水文地质课程设计.docx

水文地质课程设计 专业 ： 资环学院勘查技术与工程学号 ： 20084343姓名 ： xxx 指导教师： 葛xx 、赵x 日期 ： 2011年1月16日星期日（一）序言水文地质学和地下水动力学的课程都已经结束了，此次勘察报告由勘查081班全体同学通过阅读永交市水文地质图，查明区域水文地质条件，进行地下水资源评价、选择供水水源地及进行开采设计，利用水文地质的基本原理理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力，并加深对水文地质的认识。（二）自然地理及地质概况2.1山脉地势永交市地区为向斜形成的山构造，该处地势较高，海拔高度为890m。在靠近汾阳河源头处为石平峰，海拔高度为1381m，为该区域海拔最高处，向西南延伸地势趋于平缓，到庙山地势升高。中部为一个向斜山，庙山，无上处为1020米，山体的为北东走向,区域西侧为黄河，走向为南北，地形在南东向较高,向北西向延长渐低,到庙山为向斜山，地势升高，再向北西向延长后，地势趋于平缓因此，石平峰向西北方向搜集水形成汾阳河，紫阳坟的方向西南边向搜集水形成涞阳河，在涞阳河中有东湖，再向西南流，终极流向黄河向斜两翼风化剥蚀较提升紧张，故形成为了向斜山。研究区内水系分布密集，黄河在研究区西部呈南北走势，并有涞阳河、汾阳河两个支流位于两个地貌单元。研究区北部有少量成因不明的黄土出露。2.2水文永交城市地区域的水文现象地质环境庞大，形成为了众多的河流，泉和湖黄河流经永交市西部，区内有汾阳河，涞阳河，东湖，及泉若干在区域南东方向的石平峰海拔较高，形成汾阳河的源头北部的东湖岩层较为透水，可存储较多的水资源，为透水层依据各水文现象站及兰村泉流量观测资料可知，汾阳河在夏季与秋季水流量最大，冬季和三春的水量较少涞阳河在夏季的水量较大，秋季的水量较少，并在冬季在断流汾阳河上站的平均流量为0.0885米3/秒,涞阳河站平均流量为0.0275米3/秒,兰村泉平均流量为0.4494米3/秒, 区内地下水的赋存于碳酸盐岩含水层中，赋存不均一，其中部分被第四系地层所覆盖。在灰岩夹白云岩的地区以及构造活动强烈的区域：岩石破碎、裂隙发育，岩溶水、裂隙水明显富集，地下水流动总体方向与地表水一致。并绘制两河流流量历时曲线图1-1 河流流量历时曲线23气象 根据该区域的气象资料研究区年平均降雨量为509.5mm,主要集中在69月，通常春夏多雨，秋冬少雨，日降雨量最大可达117.7mm，冬季降雨量少，时有干旱发生。，可绘制出该区的下雨量、蒸发量与气量的图表图1-2 气象要素随时间变化曲线2.4地质概况 研究区的地层横跨两个地貌单元，其中第四纪冲积、洪积物分布面积大，占总面积的4550%，与下覆地层呈角度不整合接触关系，由于此区域为一大向斜构造，因此会出现地层反复在区域中心，向斜山顶部的庙山顶部为（t）三叠纪紫红色砂页岩，向斜山由中部向两翼依次出现（p）二叠系砂页岩夹煤层，（c）煤炭系砂页岩夹有灰岩及煤层，（o1）下奥陶统灰岩夹白云岩，寒武系灰岩及页岩，（pt）元古界砂岩及大理岩，（ar）旷古界片麻岩在向斜的北西翼只出露（p）二叠系砂页岩夹煤层，（c）煤炭系砂页岩夹有灰岩及煤层，（o1）下奥陶统灰岩夹白云岩，再向北西方向则出现一断层，断层向北西依次出现第四系的（q3）上更新统冲积层，（q4）全新统冲积层，（q2）中更新统冲积层，（q4）全新统冲积层，其中（q2）中更新统冲积层，（q4）全新统冲积层太古界片麻岩分布于研究区东部，且海拔较高，为基岩出露区。元古界砂岩及大理岩沿分水岭分布，寒武系下奥陶系地层占研究区30%的面积，其主要分布于研究区南东方向。二叠系、三叠系石炭系地层出露于庙山山顶一带，与下覆地层呈平行不整合的接触关系。2.5地貌研究区内构造运动活跃，褶皱和断层方面均有发育。在横弯褶皱作用下发育了以庙山为核部的向斜构造，在断层方面发育了一条ne-sw走向的覆盖研究区的大型正断层，正是该断裂的出现划分了两个不同的地貌单元，以及位于研究区南东方位一个nw-se走向的逆断层。1、褶皱庙山向斜：是研究区内发育的规模最大，轴迹呈向ne向延伸较远的开阔褶皱。该向斜核部由三叠系紫红色砂页岩，向斜两翼地层由二叠系砂页岩、石炭系砂页岩夹灰岩、下奥陶统灰岩夹白云岩、寒武系灰岩及页岩、元古界砂岩及大理岩组成。岩层相向倾斜，南翼产状为33030，北翼被第四系堆积物覆盖，近核部岩层倾角较缓，在1525。褶皱发育改变了原始的局面，形成了高低不平的地形地貌，为地表水由南向北的汇集提供了地形条件，地层的倾斜、岩层破碎情况也改变了地下通道的发育条件，从而控制和影响了地下水流的方向。2、断层本区域的断层是在褶皱形成之后发育的，有影响整个研究区的大型正断层，也有影响局部的小规模逆断层。两断层相交，且正断层发育晚于逆断层。正断层：发育于三叠系地层形成后，其标志有地层缺失，两个不同的地貌单元相连。断层发育是造成南东高，北西低的根本原因，决定了研究区内地表水汇集后的流动方向。在断裂带上有泉出露，分别是兰村的溢流下降泉和晋柏的侵蚀上升泉。逆断层：发育于研究区一角，切割向斜的转折端，在该断层处发育西冶接触下降泉。（三） 水文地质条件3.1 含水层的类型，岩性，分布以及埋藏规律（1）、地下水类型及含水岩组划分研究区拥有平原、丘陵两种地貌特征，位于东南分水岭之内。研究区有基岩出露，如位于分水岭处的太古界片麻岩，以及庙山山顶处的三叠系紫红色砂页岩，二叠系砂页岩、石炭系页岩。研究区内还有碳酸盐岩地层，且分布面积较大。在研究区有大面积第四系堆积物覆盖，堆积物为全新统冲积层，全新统湖积层，上更新统洪积层，上更新统冲积层，中更新统冲积层，这些洪积物、湖积物，冲积物的松散结构为地下水赋存提供了空间。研究区的地下水类型按含水介质可分为：第四系松散堆积物孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水；根据其埋藏条件又可将岩溶水分为覆盖型岩溶水和裸露型岩溶水。表1 永交市地下水类型及含水岩组划分表地下水类型含水岩组代号第四系松散堆积物孔隙水全新统孔隙潜水含水岩组q4al-q4l上更新统孔隙潜水含水岩组q3pl-q3al中更新统孔隙潜水含水岩组q2al-q2-3基岩裂隙水三叠系-二叠系裂隙潜水含水岩组t-p石炭系裂隙潜水含水岩组c元古界-太古界裂隙潜水含水岩组pt-ar裸露型岩溶水下奥陶-寒武系岩溶潜水含水岩组o1-覆盖型岩溶水下奥陶-寒武系岩溶承压含水岩组o1-（2）、地下水分布以及埋藏分布规律 本区靠近黄河，地下水域发育丰富，整个地域的高程不是很高，局部地域低于黄河水位线，构造运动庞大从岩性上来讲潜水含水岩层厚度为10-20m，主要类型为亚粘土，砂岩，砂砾岩等松散岩层，多为第四纪更新统洪积物层及冲积物层等，由钻孔资料想到截面图可以看出在东湖四岸，永交市北面的广阔的第四纪聚集物覆盖地域由于濒临黄河加之整个聚集物地域前期遭遇聚敛冲刷紧张，尔后期覆盖的岩层又比力松散，潜水发育交好，在大规模内发育潜水，在西治及庙山附近含水层以砂岩及砂页岩为主，被黄河，汾阳河及其支流所困，下降泉发育较多，潜水补足，在兰村泉，由于断层存在，地层被相互让开，河流也变样，低下水出露成下降泉，也同样由潜水补充 该地域由于水域发育，岩层较为松散，承压水分布较少，主要为晋柏地域附近，由于岩性为下奥陶统灰岩夹白云岩，透水性较差，而又有断层效用，于是地下水出露成上升泉，由承压水补足别的在东湖南北沿线上也有绝对是承压水出现，但不是很发育3.2 地下水的补给来源、补给方式、补给区以及补给量 地形、地质构造特征决定了本区地下水的补给、径流与排泄条件：向斜开阔构造、断裂对地下水的运移、富集起主导作用；受地层岩性和局部构造的影响，又形成了受大径流系统控制的小径流环境。在碳酸盐岩地区，地下水多以管道流为主；在基岩山区地下水从高向低沿着岩石孔隙、裂隙运动。研究区以紫阳山，石平峰等一系列山脊为南面和东面的分水岭。北面以涞阳河来分开两个较大的子含水系统，西面以黄河作为子含水系统的边界。在上述边界条件控制下，本区形成了一个相对封闭的由南向北由东向西的汇水地形，东南部基岩山区接受的大气降雨补给，然后由四周向中央汇集，在区域断层带上形成了多个地下水集中径流和排泄带，在基岩地区也形成了小规模的排泄点都随地表支流或流经第四系堆积物后以孔隙水的形式汇入河谷地带。第四系松散堆积物孔隙水主要靠周边地下水的侧向径流补给（由分水岭到断裂构造带，通过导水断层和排泄点来补给）、大气降水补给、下伏含水岩组地下水的越流补给以及丰水期的河水补给。其中侧向径流和大气降水为主要的较稳定的补给来源，当大气降雨充分，河水位线高于潜水位线时，河水补给地下水。越流补给则是在相邻的含水层出现水头差时才存在的补给方式。岩溶水主要靠其分水岭一侧的丘陵低山裸露基岩断裂、裂隙通道，承接大气降水通过入渗，经运移存储于含水层中。在海拔较高的庙山、石平峰等地是基岩裂隙水直接补给岩溶水。基岩裂隙水主要由大气降水补给，无别的补给来源。3.3 地下水的径流排泄方向以及途径、径流排泄量地域的地下水补足体式格局主要是大气降水，年降水量为509.5mm，地表水补足和水汽固结都很少地下水的分泌体式格局主要蒸发、向河流泄流、和泉，蒸发量较大，年蒸发量为1866.6mm，为最主要的情势地下水补足地表水，主要表现为潜水补足河流经流情况：地下水流方向大致为从东向西，在冬三春候125月，河流流量很小，涞阳河下颀在125月时出现断流的情况地下水的径流主要是在天然条件下由丘陵到平原，由河流级阶地后缘向级阶地前缘流动。裂隙水沿基岩发育裂隙通道从山顶向山脚流动，第四系松散堆积物孔隙水排泄方式为蒸发排泄、补给相邻含水层排泄，人工开采及平、枯水期向河流或湖泊排泄。基岩裂隙水和岩溶水的补给方式为蒸发排泄、补给其它含水层排泄，平、枯水期向河流排泄和泉排泄。（四）地下水资源的评价4.1地下水水量评价 根据永交市的水文地质条件，将该区域划分成两部分：基岩山区地下水补给资源评价、平原区地下水补给资源评价。1 基岩山区地下水补给资源评价该区域两面环山，从区外无径流输入，地下水补给以大气降水补给为主，通过计算径流模数计算地下水资源补给量：（1）补给量计算汾阳河西支清水流（c p）m1=1000q1/f1=1000*0.021/10.8=1.94l/(s/km2)西冶泉（o1 ）m2=1000q2/f2=1000*0.038/4.5=8.44 l/(s/km2)汾阳河上站(基流分割法)（pt ar）m3=1000q3/f3=1000*0.055/26.5=2.07 l/(s/km2) 其中：m-径流模数l/(s/km2)f-计算面积（km2）q-流量（m3/s）（2）地下水补给量：（c p）q1=m1*f1/1000=1.94*33.65/1000=0.065 m3/s（o1 ）q2=m2*f2/1000=8.44*64.6/1000=0.545 m3/s（pt ar）q3=m3*f3/1000=2.07*26.5/1000=0.055 m3/s其中：m-径流模数l/(s/km2)f-计算面积（km2）q-流量（m3/s）2 平原区的补给量评价根据冲积平原的孔号资料(表三、表八、表九)计算q4al、q4l、q3al、q2al的降雨入渗系数：（1）建立水均衡方程式 n*h=(xf+yf+wu1+qt)+(zu+wu2)收入项：降雨入渗补给量- xf 地表水入渗补给量- yf 上游断面潜水承压水补给量- wu1 越流补给量-qt 支出项：蒸发量- zu 下游断面潜水流出量- wu2（2）公式： =(h*n *1000)/x（q4l）=0.08*0.09*1000/40.5=0.18（q3al）=0.07*0.16*1000/40.5=0.28（q4al）=0.06*0.15*1000/40.5=0.22（q2al）=0.04*0.11*1000/40.5=0.11洪积层的入渗系数计算时需减去汾阳河和兰村泉的补给量：（q3pl）=1000*0.26*0.25+20*14/500*(25.32-24.82)/300-(25.82-25.32)/200/40.5=0.99其中：-大气降水渗入系数；x-一次降水量（mm），降水量为40.5mm；h-水位变化（m）；-给水度（3）公式：q=1000axq（q4l）=1000*0.18*5.4*509.5=495234 m3/a=0.14万米3/日q（q3al）=1000*0.28*9.5*509.5=1355270 m3/a=0.37万米3/日q（q4al）=1000*0.22*28.7*509.5=3216983 m3/a=0.88万米3/日q（q2al）=1000*0.11*22*509.5=1232990 m3/a=0.34万米3/日q（q3pl）=1000*0.99*22.15*509.5=51912955 m3/a=3.06万米3/日其中：q大气降水渗入补给量（m3/a）；大气降水渗入系数；x多年平均降水量（mm/a），509.5mm/a；a计算面积（km2）；3 晋柏泉流量动态变化根据晋柏泉动态统计资料，将晋柏泉年降水量大于550毫米作为丰水年，年降水量小于400毫米的年分作为枯水年，其余年份作为平水年。采用相关分析法用最小二乘法原理，计算出降水量与泉水流量的回归方程为y = 9442.81481 x-1222.74068，其中n=15，r=0.81423，查根据相关系数显著性检验表可知，当a=0.01时，满足r0.661,因此，此计算数据可以说在a=0.01水平上是显著的。图8 晋柏泉历年流量与降水量散点分； 布趋势图4.2地下水水质评价糊口用水：经过分析初步晋柏泉，湖水，5号点的水硫酸盐超过标准大于250m/l，取其中一点水进行详细分析，其各个化学含量均符合国度标准并且其结肠杆菌和球菌总量远小于标准属于水质较好的糊口用水，推知其它个点都符合糊口用水标准 工业锅炉用水：该处水的ph均符合标准，结肠杆菌远小于标准值，根据标准本地域的水很符合工业要求，并且是大好的工业锅炉用水 灌溉用水：根据国度标准该用水标准，该处水的合适做为灌溉用水，但是各类化学元含量不高，不是非常好的灌溉用水，不建议取此水用来灌溉 总的说来本地域污染较轻,对于糊口的影响半大,水的质量也可以满足许多人同样平常糊口的要求;对于工业而言,本地域的水的源头非常合适工业要求,能满足工业的要求,但由于本地域潜水和地表径流比力发育,容易污染潜水,不易治理,不宜在此建厂,并加大监管维护力度;对于农业,本区水的源头虽然满足农业要求,但是化学元素含量比力少,要在此进行农业需改良土壤 项目 糊口饮用水 工业用水 农业用水 ph值 6-9 6-9 6-9 溶解值 5 3 2 锌 1.0 2.6 2.0 砷 0.05 0.1 0.1 结肠杆菌(个/升) 10000 20000 40000 h2s 0.2 0.1 0.1 氨氮 1.0 1.5 2.0 水质标准(gb3838-2010) 水质水量均可满足居民正常生活需求，污染对于居民的正常生活影响较小。本区水源也是比较理想的农业灌溉水源，对于