水文地質(zhì)探查

1、1 1/61/61第三章第三章 水文地質(zhì)探查水文地質(zhì)探查 v第一節(jié)第一節(jié) 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探v第二節(jié)第二節(jié) 水文地質(zhì)化探水文地質(zhì)化探v第三節(jié)第三節(jié) 水文地質(zhì)鉆探水文地質(zhì)鉆探2 2/61/61第一節(jié)第一節(jié) 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探v物探即地球物理勘探。水文地質(zhì)物探指利用各種地物探即地球物理勘探。水文地質(zhì)物探指利用各種地球物理勘探方法進行水文地質(zhì)勘查，是水文地質(zhì)勘球物理勘探方法進行水文地質(zhì)勘查，是水文地質(zhì)勘查的基本方法之一。查的基本方法之一。 v水文地質(zhì)勘查中常用的物探方法有：視電阻率法、水文地質(zhì)勘查中常用的物探方法有：視電阻率法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、放射性探測等方法，以激發(fā)極化法、瞬變

2、電磁法、放射性探測等方法，以及電法、放射性、聲波、流速等地球物理測井方法。及電法、放射性、聲波、流速等地球物理測井方法。 3 3/61/61v物探方法之所以能夠探明水文地質(zhì)條件，主要是因物探方法之所以能夠探明水文地質(zhì)條件，主要是因為不同類型或不同含水量的巖石，或不同礦化程度為不同類型或不同含水量的巖石，或不同礦化程度的地下水體之間存在物性上的地下水體之間存在物性上( (如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱容量、溫度、密度、磁性、彈性波傳播速度及放熱容量、溫度、密度、磁性、彈性波傳播速度及放射性等射性等) )的差異?？山柚鞣N物探測試儀器，測定的差異。可借助各種物探測試儀器，測定出某一方向、某

3、一深度或某一范圍內(nèi)巖石或地下水出某一方向、某一深度或某一范圍內(nèi)巖石或地下水體的某些物理特征值的變化，從而分析、推斷出某體的某些物理特征值的變化，從而分析、推斷出某一方向和某一深度或范圍內(nèi)的巖層含水性能、地下一方向和某一深度或范圍內(nèi)的巖層含水性能、地下水體物性的變化。水體物性的變化。v物探方法成本低、速度快、用途廣，是目前水文地物探方法成本低、速度快、用途廣，是目前水文地質(zhì)調(diào)查中不可缺少的勘查手段。質(zhì)調(diào)查中不可缺少的勘查手段。4 4/61/61影響物探方法效果的因素：影響物探方法效果的因素：v探測對象探測對象( (含水巖層或含水帶、或地下水體含水巖層或含水帶、或地下水體) )與圍與圍巖之間存在比

4、較顯著的物性差異；巖之間存在比較顯著的物性差異；v物性差異要有一定的異常幅度，并在所探測的深物性差異要有一定的異常幅度，并在所探測的深度內(nèi)能被目前使用的物探儀器測量出來；度內(nèi)能被目前使用的物探儀器測量出來；v探測對象呈現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，能與其他自然和人為探測對象呈現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，能與其他自然和人為干擾因素引起的異?，F(xiàn)象能很好地區(qū)分開來；干擾因素引起的異?，F(xiàn)象能很好地區(qū)分開來；5 5/61/61v探測對象要有一定的規(guī)模探測對象要有一定的規(guī)模( (厚度或范圍厚度或范圍) )，埋藏深，埋藏深度不能太深，自然和人為干擾因素度不能太深，自然和人為干擾因素( (地形坡度、切地形坡度、切割程度、浮土厚度、工業(yè)地電

5、、地下金屬管線等割程度、浮土厚度、工業(yè)地電、地下金屬管線等) )的影響不能太強烈；的影響不能太強烈；v開展水文地質(zhì)物探人員，不僅具有良好的地球物開展水文地質(zhì)物探人員，不僅具有良好的地球物理探測知識、經(jīng)驗，還必須具有較豐富的水文地質(zhì)理探測知識、經(jīng)驗，還必須具有較豐富的水文地質(zhì)知識和經(jīng)驗，否則所探測的資料解釋就會與實際的知識和經(jīng)驗，否則所探測的資料解釋就會與實際的水文地質(zhì)條件出現(xiàn)偏差或謬誤，影響水文地質(zhì)調(diào)查水文地質(zhì)條件出現(xiàn)偏差或謬誤，影響水文地質(zhì)調(diào)查效果，甚至帶來不必要的經(jīng)濟財產(chǎn)上的損失。效果，甚至帶來不必要的經(jīng)濟財產(chǎn)上的損失。 6 6/61/61一、電法勘探一、電法勘探二、水文地質(zhì)測井二、水文地

6、質(zhì)測井工程物探工程物探課程已講授。課程已講授。7 7/61/61第二節(jié)第二節(jié) 水文地質(zhì)化探水文地質(zhì)化探v水文地質(zhì)化探是根據(jù)地下含水層中水化學(xué)組分特征水文地質(zhì)化探是根據(jù)地下含水層中水化學(xué)組分特征及差異來研究地下水埋藏和運移規(guī)律的水文地質(zhì)勘及差異來研究地下水埋藏和運移規(guī)律的水文地質(zhì)勘查方法。查方法。一、水的化學(xué)組分一、水的化學(xué)組分（一）無機組分（一）無機組分v根據(jù)無機組分在地下水中的分布和含量，可劃分為根據(jù)無機組分在地下水中的分布和含量，可劃分為主要組分、微量組分和痕量組分。主要組分、微量組分和痕量組分。 8 8/61/619 9/61/61（二）有機組分（二）有機組分v有機物種類繁多，主要有氨基

7、酸、蛋白質(zhì)、糖（碳有機物種類繁多，主要有氨基酸、蛋白質(zhì)、糖（碳水化合物）、葡萄糖、有機酸、烴類、醇類、醚類、水化合物）、葡萄糖、有機酸、烴類、醇類、醚類、羧酸、苯酚衍生物、胺等。各種不同形式的有機物羧酸、苯酚衍生物、胺等。各種不同形式的有機物主要由主要由C C、H H、O O組成，這三種元素占全部有機物的組成，這三種元素占全部有機物的98.5%98.5%，另外還存在有少量的，另外還存在有少量的N N、P P、K K、CaCa等元素。等元素。1010/61/61（三）氣體成分（三）氣體成分v地下水中常見的溶解氣體有：地下水中常見的溶解氣體有：O O2 2、COCO2 2、CHCH4 4、N N2

8、 2、H H2 2以及惰性氣體以及惰性氣體ArAr、KrKr、HeHe、NeNe、XeXe等。等。v地下水中的氣體主要來源于大氣，如地下水中的氣體主要來源于大氣，如O O2 2、COCO2 2、N N2 2以以及惰性氣體等；其次來源于巖層中的生物化學(xué)作用，及惰性氣體等；其次來源于巖層中的生物化學(xué)作用，如如COCO2 2、H H2 2S S、H H2 2、CHCH4 4、COCO、N N2 2、NHNH3 3等；巖層的變質(zhì)等；巖層的變質(zhì)作用可釋放出作用可釋放出COCO2 2、H H2 2S S、H H2 2、CHCH4 4、重?zé)N和、重?zé)N和COCO、N N2 2、HClHCl、HFHF、NHNH3

9、 3、SOSO2 2等；放射性衰變作用可形成等；放射性衰變作用可形成RnRn、HeHe、NeNe、ArAr等。等。 1111/61/61研究地下水中的氣體成分的意義：研究地下水中的氣體成分的意義：v首先，對地下水中氣體成分的研究，有助于對地下首先，對地下水中氣體成分的研究，有助于對地下水起源、成因判別和解釋；水起源、成因判別和解釋；v其次，水中的氣體成分決定著含水層水文地球化學(xué)其次，水中的氣體成分決定著含水層水文地球化學(xué)環(huán)境的性質(zhì)；環(huán)境的性質(zhì)；v再者，某些氣體成分決定著地下水具有一定的特殊再者，某些氣體成分決定著地下水具有一定的特殊性能，如醫(yī)療礦水中的碳酸水和硫化氫水就是由于性能，如醫(yī)療礦水中

10、的碳酸水和硫化氫水就是由于COCO2 2和和H H2 2S S在水中的含量較高所決定的。在水中的含量較高所決定的。 1212/61/61（四）微生物成分（四）微生物成分v地下水中重要的微生物主要有三種類型：細(xì)菌、真地下水中重要的微生物主要有三種類型：細(xì)菌、真菌和藻類。除光合細(xì)菌外，細(xì)菌和真菌可以歸入還菌和藻類。除光合細(xì)菌外，細(xì)菌和真菌可以歸入還原者一類微生物，它們能把復(fù)雜的化合物分解成比原者一類微生物，它們能把復(fù)雜的化合物分解成比較簡單的物質(zhì)，并從中提取能量供其繁衍和代謝之較簡單的物質(zhì)，并從中提取能量供其繁衍和代謝之需要。藻類能夠利用陽光，把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯需要。藻類能夠利用陽光，把光能轉(zhuǎn)變

11、為化學(xué)能貯存起來，因此藻類被歸入為生產(chǎn)者一類微生物。不存起來，因此藻類被歸入為生產(chǎn)者一類微生物。不過，在無陽光條件下，藻類只得利用化學(xué)能來滿足過，在無陽光條件下，藻類只得利用化學(xué)能來滿足其代謝需要。其代謝需要。 1313/61/61二、水的物理化學(xué)性質(zhì)二、水的物理化學(xué)性質(zhì)（一）（一）pH值值vpHpH值是衡量水溶液酸堿性質(zhì)的一個綜合性物理化學(xué)值是衡量水溶液酸堿性質(zhì)的一個綜合性物理化學(xué)指標(biāo)，它對化學(xué)元素在水溶液中的存在形式及地下指標(biāo)，它對化學(xué)元素在水溶液中的存在形式及地下水與圍巖的相互作用有著重要的影響。水溶液的水與圍巖的相互作用有著重要的影響。水溶液的pHpH值受溶液的化學(xué)成分、溫度、壓力等多

12、種因素的制值受溶液的化學(xué)成分、溫度、壓力等多種因素的制約。約。v天然水的天然水的pHpH值一般在值一般在6.56.58.58.5之間，當(dāng)之間，當(dāng)pHpH值過高或值過高或過低時，則表示水有可能受到了污染。過低時，則表示水有可能受到了污染。 1414/61/61（二）氧化還原電位（二）氧化還原電位（Eh）v氧化還原電位是表征水體氧化還原狀態(tài)的綜合性物氧化還原電位是表征水體氧化還原狀態(tài)的綜合性物理化學(xué)指標(biāo)，單位為理化學(xué)指標(biāo)，單位為V V或或mVmV。v水體的氧化還原條件對元素在其中的存在形態(tài)以及水體的氧化還原條件對元素在其中的存在形態(tài)以及元素的遷移、富集和分散有巨大的影響。元素的遷移、富集和分散有巨

13、大的影響。v水體的氧化還原電位對環(huán)境因素的變化很敏感，溫水體的氧化還原電位對環(huán)境因素的變化很敏感，溫度、度、pHpH值以及溶解氣體含量的變化都會對其造成很值以及溶解氣體含量的變化都會對其造成很大影響。因此，大影響。因此，EhEh值一般都是在現(xiàn)場進行測定的。值一般都是在現(xiàn)場進行測定的。 1515/61/61pH值值-氧化還原電位氧化還原電位-溫度測量儀溫度測量儀1616/61/61氧化還原氧化還原測定儀1717/61/61（三）總?cè)苄越夤腆w（三）總?cè)苄越夤腆w（TDS）v總?cè)苄越夤腆w是指水中溶解組分的總量，它包括了總?cè)苄越夤腆w是指水中溶解組分的總量，它包括了水中的離子、分子及絡(luò)合物，但不包括懸浮物

14、和氣水中的離子、分子及絡(luò)合物，但不包括懸浮物和氣體，單位為體，單位為mg/Lmg/L或或g/Lg/L?？?cè)苄越夤腆w除了可直接?？?cè)苄越夤腆w除了可直接測定外，也可根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果進行計算，方法是測定外，也可根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果進行計算，方法是把所有溶解組分（溶解氣體除外）的濃度加起來再把所有溶解組分（溶解氣體除外）的濃度加起來再減去減去HCOHCO3 3- -濃度二分之一。濃度二分之一。 v礦化度礦化度的概念來源于前蘇聯(lián)，是我國過去常用的術(shù)的概念來源于前蘇聯(lián)，是我國過去常用的術(shù)語，其含義與總?cè)苄越夤腆w相同。語，其含義與總?cè)苄越夤腆w相同。 1818/61/61（四）全鹽量（四）全鹽量v全鹽量是指水中各

15、組分的總量，單位是全鹽量是指水中各組分的總量，單位是mg/Lmg/L或或g/Lg/L。該指標(biāo)是計算值，它與總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無該指標(biāo)是計算值，它與總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無需減去需減去HCOHCO3 3- -濃度的二分之一。濃度的二分之一。v全鹽量在灌溉水質(zhì)的評價以及河流向海洋輸送風(fēng)全鹽量在灌溉水質(zhì)的評價以及河流向海洋輸送風(fēng)化產(chǎn)物的計算中經(jīng)常用到。化產(chǎn)物的計算中經(jīng)常用到。 1919/61/61（五）總硬度（五）總硬度v水的總硬度反映了水中多價金屬離子含量的總和，水的總硬度反映了水中多價金屬離子含量的總和，這些離子包括了這些離子包括了CaCa2+2+、MgMg2+2+、SrSr2+2+、FeFe2

16、+2+、FeFe3+3+、AlAl3+3+、MnMn2+2+、BaBa2+2+等。與等。與CaCa2+2+和和MgMg2+2+相比，其它離子在天然相比，其它離子在天然水中的含量一般很少，因此天然水的硬度往往主要水中的含量一般很少，因此天然水的硬度往往主要是由是由CaCa2+2+、MgMg2+2+引起的。引起的。v硬度通常以硬度通常以CaCOCaCO3 3的的mg/Lmg/L數(shù)來表示，其數(shù)值等于水中數(shù)來表示，其數(shù)值等于水中所有多價離子毫克當(dāng)量濃度的總和乘以所有多價離子毫克當(dāng)量濃度的總和乘以5050（CaCOCaCO3 3的的當(dāng)量）。當(dāng)量）。 2020/61/61v水的總硬度由碳酸鹽硬度和非碳酸鹽

17、硬度組成。水的總硬度由碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度組成。v碳酸鹽硬度是指可與水中的碳酸鹽硬度是指可與水中的COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -結(jié)合的硬度，結(jié)合的硬度，當(dāng)水中有足夠的當(dāng)水中有足夠的COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -可供結(jié)合時，碳酸鹽硬可供結(jié)合時，碳酸鹽硬度就等于總硬度；當(dāng)水中的度就等于總硬度；當(dāng)水中的COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -不足時，碳不足時，碳酸鹽硬度就等于酸鹽硬度就等于COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以5050，也就是以，也就是以CaCOCaCO3 3的的mg/Lmg/L

18、數(shù)表示的水中數(shù)表示的水中COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -的總量。碳酸鹽硬度通常被稱為暫時硬度，因的總量。碳酸鹽硬度通常被稱為暫時硬度，因為這部分硬度可與水中的為這部分硬度可與水中的COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -結(jié)合，當(dāng)水被結(jié)合，當(dāng)水被煮沸時即可形成煮沸時即可形成CaCOCaCO3 3沉淀而被除去。沉淀而被除去。2121/61/61v總硬度與碳酸鹽硬度之差被稱為非碳酸鹽硬度或永總硬度與碳酸鹽硬度之差被稱為非碳酸鹽硬度或永久硬度，它指的是與水中久硬度，它指的是與水中ClCl- -、SOSO4 42-2-、NONO3 3- -等結(jié)合的等結(jié)合的多價金屬陽離子的總量

19、，水煮沸后不能被除去。多價金屬陽離子的總量，水煮沸后不能被除去。v水的總硬度隨著地區(qū)的不同通常有很大的變化，一水的總硬度隨著地區(qū)的不同通常有很大的變化，一般情況下地表水的硬度要小于地下水的硬度。地下般情況下地表水的硬度要小于地下水的硬度。地下水的硬度往往反映了它所接觸的地層巖性的性質(zhì)，水的硬度往往反映了它所接觸的地層巖性的性質(zhì)，當(dāng)表土層較厚且有石灰?guī)r存在時，水的總硬度一般當(dāng)表土層較厚且有石灰?guī)r存在時，水的總硬度一般較大，而軟水則一般出現(xiàn)在表土層較薄且石灰?guī)r較較大，而軟水則一般出現(xiàn)在表土層較薄且石灰?guī)r較少或不存在的地方。少或不存在的地方。 2222/61/61v德國度，每一度即相當(dāng)于每升水中含有

20、德國度，每一度即相當(dāng)于每升水中含有10mgCaO 10mgCaO v水 的 硬 度 通 用 單 位 為水 的 硬 度 通 用 單 位 為 m m o lm m o l / L/ L ， 換 算 關(guān) 系， 換 算 關(guān) 系為為:1mmol/L=2.804:1mmol/L=2.804德國度（德國度（d d），那么），那么1 1德國度德國度=3.5666mg/L CaCO=3.5666mg/L CaCO3 3 2323/61/61（六）溶解氧（六）溶解氧v溶解氧指溶解于水中的游離氧。天然水中的溶解氧溶解氧指溶解于水中的游離氧。天然水中的溶解氧主要來源于空氣中的氧氣，故溶解氧的含量與空氣主要來源于空氣中

21、的氧氣，故溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度有密切的關(guān)系。一般情況下中氧的分壓、水的溫度有密切的關(guān)系。一般情況下空氣中氧的含量變化不大，故水溫是影響溶解氧含空氣中氧的含量變化不大，故水溫是影響溶解氧含量的主要因素，水溫愈低水中溶解氧的含量愈高。量的主要因素，水溫愈低水中溶解氧的含量愈高。在一個大氣壓下，在一個大氣壓下，00時大氣氧在淡水中的溶解度時大氣氧在淡水中的溶解度是是14.6mg/L14.6mg/L，3535時的溶解度則大約為時的溶解度則大約為7mg/L7mg/L。 2424/61/61v溶解氧是水中有機物進行氧化分解的重要條件，當(dāng)溶解氧是水中有機物進行氧化分解的重要條件，當(dāng)大量有機

22、物污染水體時，水體的溶解氧可被急劇地大量有機物污染水體時，水體的溶解氧可被急劇地消耗，如其消耗速度超過氧氣從空氣中進入水體內(nèi)消耗，如其消耗速度超過氧氣從空氣中進入水體內(nèi)的速度，則水中地溶解氧就會不斷地降低，甚至接的速度，則水中地溶解氧就會不斷地降低，甚至接近于零而呈缺氧狀態(tài)。此時水中的厭氧生物就會大近于零而呈缺氧狀態(tài)。此時水中的厭氧生物就會大量繁殖，有機物發(fā)生腐敗，使水產(chǎn)生臭味。因此，量繁殖，有機物發(fā)生腐敗，使水產(chǎn)生臭味。因此，溶解氧的含量可作為判斷水體是否受到有機污染的溶解氧的含量可作為判斷水體是否受到有機污染的間接指標(biāo)。間接指標(biāo)。v由于溶解氧參與了水中有機物的氧化分解活動，所由于溶解氧參與

23、了水中有機物的氧化分解活動，所以在同一地表水體不同斷面上測定水中溶解氧的含以在同一地表水體不同斷面上測定水中溶解氧的含量，對于說明水體地自然凈化狀況具有重要意義。量，對于說明水體地自然凈化狀況具有重要意義。2525/61/61雷擊高壓線導(dǎo)致魚塘停電雷擊高壓線導(dǎo)致魚塘停電 因缺氧數(shù)萬斤魚遭殃因缺氧數(shù)萬斤魚遭殃2626/61/61（七）生化需氧量（七）生化需氧量（BOD）v生化需氧量是指在有氧條件下，水體中的有機物在生化需氧量是指在有氧條件下，水體中的有機物在被微生物分解的生物化學(xué)過程中所消耗的溶解氧量，被微生物分解的生物化學(xué)過程中所消耗的溶解氧量，以以mg/Lmg/L表示。表示。BODBOD的測

24、定實質(zhì)上是一個氧化過程，的測定實質(zhì)上是一個氧化過程，在該過程中把一定量的有機物氧化為二氧化碳、水在該過程中把一定量的有機物氧化為二氧化碳、水和氨氣所需氧的量是確定的。和氨氣所需氧的量是確定的。vBODBOD測試中的氧化反應(yīng)是生物活動的結(jié)果，其完成測試中的氧化反應(yīng)是生物活動的結(jié)果，其完成的程度是由溫度和時間所決定的。為了使測定的的程度是由溫度和時間所決定的。為了使測定的BODBOD值具有可比性，通常采用值具有可比性，通常采用2020下培養(yǎng)下培養(yǎng)5 5天的測定天的測定結(jié)果來標(biāo)定結(jié)果來標(biāo)定BODBOD，并將其記為，并將其記為BODBOD5 5。 2727/61/61（八）化學(xué)需氧量（八）化學(xué)需氧量（

25、COD）v化學(xué)需氧量是指在一定條件下，采用強化學(xué)氧化劑化學(xué)需氧量是指在一定條件下，采用強化學(xué)氧化劑氧化水中有機物所需消耗的氧量，單位為氧化水中有機物所需消耗的氧量，單位為mg/Lmg/L。在。在CODCOD的測定過程中，無論有機物能否被生物所分解，的測定過程中，無論有機物能否被生物所分解，它都被氧化劑氧化成了二氧化碳和水，因此它都被氧化劑氧化成了二氧化碳和水，因此CODCOD一一般要大于般要大于BODBOD。vCODCOD測定的最大缺點就是它不能對生物可降解與生測定的最大缺點就是它不能對生物可降解與生物不可降解的有機質(zhì)進行區(qū)分，而且它不能提供可物不可降解的有機質(zhì)進行區(qū)分，而且它不能提供可降解有

26、機物在天然條件下達到穩(wěn)定狀態(tài)的任何速度降解有機物在天然條件下達到穩(wěn)定狀態(tài)的任何速度信息。優(yōu)點是測定所需的時間短，只需要三個小時，信息。優(yōu)點是測定所需的時間短，只需要三個小時，所以在很多情況下都用所以在很多情況下都用CODCOD來代替來代替BODBOD。 2828/61/61（九）總有機碳（九）總有機碳（TOC）v總有機碳是水中各種形式有機碳的總量，以總有機碳是水中各種形式有機碳的總量，以mg/Lmg/L表表示。示。vTOCTOC可通過測定高溫燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳來確定，可通過測定高溫燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳來確定，也可用有關(guān)測試儀器進行測定。也可用有關(guān)測試儀器進行測定。v由于燃燒法的測定程序較為繁

27、瑣，而且難以排除無由于燃燒法的測定程序較為繁瑣，而且難以排除無機碳的干擾，而儀器測試法又比較昂貴，所以在以機碳的干擾，而儀器測試法又比較昂貴，所以在以往的水質(zhì)分析結(jié)果中，往的水質(zhì)分析結(jié)果中，TOCTOC的資料很少。的資料很少。 2929/61/61（十）堿度（十）堿度（Alk）v堿度是指水中能與強酸作用的重碳酸鹽、碳酸鹽、堿度是指水中能與強酸作用的重碳酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、有機堿及其他弱酸強堿鹽的總含量，是氫氧化物、有機堿及其他弱酸強堿鹽的總含量，是表征地下水中和酸能力的一個綜合性指標(biāo)。表征地下水中和酸能力的一個綜合性指標(biāo)。v天然水的堿度主要由水中的弱酸鹽類所引起，當(dāng)然天然水的堿度主要由水中

28、的弱酸鹽類所引起，當(dāng)然弱堿和強堿對其也有一定的貢獻。弱堿和強堿對其也有一定的貢獻。v雖然很多物質(zhì)都對天然水的堿度有影響，但水的堿雖然很多物質(zhì)都對天然水的堿度有影響，但水的堿度主要由三類物質(zhì)所引起，這些物質(zhì)是氫氧化物、度主要由三類物質(zhì)所引起，這些物質(zhì)是氫氧化物、碳酸鹽和重碳酸鹽。碳酸鹽和重碳酸鹽。 3030/61/61（十一）酸度（十一）酸度（Acidity）v酸度是表征地下水中和堿能力的一個綜合性指標(biāo)。酸度是表征地下水中和堿能力的一個綜合性指標(biāo)。v組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類：組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類：強酸，如強酸，如HClHCl、HNOHNO3 3、H H2 2SOSO4 4等；等；

29、弱酸，如弱酸，如COCO2 2、H H2 2COCO3 3、HCOHCO3 3- -及各種有機酸等；及各種有機酸等；強酸弱堿鹽，如強酸弱堿鹽，如FeClFeCl3 3、AlAl2 2（SOSO4 4）3 3等。等。v水中這些物質(zhì)對強堿的總中和能力稱為總酸度?？偹羞@些物質(zhì)對強堿的總中和能力稱為總酸度?？偹岫葎t表示了中和過程中可與強堿反應(yīng)的全部酸度則表示了中和過程中可與強堿反應(yīng)的全部H H+ +數(shù)數(shù)量，其中包括了已電離的和將要電離的兩部分。已量，其中包括了已電離的和將要電離的兩部分。已電離的電離的H H+ +數(shù)量稱為離子酸度，其負(fù)對數(shù)值即等于水?dāng)?shù)量稱為離子酸度，其負(fù)對數(shù)值即等于水溶液的溶液的pH

30、pH值。值。3131/61/61三、水文地質(zhì)化探方法三、水文地質(zhì)化探方法（一）圖示法（一）圖示法1. 圓形圖示法（餅圖法）圓形圖示法（餅圖法）v把圓形分為兩半，一半表示陽離子，一半表示陰離把圓形分為兩半，一半表示陽離子，一半表示陰離子，其濃度單位為子，其濃度單位為meqmeq/L/L，某離子所占的扇形的大，某離子所占的扇形的大小，按該離子毫克當(dāng)量占陰或陽離子毫克當(dāng)量總數(shù)小，按該離子毫克當(dāng)量占陰或陽離子毫克當(dāng)量總數(shù)的比例而定。圓形的大小按陰陽離子總毫克當(dāng)量數(shù)的比例而定。圓形的大小按陰陽離子總毫克當(dāng)量數(shù)大小而定。這種圖示法可以用于表示一個水點的水大小而定。這種圖示法可以用于表示一個水點的水化學(xué)資料

31、，也可以在水化學(xué)平面圖或剖面圖上表示?；瘜W(xué)資料，也可以在水化學(xué)平面圖或剖面圖上表示。3232/61/612. 柱形圖示法柱形圖示法v柱型分兩半，一半為陰離子，一半為陽離子，以毫柱型分兩半，一半為陰離子，一半為陽離子，以毫克當(dāng)量或毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)表示?？水?dāng)量或毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)表示。v柱子的高度與陽離子或陰離子的毫克當(dāng)量總數(shù)成比柱子的高度與陽離子或陰離子的毫克當(dāng)量總數(shù)成比例。通常是表示例。通常是表示6 6種離子，如超過種離子，如超過6 6種可把性質(zhì)相近種可把性質(zhì)相近的放在一起，如的放在一起，如Na+KNa+K等。這種圖示可表示一組數(shù)據(jù)，等。這種圖示可表示一組數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是簡明清晰。其優(yōu)點是簡明清晰。

32、3333/61/613434/61/613. 多邊形圖示法圖多邊形圖示法圖v這種圖示法經(jīng)常用于油田水化學(xué)成分的研究，效果這種圖示法經(jīng)常用于油田水化學(xué)成分的研究，效果較好。較好。3535/61/614.4.三線圖示法三線圖示法Piper圖解淮河流域江蘇地區(qū)淺層地下水水質(zhì)演化特征 三線圖最大的三線圖最大的優(yōu)點，能把大量的優(yōu)點，能把大量的水分析資料點繪在水分析資料點繪在圖上，依據(jù)其分布圖上，依據(jù)其分布情況可以解釋許多情況可以解釋許多水文地球化學(xué)問題。水文地球化學(xué)問題。 三線圖示法是三線圖示法是最有實用價值的一最有實用價值的一種圖示法，許多研種圖示法，許多研究論文都使用它。究論文都使用它。 3636/

33、61/61（二）數(shù)學(xué)分析法（二）數(shù)學(xué)分析法1. 庫爾洛夫法庫爾洛夫法v為了簡明地反映水的化學(xué)特點，可采用化學(xué)成分表為了簡明地反映水的化學(xué)特點，可采用化學(xué)成分表示式即庫爾洛夫式，將陰陽離子分別標(biāo)示在一條橫示式即庫爾洛夫式，將陰陽離子分別標(biāo)示在一條橫線上下，均按毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)自大而小的順序排列，線上下，均按毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)自大而小的順序排列，小于小于1010的離子不予表示。橫線前依次表示氣體成的離子不予表示。橫線前依次表示氣體成分、特殊成分及礦化度（以字母分、特殊成分及礦化度（以字母M M為代號），三者為代號），三者單位均為單位均為g/Lg/L，橫線后以字母，橫線后以字母t t表示水的攝氏溫度。表示

34、水的攝氏溫度。 3737/61/612. 模糊聚類分析法模糊聚類分析法v有些事物或多或少的存在有些事物或多或少的存在“亦此亦彼亦此亦彼”的模糊現(xiàn)象。的模糊現(xiàn)象。 v對事物按照一定要求進行分類的方法稱為聚類分析，對事物按照一定要求進行分類的方法稱為聚類分析，它是一種多元統(tǒng)計分類方法之一。它是一種多元統(tǒng)計分類方法之一。 v步驟：步驟：選擇要評價的有關(guān)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，選擇要評價的有關(guān)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，求隸屬求隸屬度并構(gòu)建模糊矩陣，度并構(gòu)建模糊矩陣，確定權(quán)重值；確定權(quán)重值；進行模糊運進行模糊運算；算；根據(jù)水平截集進行聚類分析和評價。根據(jù)水平截集進行聚類分析和評價。 聚類判別礦井突水及應(yīng)用聚類判別礦井突水及應(yīng)用3

35、838/61/61第三節(jié)第三節(jié) 水文地質(zhì)鉆探水文地質(zhì)鉆探 v水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)勘查的基本方法之一，是水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)勘查的基本方法之一，是查明水文地質(zhì)條件、地下水賦存狀態(tài)及含水層富水查明水文地質(zhì)條件、地下水賦存狀態(tài)及含水層富水性、隔水層分布及其性能的一種最重要、最直接、性、隔水層分布及其性能的一種最重要、最直接、最可靠的勘探手段，是進行各種水文地質(zhì)試驗的必最可靠的勘探手段，是進行各種水文地質(zhì)試驗的必備工程，也是水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)化探、水文備工程，也是水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)化探、水文地質(zhì)測繪成果所作地質(zhì)結(jié)論的檢驗方法。地質(zhì)測繪成果所作地質(zhì)結(jié)論的檢驗方法。 3939/61/61一、水

36、文地質(zhì)鉆探的基本任務(wù)一、水文地質(zhì)鉆探的基本任務(wù)v驗證水文地質(zhì)遙感解譯、地面測繪、物探等手段驗證水文地質(zhì)遙感解譯、地面測繪、物探等手段所取得的認(rèn)識，研究地質(zhì)、水文地質(zhì)剖面，以確定所取得的認(rèn)識，研究地質(zhì)、水文地質(zhì)剖面，以確定或查明含或查明含( (隔隔) )水層的數(shù)目、層位、厚度、埋藏深度、水層的數(shù)目、層位、厚度、埋藏深度、分布狀況、空隙性及隔水層的隔水性等。分布狀況、空隙性及隔水層的隔水性等。v測定各個含水層中的地下水位測定各個含水層中的地下水位( (包括初見水位和包括初見水位和靜止水位靜止水位) )及其動態(tài)變化。及其動態(tài)變化。v測定含水層在垂直和水平方向上的透水性和含水測定含水層在垂直和水平方向

37、上的透水性和含水性的變化。性的變化。4040/61/61v測定各個含水層之間、地下水與地表水之間的水測定各個含水層之間、地下水與地表水之間的水力聯(lián)系以及斷層的導(dǎo)水性。力聯(lián)系以及斷層的導(dǎo)水性。v按規(guī)程要求取水樣，分析研究地下水的物理性質(zhì)按規(guī)程要求取水樣，分析研究地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分。和化學(xué)成分。v按規(guī)程要求采取巖樣和土樣，分析研究巖石的水按規(guī)程要求采取巖樣和土樣，分析研究巖石的水理性質(zhì)、物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。理性質(zhì)、物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。v進行水文地質(zhì)試驗進行水文地質(zhì)試驗( (主要指抽水試驗主要指抽水試驗) )，測定鉆孔，測定鉆孔涌水量和含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，為計算評價地下涌水量和含水層的水文

38、地質(zhì)參數(shù)，為計算評價地下水允許開采量、礦坑涌水量等提供依據(jù)。水允許開采量、礦坑涌水量等提供依據(jù)。 4141/61/61二、水文地質(zhì)鉆孔的分類二、水文地質(zhì)鉆孔的分類1、水文地質(zhì)勘探孔、水文地質(zhì)勘探孔v為查明水文地質(zhì)條件、按水文地質(zhì)鉆探要求施工的為查明水文地質(zhì)條件、按水文地質(zhì)鉆探要求施工的勘探孔，主要用于水文地質(zhì)普查?？碧娇?，主要用于水文地質(zhì)普查。v主要獲取地層的巖性、地質(zhì)構(gòu)造和含水層的埋藏深主要獲取地層的巖性、地質(zhì)構(gòu)造和含水層的埋藏深度、厚度、性質(zhì)及富水性等資料。鉆探要求滿足巖度、厚度、性質(zhì)及富水性等資料。鉆探要求滿足巖芯采取率、校正孔深、測量孔斜、簡易水文地質(zhì)觀芯采取率、校正孔深、測量孔斜、簡

39、易水文地質(zhì)觀測、數(shù)據(jù)編錄和封孔等六項指標(biāo)。測、數(shù)據(jù)編錄和封孔等六項指標(biāo)。4242/61/612、水文地質(zhì)試驗孔、水文地質(zhì)試驗孔v用于進行抽水、注水、壓水、流速流向和連通等試用于進行抽水、注水、壓水、流速流向和連通等試驗的鉆孔，主要用于初勘階段。驗的鉆孔，主要用于初勘階段。v在初步掌握地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等資料的基礎(chǔ)上，在初步掌握地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等資料的基礎(chǔ)上，著重了解地下水的水量、水位、水質(zhì)、水溫等資料，著重了解地下水的水量、水位、水質(zhì)、水溫等資料，要求進行分層觀測、分層抽水，單孔或群孔抽水等。要求進行分層觀測、分層抽水，單孔或群孔抽水等。4343/61/613 3、水文地質(zhì)觀測孔、水文地質(zhì)觀

40、測孔v用作地下水動態(tài)觀測或在抽水試驗中用作觀測地下用作地下水動態(tài)觀測或在抽水試驗中用作觀測地下水位（特殊的包括水質(zhì)、水量、水溫）變化的鉆孔。水位（特殊的包括水質(zhì)、水量、水溫）變化的鉆孔。v主要用于測定地下水埋深和水位的歷時變化，來了主要用于測定地下水埋深和水位的歷時變化，來了解區(qū)域地下水的分布和變化規(guī)律。解區(qū)域地下水的分布和變化規(guī)律。4444/61/614 4、探采結(jié)合孔、探采結(jié)合孔v在水文地質(zhì)勘查中既能達到勘查目的、取得所需水在水文地質(zhì)勘查中既能達到勘查目的、取得所需水文地質(zhì)資料，又能作為開采井的鉆孔。文地質(zhì)資料，又能作為開采井的鉆孔。v主要用于已定水源地的水文地質(zhì)勘探階段。在已取主要用于已

41、定水源地的水文地質(zhì)勘探階段。在已取得水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開采水得水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開采水源的需要布置鉆孔。通過鉆探進一步取得水文地質(zhì)源的需要布置鉆孔。通過鉆探進一步取得水文地質(zhì)資料后即可作為開采井使用。鉆探既要滿足獲得有資料后即可作為開采井使用。鉆探既要滿足獲得有關(guān)水文地質(zhì)資料的要求，又要滿足開采生產(chǎn)井對水關(guān)水文地質(zhì)資料的要求，又要滿足開采生產(chǎn)井對水質(zhì)、水量、衛(wèi)生防護等的要求。質(zhì)、水量、衛(wèi)生防護等的要求。 4545/61/61三、水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)三、水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)v水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)主要包括開孔直徑、換徑次數(shù)、水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)主要包括開孔直徑、換徑次數(shù)

42、、終孔直徑和鉆孔深度。不同類型鉆孔其結(jié)構(gòu)稍有差終孔直徑和鉆孔深度。不同類型鉆孔其結(jié)構(gòu)稍有差異。異。v勘查孔一般采用直徑勘查孔一般采用直徑146 mm146 mm的套管做為孔口管，的套管做為孔口管，直徑直徑127 mm127 mm的套管做為必要的護孔套管。采用直的套管做為必要的護孔套管。采用直徑徑110 mm110 mm鉆頭取芯鉆進至終孔，直徑鉆頭取芯鉆進至終孔，直徑91mm91mm的孔的孔徑只做為備用孔徑，在特殊情況下才用它補取巖芯。徑只做為備用孔徑，在特殊情況下才用它補取巖芯。在滿足水文地質(zhì)鉆探質(zhì)量指標(biāo)的前提下，在設(shè)計鉆在滿足水文地質(zhì)鉆探質(zhì)量指標(biāo)的前提下，在設(shè)計鉆孔結(jié)構(gòu)時還要考慮抽水試驗對鉆

43、孔直徑的要求?？捉Y(jié)構(gòu)時還要考慮抽水試驗對鉆孔直徑的要求。4646/61/614747/61/61v觀測孔鉆孔直徑多為觀測孔鉆孔直徑多為150-200 mm150-200 mm，濾水管直徑為，濾水管直徑為50-108 mm50-108 mm。v探采結(jié)合孔是在完成勘探任務(wù)以后，擴孔成井或在探采結(jié)合孔是在完成勘探任務(wù)以后，擴孔成井或在開始就采用大口徑取芯鉆進一次成井。一般多采用開始就采用大口徑取芯鉆進一次成井。一般多采用直徑直徑146 mm146 mm濾水管。濾水管。v供水井的鉆井直徑較大，一般多為供水井的鉆井直徑較大，一般多為400-500mm400-500mm。4848/61/61根據(jù)鉆孔深度的

44、不同可分為：根據(jù)鉆孔深度的不同可分為：v淺井的孔深在淺井的孔深在l00ml00m以內(nèi)，其含水層主要是第四系以內(nèi)，其含水層主要是第四系砂卵石、砂層，鉆孔直徑多為砂卵石、砂層，鉆孔直徑多為500mm500mm左右，鉆孔結(jié)左右，鉆孔結(jié)構(gòu)可采用一徑成井。構(gòu)可采用一徑成井。v中深井的孔深在中深井的孔深在100-300m100-300m之間，一般可采用一徑之間，一般可采用一徑（或二徑）成井，下一種或兩種口徑的井管，井管（或二徑）成井，下一種或兩種口徑的井管，井管直徑多為直徑多為200-300mm200-300mm。v深井的孔深超過深井的孔深超過300m300m，一般可采用兩徑或三徑成，一般可采用兩徑或三徑

45、成井，下兩種直徑的井管。井，下兩種直徑的井管。 4949/61/61四、水文地質(zhì)鉆孔的鉆進方法四、水文地質(zhì)鉆孔的鉆進方法 潛孔錘鉆進牙輪鉆頭鉆進翼片式擴孔鉆頭鉆進硬質(zhì)合金擴孔鉆進擴孔鉆進鋼絲繩沖擊鉆進潛孔錘鉆進牙輪鉆頭鉆進翼狀刮刀鉆頭鉆進不取芯鉆進空氣連續(xù)取芯鉆進繩索取芯鉆進沖擊回轉(zhuǎn)鉆進牙輪鉆頭鉆進鋼粒鉆進硬質(zhì)合金鉆進取芯鉆進水文地質(zhì)鉆進方法分類5050/61/61五、成孔工藝五、成孔工藝v成孔工藝是指鉆孔完成后，所進行的換漿、下管、成孔工藝是指鉆孔完成后，所進行的換漿、下管、洗井等工藝過程。洗井等工藝過程。5151/61/61六、觀測與編錄六、觀測與編錄v水文地質(zhì)鉆探成果質(zhì)量的高低，還取決于

46、鉆探過程水文地質(zhì)鉆探成果質(zhì)量的高低，還取決于鉆探過程中觀測與編錄的質(zhì)量。一個水文地質(zhì)鉆孔，即使設(shè)中觀測與編錄的質(zhì)量。一個水文地質(zhì)鉆孔，即使設(shè)計和施工都是正確的，但觀測和編錄草率，也必然計和施工都是正確的，但觀測和編錄草率，也必然達不到高質(zhì)量的成果。因而在鉆探過程中，必須作達不到高質(zhì)量的成果。因而在鉆探過程中，必須作好巖芯觀測和水文地質(zhì)觀測，并對兩者進行認(rèn)真地好巖芯觀測和水文地質(zhì)觀測，并對兩者進行認(rèn)真地編錄。編錄。 5252/61/61（一）巖芯描述和采取率（一）巖芯描述和采取率v在水文地質(zhì)鉆探過程中，要求每次提鉆后立即對巖在水文地質(zhì)鉆探過程中，要求每次提鉆后立即對巖芯進行編號、仔細(xì)觀察描述、測

47、量和編錄。芯進行編號、仔細(xì)觀察描述、測量和編錄。1. 巖芯地質(zhì)描述巖芯地質(zhì)描述v對巖芯觀察描述的內(nèi)容與地表巖石露頭描述的內(nèi)容對巖芯觀察描述的內(nèi)容與地表巖石露頭描述的內(nèi)容基本相同，但有兩點值得注意：基本相同，但有兩點值得注意：v一是注意對地表見不到的現(xiàn)象進行觀察和描述，如一是注意對地表見不到的現(xiàn)象進行觀察和描述，如未風(fēng)化地層的孔隙、裂隙發(fā)育及其充填膠結(jié)情況、未風(fēng)化地層的孔隙、裂隙發(fā)育及其充填膠結(jié)情況、地層厚度、地下水活動痕跡（溶蝕或沉積）、地表地層厚度、地下水活動痕跡（溶蝕或沉積）、地表未出露的巖層和構(gòu)造等。未出露的巖層和構(gòu)造等。5353/61/61v二是注意分析和判別由于鉆進所造成的一些假象，

48、二是注意分析和判別由于鉆進所造成的一些假象，把它們從自然現(xiàn)象中區(qū)別出來，如某些基巖層因鉆把它們從自然現(xiàn)象中區(qū)別出來，如某些基巖層因鉆進而造成的破碎擦痕、地層的扭曲、變薄、缺失和進而造成的破碎擦痕、地層的扭曲、變薄、缺失和錯位，松散層的擾動、結(jié)構(gòu)的破壞等。錯位，松散層的擾動、結(jié)構(gòu)的破壞等。 2. 巖芯采取率巖芯采取率v研究巖芯采取率可判斷堅硬巖石的破碎程度及巖溶研究巖芯采取率可判斷堅硬巖石的破碎程度及巖溶發(fā)育強度，進而分析巖石的透水性和確定含水層位。發(fā)育強度，進而分析巖石的透水性和確定含水層位。 5454/61/61v式中的式中的KuKu為巖芯采取率；為巖芯采取率；L L0 0為所取巖芯的總長度

49、，為所取巖芯的總長度，m m；L L為本回次進尺長度，為本回次進尺長度，m m。v一般在基巖中要求一般在基巖中要求KuKu不得小于不得小于7070，在構(gòu)造破碎帶、，在構(gòu)造破碎帶、風(fēng)化帶和裂隙、巖溶帶中，風(fēng)化帶和裂隙、巖溶帶中，KuKu不得小于不得小于5050。 %1000LLKu5555/61/613. 裂隙率及巖溶率裂隙率及巖溶率v基巖的裂隙率或巖溶率，是用來確定巖石裂隙或巖基巖的裂隙率或巖溶率，是用來確定巖石裂隙或巖溶發(fā)育程度以及確定含水段位置的可靠標(biāo)志。鉆探溶發(fā)育程度以及確定含水段位置的可靠標(biāo)志。鉆探中通常只作線狀裂隙率統(tǒng)計，可用下式計算：中通常只作線狀裂隙率統(tǒng)計，可用下式計算：v 式中的式中的y y為線裂隙率或線巖溶率；為線裂隙率或線巖溶率；bibi為為L L段內(nèi)在平段內(nèi)在平行巖芯軸線上測得的裂隙或巖溶的總寬度，行巖芯軸線上測得的裂隙或巖溶的總寬度，m m；L L為為統(tǒng)計段長度，統(tǒng)計段長度，m m，KuKu 為為L L段內(nèi)的巖芯采取率。段內(nèi)的巖芯采取率。v用巖芯來測定裂隙率或巖溶率是比較困難的，因為用巖芯來測定裂隙率或巖溶率是比較困難的，因為富含裂隙水或巖溶水段常為裂隙或巖溶強烈發(fā)育部富含裂隙水或巖溶水段常為裂隙或巖溶強烈