地下水勘查技術方法體系集成研究

肖興平，阮　俊，佟元清

(中國地質調查局水文地質環境地質調查中心，河北 保定 071051)

?

地下水勘查技術方法體系集成研究

肖興平，阮俊，佟元清

(中國地質調查局水文地質環境地質調查中心，河北 保定 071051)

[摘要]當前，運用多種技術方法解決某項地質問題成為地質調查工作的常態化需要，技術方法之間的相互協作、綜合集成、一體化應用是地質工作發展的趨勢。本文在梳理地下水勘查領域技術方法體系的基礎上，分析了地下水勘查技術方法的內容與集成模式，表明技術方法的集成與綜合運用能有效支撐當前我國地下水勘查工作。

[關鍵詞]地下水；技術方法；集成；體系

地下水勘查是地質調查工作的方向之一，在我國現有地質調查工作布局中，地下水勘查作為水文地質調查的主體，與環境地質調查、地質災害調查之間的關系緊密，統稱水工環地質調查，自1999年中國地質調查局組建以來，地質大調查項目實施已有十余年，地下水勘查工作在服務生態文明建設中發揮了重要作用，在防災減災、抗旱找水等重大災害應急工作中作出了應有貢獻；地下水勘查支撐經濟社會發展的能力不斷增強，地下水勘查技術方法體系不斷豐富，地下水勘查與技術方法之間的融合力度不斷加大。

當前，中國地質調查局正全力開展九大計劃的部署與推進，其中重要經濟區和城市群綜合地質調查計劃、地質災害防治和地質環境保護支撐計劃、國土開發與保護基礎地質支撐計劃、地質科技支撐計劃中所涉及的部分工程均有地下水勘查作支撐，地下水勘查作用更加凸顯，技術方法運用更加多樣和協同。

1地下水勘查技術方法的分類體系

1.1物探技術

地球物理勘探(簡稱物探)是地下水勘查工作中很重要的手段之一，其以被探測的地質體與圍巖的物性差異(電性、磁性、彈性波、放射性、重力、熱等)為基礎，探測和識別地質體，達到解決地質問題目的。在地下水勘查工作中可提供以下幾個方面的信息：提供地下含水體信息，包括含水體的埋深、厚度以及地下水礦化度、孔隙率等參數；提供地質體的要素特征，包括地層結構、地層巖性、地質構造等；提供地質體的地球物理場的變化特征，包括電場、電磁場、溫度場、射氣場、彈性波場等，通過地球物理場的變化特征分析，結合地質、水文地質條件，判斷地下水的補徑排關系。目前比較成熟的水文物探方法包括地面和孔內兩大類27種。

1.2遙感技術

遙感技術具有數據獲取快捷、方式多樣，圖像視野寬廣、形象直觀、信息量大、處理方法靈活，可進行重復動態觀測等特點，在地下水勘查工作中具有良好的應用效果和廣闊的應用前景。

遙感工作程序通常包括信息資料收集準備、室內解譯、野外驗證、成果整理等4個階段。遙感是以各類遙感數據為基礎，通過對遙感圖像反映的地貌、地層巖性、地質構造、水文地質要素等信息的識別、提取與綜合分析，獲得調查研究區的地下水特征。地質解譯的依據是遙感圖像的影像特征，主要包括幾何形態、大小、色調或色彩、陰影、紋理等。遙感制圖是以遙感數據或圖像為信息源，以目視解譯、機助解譯和計算機自動識別提取的各種專題要素、圖形、數據為編輯對象，編制相關專題圖件的過程。

1.3鉆探技術

鉆探是使用專門機具向巖層鉆進孔眼，直接獲取目標點位、目的深度、地下水資料的主要技術方法以及開發利用地下水的重要技術手段。

鉆孔結構是構成鉆孔柱狀剖面技術要素的總稱，包括孔身結構，實管、過濾管、沉淀管、濾料及止水的位置等。鉆孔結構根據鉆孔類型、水文地質條件、終孔直徑及深度、鉆進工藝方法、抽水方法及鉆探設備等因素綜合確定。

鉆孔簡易水文地質觀測是在鉆進過程中及時發現含水層，初步確定含水層的富水性及巖溶在不同垂向深度的發育程度和發育規律等水文地質問題的重要手段。

1.4試驗技術

常用的地下水試驗有抽水試驗、壓水試驗、鉆孔注水試驗、滲水試驗、地下水流速測定—連通試驗、地下水野外彌散試驗等。

抽水試驗的目的是：(1)確定抽水井(孔)的特性曲線和實際涌水量，評價含水層的富水性，推斷和計算井(孔)最大涌水量與單位涌水量；(2)確定含水層水文地質參數，為評價地下水資源、預測礦坑涌水量、確定礦坑疏干排水方案等提供依據；(3)確定影響半徑、合理井距、降落漏斗的形態及其擴展情況；(4)了解地下水與地表水(或巖溶地區地下水系)及不同含水層(組)之間的水力聯系。

1.5同位素技術

同位素是質子數相同、中子數不同、在化學元素周期表中占有相同序號位置的同一類原子。環境同位素是自然環境中天然產生的元素的同位素，分為穩定同位素與放射性同位素兩種類型。穩定同位素一般用作分析地下水成因、流動和環境因素影響的指示劑；放射性同位素主要用于確定地下水年齡。

1.6樣品測試技術

地下水勘查工作的樣品測試，包括現場分析、水質簡分析、水質全分析、常規專項分析(水中金屬、有機物測試、示蹤劑測試)及有關的巖礦樣品測試等方面內容。

在地下水勘查或專門研究項目中，還涉及到巖石、礦物等樣品的分析測試，以確定巖石礦物中的化學組成及有關組份在不同賦存狀態下的含量、結構和形態。

1.7地下水動態監測技術

地下水動態是指地下水的水位、水量、水質、水溫等要素在自然因素和人為因素影響下隨時間的變化規律。地下水動態監測的目的是為了進一步查明和研究水文地質條件，特別是地下水的補給、徑流、排泄條件，掌握地下水動態規律，為地下水資源評價、科學管理及環境地質問題的研究和防治提供科學依據。

1.8地下水模擬技術

地下水模擬，就是對所研究區域的水文地質特征(如含水層結構和參數等)或地下水系統的行為和狀態(如地下水位、地下水化學組分和地下水溫度等)進行仿真，以了解地下水的時空變化特征和演化規律，為地下水的合理開發利用和管理提供科學依據。

2地下水勘查技術方法集成

地下水勘查技術方法的集成，以遙感技術、物探技術、鉆探技術、實驗技術、測試技術、監測技術、同位素技術、模擬技術等技術方法的類別為主體，以各類技術方法相關的技術理論、規程規范、典型案例、儀器設備、軟件應用等信息為基礎，以信息的瀏覽、訂閱、檢索、關聯為主體功能支撐，配以相關的特色功能如數值模型在線計算、技術方法列表、技術交流、專題專欄等，組成較為完整的技術方法信息集成體系。

地下水勘查技術方法類別眾多、知識面廣泛，具有很強專業性，在各種技術方法分類及相應的知識結構整理方面需要相當的嚴謹和全面，在信息集成研究與試運行階段，需得到相關技術專家的適時指導，為大量資料收集與整理工作提供指導建議，防止信息不準確及無謂的工作量。加上一些新技術新方法的研究與應用，也需要長期進行信息維護以保持數據的適時更新，同時也需要多類業務專家繼續對數據質量進行評價與審核，并形成長效機制。

圖1　技術方法集成框架

3地下水勘查技術方法的支撐作用

依托現有的地下水勘查技術方法分類體系，地下水勘查與技術方法相結合，致力于解決我國當前及今后一段時間實施的地質工作，重點包括評價區域地下水資源和開采潛力，開展地下水潛力區、重點污染區、生態保護區1:5萬地下水勘查；開展部分重點城市規劃建設區1:5萬地下水勘查；開展重點地面沉降區水工環地質專題，支撐地面沉降和地裂縫、礦山地質環境、黃土濕陷、生態地質環境等重大環境地質問題專題調查；開展主要活動斷裂及區域地殼穩定性調查；支撐地下水土壤污染、巖溶塌陷、江海岸坡穩定性、湖泊河流生態環境、水土污染、地殼穩定性等重大環境地質問題專題調查；支撐重要城鎮規劃建設區的1:5萬水文地質工程地質環境地質調查；支撐集中連片特殊困難區、大型能源基地、西北干旱盆地重點地區、青藏髙原重點地區等水文地質環境地質綜合調查，查明基礎水文地質條件，圈定富水地段，解決人畜飲水困難，評價地下水資源量，提出地下水合理開發利用與保護方案。

4結語

隨著我國地質調查工作新格局的不斷完善，地下水勘查與技術方法不斷深度融合，多學科相互支撐、多手段協同運用、多部門共同參與，已經逐漸形成地下水勘查工作的新常態，地下水勘查及技術方法，有望在當前我國開展的京津冀一體化協同發展區地質保障、長江經濟帶地質環境綜合調查、泛珠三角地區地質環境綜合調查、絲綢之路境內段綜合地質調查、生態脆弱區和特困區水文地質環境地質調查、巖溶地區水文地質環境地質綜合調查、主要含水層水質綜合調查、土地地球化學調查、新技術新方法推廣應用等工程領域發揮突出的作用。為此，集中管理各類技術方法信息、統一提供技術方法信息產品有助于全面梳理地下水勘查技術方法的各類資源，提高技術方法的利用價值。

以地下水勘查技術方法為切入口，在開展單一領域的技術方法服務體系研究的基礎上，擴大至整個地質調查行業內的技術方法集成與服務體系建設，是可行的，且正在被不斷的實踐與建設之中，已取得階段性進展，需要不斷加強技術方法信息公益性服務產品的研究與探索，并提供行業內示范與服務。

參考文獻

[1]劉維華．淺談水文地質勘察與技術方法[J]．中國科技博覽.2013(7)：599.

[2]王旭．地質調查工作的技術原則與方法[J]．科技創新導報.2010(11)：80-81.

[3]邊新亮．針對當前礦產地質勘查技術方法綜述[J]．中國科技投資.2014(12)：138．

[4]陶川．對水文地質工程中勘查技術應用的探討[J]．中國科技博覽.2013 (18)：286．

Study on Integrate about Goundwater Exploration Technology and Method System

XIAO Xing-ping，RUANJun，TONG Yuan-qing

(Center For Hydrogeology and Environmental Geology, CGS, Baoding 071051,Hebei)

Abstract:At present, the use of a variety of technical methods to solve some geological problems become the normal need of geological survey work, technical methods of mutual cooperation, comprehensive integration, integration application is the trend of geological work development. In this paper, based on the analysis of the technology and method system of groundwater exploration, this paper analyzes the content and integrated mode of groundwater exploration technology, which indicates that the integration and comprehensive application of the technology can effectively support the current groundwater exploration in China.

Key words:Groundwater；technology and method；integration and the system

[中圖分類號]P641.7

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)02-0009-02

[作者簡介]肖興平(1980-)，男，湖北云夢人，高級工程師，主要從事水工環地質信息化技術研究。

[基金項目]中國地質調查局工作項目(地質調查技術方法集成與服務系統建設：1212011120431)

[收稿日期]2015-10-28