duì)泥漿進(jìn)行有效控制，成孔時(shí)按照項(xiàng)目特征及場(chǎng)地地層巖性采用原土造漿的泥漿液。

測(cè)定靜止水位時(shí)，可以使用微水試驗(yàn)（Slug 試驗(yàn)），該方法可以根據(jù)勘察現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算水位。Slug 試驗(yàn)方法所使用的模型為Hvoreslev，相關(guān)參數(shù)可以使用直線圖解法求出，計(jì)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(shí)驗(yàn)的影響半徑；rW為過(guò)濾管半徑；T0為滯后時(shí)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(dǎo)水系數(shù)、給水度等，具體見(jiàn)表1。

表1 水文地質(zhì)參數(shù)

首先，根據(jù)式（3）確定越流補(bǔ)給量：

式中，E為越流補(bǔ)給量；H為承壓水頭測(cè)壓水位；Δt為計(jì)算時(shí)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(jì)算含水層的水位或開(kāi)采漏斗的平均水位。

4.3 流動(dòng)測(cè)定技術(shù)

K

r

B

t

r

c

測(cè)定地下水流動(dòng)情況時(shí)，需對(duì)多項(xiàng)參數(shù)予以確定，有流向、流速與流量3 個(gè)指標(biāo)。測(cè)定時(shí)，需分別采用不同的方法。

4.3.1 流向測(cè)定

使用幾何方法對(duì)流向進(jìn)行確定，測(cè)量點(diǎn)至少為3 個(gè)，呈三角形分布。按照巖土的滲透性、地形坡度等確定測(cè)點(diǎn)間距，間距一般為50～100 m。首先，對(duì)3 個(gè)測(cè)孔進(jìn)行測(cè)量，可以分別測(cè)出地下水位[4]。水位最高的測(cè)孔與最低的測(cè)孔可以使用直線連接，與第三個(gè)測(cè)孔的水位相同的點(diǎn)的位置需標(biāo)出。連接第三個(gè)側(cè)孔與標(biāo)出的位置，確定為地下水等水位線。地下水的流向可以通過(guò)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(cè)定

采用充電法測(cè)定地下水流的速度，使用DUK-2 測(cè)量?jī)x器。確定鉆孔為測(cè)量中心，逐漸向四周輻射，測(cè)線布置要以斜上方角度為依據(jù)，每條測(cè)線測(cè)量電極距離要均等一致。電極測(cè)量含水層位置時(shí)，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(cè)定

在地下水資源的綜合評(píng)價(jià)中，流量是十分重要的參數(shù)，可以采用曲線分割法對(duì)地下水的流量進(jìn)行測(cè)定。在達(dá)西定律理論中，地下水在土壤中的流動(dòng)不會(huì)受到水深的限制，但會(huì)受到坡度的影響。假設(shè)地下蓄水區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)地下水庫(kù)，這樣地下水庫(kù)在洪水退水段沒(méi)有入流，地下水庫(kù)的流量通過(guò)式（5）計(jì)算：

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

4.4 抽水與壓水試驗(yàn)

4.4.1 抽水試驗(yàn)

抽水試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)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(duì)含水層的富水性及一些水文地質(zhì)條件進(jìn)行判斷。抽水試驗(yàn)中所使用的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有過(guò)濾器、離心泵、空壓機(jī)等。采用電測(cè)水位計(jì)對(duì)水位進(jìn)行觀測(cè)，水位較淺時(shí)，可以使用浮標(biāo)水位計(jì)。抽水實(shí)驗(yàn)成孔應(yīng)采用清水鉆孔以及泥漿護(hù)壁鉆孔工藝，做好洗井工作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水場(chǎng)地情況，在排水過(guò)程中要確定好排水方向與距離。抽水實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要對(duì)抽水孔的用水量、觀測(cè)孔的動(dòng)水位等進(jìn)行觀測(cè)與記錄。通過(guò)抽水實(shí)驗(yàn)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(yàn)

壓水實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)巖石層的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性進(jìn)行了解，分析地形是否會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目產(chǎn)生影響。壓水實(shí)驗(yàn)的主要目的是分析地質(zhì)特點(diǎn)、地形地勢(shì)等是否會(huì)對(duì)水資源勘察工程產(chǎn)生影響，為水資源勘察工作的開(kāi)展提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。實(shí)驗(yàn)采用分段壓水法，鉆孔壓水實(shí)驗(yàn)應(yīng)隨鉆孔的加深自上而下用單栓塞分段隔離進(jìn)行，單獨(dú)對(duì)巖石完整、孔壁穩(wěn)定的孔段進(jìn)行試驗(yàn)。使用壓力表或者壓力傳感器測(cè)壓，地下水位流量使用自動(dòng)記錄儀測(cè)量。通過(guò)試驗(yàn)可以得到巖體滲透系數(shù)K，并通過(guò)對(duì)p-Q（穩(wěn)定徑流-非穩(wěn)定徑流）曲線等內(nèi)容進(jìn)行分析，對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件與水文條件進(jìn)行確定，為工程施工開(kāi)展提供條件。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防中，地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義，為確保地下水資源勘察效果，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防提供可靠支持，要針對(duì)實(shí)際情況采取更加有效的手段進(jìn)行地下水資源勘察。同時(shí)，也要計(jì)算好各項(xiàng)參數(shù)，保證參數(shù)計(jì)算的精準(zhǔn)性，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防提供可靠參考。