《水文地质勘察》课程设计指导书

1、水文地质勘察课程设计指导书水文地质勘察是一门水文与水资源工程专业重要专业课程，该课程除课堂讲授水文地质勘察基本原理和工作方法外，还要特别加强对学生实践知识、动手能力和分析问题与解决问题能力的训练。本课程设计的目的就是为了巩固课堂学习的理论知识，理论联系实际，提高学生实际分析解决问题及编写报告的初步能力，为学生毕业论文（设计）的编写打下一个良好的基础。一、课程设计名称1、东王村地区水文地质条件及地下水资源供水意义分析2、编制3号专门水文地质孔设计柱状图3、宝兰高速铁路ZK03钻孔岩心编录二、方法与步骤1、认真仔细阅读东王村地区水文地质资料。包括水文地质图（图1），（平面图、剖面图）及相关资料（表

2、1、表2、表3）；2、在系统分析东王村地区地质背景（地形、地层、构造）的基础上，对该区水文地质条件进行分析；3、东王村地区地下水资源供水意义分析；4、编写课程设计报告。5、编制3号专门水文地质孔设计柱状图。6、认真阅读宝兰高速铁路ZK03钻孔资料，对岩心进行编录并绘制钻孔柱状图。三、有关基本知识1、水文地质图水文地质图是反映一个地区地下水情况及其与自然地理和地质因素相互关系的图件。它是根据水文地质调查的结果绘制的。通常由一张图(主图)或一套相同比例尺的辅助图件来表示含水层的性质和分布、地下水的类型、埋藏条件、化学成分与涌水量等。主图是为对区域地下水的形成与分布建立总的概念而编制的反映主要水文地

3、质特征的综合性图件，即综合水文地质图。辅助图件则包括基础性图件(如地质图、地貌图、实际材料图等)、地下水单项特征性图件(如潜水等水位线及埋深图、承压水等水压线图、水化学类型分区图、地下水储量分区图等)以及专门性水文地质图(如供水水文地质图、矿区水文地质图、环境水文地质图、地下水开采条件分区图等)，一般是小面积大比例尺，针对某一方面或某一项自然改造利用而编制的图件。综合水文地质图一般由平面图、镶图和剖面图组成。平面图为主图。镶图是在条件复杂的地区，为减轻主图负担弥补其不足而编制的，其比例尺要比平面图小。剖面图则是用以反映调查区主要方向的水文地质变化规律，如含水层的结构特征。其走向应选在穿过地貌变

4、化最大、横切所有含水层的方向。尽能和勘探钻孔控制性水点结合起来。原则上水平比例尺与平面图相同，垂直比例尺可适当放大，但不能使地形严重失真。2、水文地质条件水文地质条件是指有关地下水形成、分布和变化等条件的概括。一般包括地下水的埋藏分布情况、水质、水量、补给、径流与排泄等条件。这些条件受地区的自然地理环境、地质条件以及人类生产活动的影响而变化。因此，实际上它包括了影响地下水各方面的因素的总和。3、气候条件气候是指某一地区多年的天气特征。根据其年平均温度可分为：热带(>25)、亚热带(2515)、温带(155)和寒带(<5)；根据其水份状况可分为：湿润(降水量>800mm)、半湿

5、润(800500mm)、半干旱(500250mm)、干旱(<250mm)。4、地下水埋藏条件地下水埋藏条件是指地下水的类型、分布和埋藏深度、含水层的数目、岩性、厚度和空间分布、含水构造的特点等的统称。查明地下水的埋藏条件是水文地质调查的一项基本内容。5、地下水补给条件含水层中地下水从外部(如大气降水、地表水等)或从其他含水层中不断获得水量补充的过程称为地下水的补给。地下水补给条件是指地下水的补给来源、补给方式、补给区的位置、补给量的大小和影响补给的因素等的统称。在开采地下水或疏干排水时，必须查明地下水补给条件，计算补给量。6、地下水排泄条件地下水从含水层中流出并转化为地表水或大气水的过程

6、称为地下水的排泄。地下水排泄条件是指地下水排泄的地点、排泄方式、排泄量、形成这种排泄的环境和条件以及影响排泄的因素等。地下水的天然排泄方式有两类：一类为通过毛细管作用到达地表蒸发转化为大气水的垂直排泄；另一类为通过以泉或泄流形式排向地表水的水平排泄。当大量开采地下水或矿井疏干排水时，人工排泄也是一种重要的方式。7、地下水动态地下水动态是指地下水在形成过程中水位、水温、流量、化学成分、气体成分和物理性质等总的变化过程。它是在各种因素(气候、水文、地质、土壤、生物以及人工因素等)的综合影响下所形成的。了解地下水的动态和影响因素，可以根据它的规律更合理地评价、利用、控制和防治地下水对人类的危害。8、

7、地下水资源是指某一地区地下水的储藏量。它可分为补给量、储存量和允许开采量：(1)、补给量地下水补给量可分为天然补给量与开采补给量。天然补给量是指天然状态下，含水系统平均每年从大气降水入渗、地表水入渗、地下径流或越流流入等所获得补给的重力水体积；开采补给量是指在开采过程中地下水位下降、水力坡度增大，从相邻地表水体或相邻含水系统中所获得的补给水量。或由于开采使含水层储水空间增大，而可接纳更多的入渗水量。通常开采补给量可大于天然补绐量。(2)、储存量是指储存于含水层或含水系统内水位变动带以下的重力水体积。可分为潜水容积储存量和承压水弹性储存量。是地质历史时期逐渐积存起来的，可对维持地下水量稳定起调节

8、作用。(3)、允许开采量是指在一定的技术经济条件下，能从含水系统中开采出来的最大水量。同时在整个开采期间内，其水质、水量、开采条件和环境不会出现显著恶化。合理确定地下水的允许开采量是地下水资源评价的核心问题。9、含水层的透水性分级含水层的透水性是指含水岩石孔隙、裂隙或溶蚀空隙透过水的能力。它通常是以渗透系数大小来划分：透水性等级名称渗透系数(m/d)良透水岩石>10透水岩石101微透水岩石10.01极微透水岩石0.010.001不透水岩石<0.001通常透水层是指渗透系数>0.001m/d的岩层，隔水层(不透水层)是指渗透系数<0.001m/d的透水性非常低的岩层。10

9、、单位涌水量单位涌水量是指抽水时，水井或钻孔中水位每下降一米的涌水量，用升/秒·米来表示。它是对比单井出水或含水层富水能力的重要指标：式中：q为单位涌水量；Q为井(钻孔)抽(涌)水量；s为降深。11、含水层富水性分级含水层富水性是指含水层中地下水量的丰富程度。它取决于含水层的分布范围、厚度、透水性和补给条件。一般是根据开采时井、泉的最大涌水量来衡量。常见的富水性分级为：富水性等级名称井(泉)最大涌水量(m3/d)强(极)富水的>5000富水的50001000中等富水的1000100弱(微)富水的10010贫水的<10富水性复杂的相差悬殊在岩溶区和基岩裂隙区有时在井(钻孔)

10、缺乏的情况下可采用地下水径流模数来粗略划分：富水性等级名称岩溶水或裂隙溶洞水(L/S·km2)基岩裂隙水(L/S·km2)强(极)富水的>6>3中等富水的6331贫水的<3<112、地下水埋深分级根据地下潜水面或承压水含水层顶板距离地表深度，可将地下水埋深分为三个等级：埋深等级名称孔隙、裂隙、岩溶(潜)承压水埋深(m)深层的>100中等深层的10050浅层的<5013、矿化度分级矿化度等级名称总含盐量(g/L)淡水<1微咸水13半咸水310咸水>10四、报告编写主要内容1、区域自然地理条件(1)地形：根据水文网的分布及剖面图上

11、的地形及标高，分析本区地势及汇水条件。(2)气候：根据表2，分析本区降雨待征和气温特征。(3)水文：水系发育情况、水系分布与地形、岩性、构造的关系，以及河水的补给来源，不同河段的流量变化等。2、区域地质条件(1)地层：层序、时代、岩性、接触关系、出露及分布情况(2)构造：褶皱特征、断层走向、断距及性质。构造对地层分布、地形及水文网分布等的控制作用，以及构造对地下水形成过程的控制作用。3、区域水文地质条件(1)岩层含水性：从下列各方面逐层分析哪些是含水层，哪些是隔水层；对含水层则进一步分析其相对含水性和导水性并区分强含水层和弱含水层。岩性(根据岩层含水性说明表中的描述)；裂隙发育情况(根据说明表

12、中的描述以及钻孔资料)；岩溶发育特征(根据说明表中的描述；钻孔资料；图面上岩溶发育及分布状况；岩溶地区水系发育特征)；泉的出露情况及流量；钻孔单位涌水量。(2)各含水层的主要水文地质特征：根据岩性、裂隙或岩溶发育情况、泉的流量及出露情况、钻孔单位涌水量等方面的资料（补充到表1中）；泉、钻孔的水化学及水温资料(表3)；分析不同地层的富水性，区分强含水层、弱含水层和隔水层，总结它们的水文地质特征。东王村地区水文地质图及剖面图，分析下列各项：各含水层的出露分布特征；泉的出露条件、类型及命名；二叠系合水层的水温及水质变化特征；中侏罗统含水层的水温及水质变化特征；各含水层的补给、排泄、径流条件(包括补给

13、来源、补给方式、排泄方式、径流强度等)。(3)断裂带的水文地质特征：根据两盘岩性、出露于断裂带上泉的流量、水质、水温以及河水流量等，分析断裂带的导水性能及其对二叠系和中侏罗统含水层的影响。(4)地下水资源供水意义在综合分析全区水文地质条件的基础上，依据降雨量（表2）和排泄量，初步分析该地区地下水资源的特点及其供水意义。(5)地下水资源的概略估算：在对区域水文地质条件建立清晰概念的基础上，估算东王村盆地地下水的补给量及二迭系含水层的年补给量五、钻孔设计柱状图的编制：1、图名：3号专门水文地质孔设计柱状图。2、比例尺：1：1000。3、图头内容：钻孔方位；设计孔深；开口、终孔口径；开孔、终孔日期；

14、钻机类型及抽水设备等。4、正图内容：（见表4）5、图尾内容：施工程序：按设计要求，从开孔起至抽水完毕封孔的全过程的钻探及水文地质内容，进行合理的安排。责任表：参考矿床水文地质图责任栏，大小及内容基本相同6、要求：参考过去所学过的知识，提出每一项设计，做到既要查明水文地质问题，又要节省开支，达到内容准确，图件美观、整齐。7、钻探部分：（1）钻孔坐标：X=2739.840 Y=11256.221 H=468.12（2）钻机类型：油压300型；（3）钻孔方位：设计直孔90；（4）开孔日期：1985年9月2日； 终孔日期：1985年 月 日；（5）钻孔设计深度：250米；（6）钻孔结构：孔径：040.

15、00米 150毫米 40.00126.00米 130毫米 126.00250.00米 110毫米钻孔结构：010.00米 146毫米套管（孔口管） 10.0031.00米 146毫米过滤管（7根）31.0040.00米 146毫米套管第试段040.00米 146毫米套管 40.00126.00米 127毫米套管126.00250.00米 裸孔抽水第试段（7）抽水设备：压风机抽水。六、东王村地区水文地质资料1、东王村地区地层及其含水性：该区地层及其含水性见表1及图1所示；2、东王村地区降雨量资料：降雨量资料见表2所示。3、东王村地区地下水化学成分资料：地下水成分见表34、东王村地区水文地质图（图

16、1）表1 东王村地区岩层含水性代号时代岩 性裂隙及岩溶发育情况泉流量（L·s-1）钻孔单位涌水量(L·s-1·m-1)岩层含水性质接触关系Qal第四系冲积砂砾石与老地层呈角度不整合接触J3上侏罗统砂岩与砂质页岩互层裂隙闭合J2中侏罗统长石石英砂岩裂隙张开J1下侏罗统页岩，距底部15m处夹厚度3-5m的可采煤层裂隙闭合P二叠系纯质石灰岩岩溶发育与上覆地层呈角度不整合接触C石炭系页岩夹薄层砂岩Al-S前泥盆系片麻岩及片岩构造裂隙闭合，发育风化裂隙与上覆地层呈角度不整合接触表2 东王村地区多年平均(19711990)降水量及气温资料月份项目1234567降水量(mm)3

17、5.560.5104.5144.4161.2218.0179.0占年降水量(%)2.84.88.311.512.817.314.2气温()1.85.112.316.421.626.027.8月份项目89101112全年降水量(mm)133.480.653.256.633.51260.4占年降水量(%)10.66.44.24.52.6100.0气温()28.723.418.09.27，316.5表3 东王村地区地下水化学成分泉号库尔诺夫表示式钻孔号含水层库尔诺夫表示式61J212P103J213P14表4 水文地质孔设计柱状图项目内容内 容序 号图中宽度（厘米）钻孔深度（米）11地层年代21柱状

18、图与终孔结构（1：1000）33地层厚度41岩性描述54钻孔结构62钻进要求钻进方法71岩芯采取率81孔斜要求91简易水文观测水位观测101冲洗液观测111岩芯编录121物探测井测斜131井温测井141井液电阻率测井151止水要求技术要求161检查方法171抽水试验预测静止水位181抽水试段191预测降深201抽水方法211抽水时间221恢复水位231观测孔观测孔号241观测方法及时间251取样水样261岩样271备 注282七、宝兰高速铁路ZK03钻孔资料1、ZK03钻孔资料（1）钻孔坐标：X=4586.250 Y=9836.126 H=1134（2）钻机类型：GZ5型工程钻；（3）钻孔方位

19、：设计直孔110；（4）开孔日期：2009年4月21日； 终孔日期：2009年 5 月 2 日；（5）钻孔设计深度： 50米；（6）孔径：050.00米 110毫米2、岩心资料岩心编录的目的是最大可能的提取岩心中的岩土信息，结合岩石物性、测井、地球物理及区域地质背景资料，树立岩心剖面柱。根据规则，岩石编录包括对岩心划分岩性单元，观察和描述不同岩性单元之间的接触关系、各种岩石的颜色、结构、构造、矿物组成及含量。表5 岩心资料表层次层顶深度（M）层底深度（M）取样标号地下水（M）试验103.52米、3米处标贯试验23.59.55米处00139.511.810米处0029.5米处见地下水，2009.

20、4.25稳定水位1125m411.820.715米处003、20米处00418米处重触探试验520.726.825米处005626.831.830米处006731.835.335米处007835.342.540米处00836米处重触探试验942.55045米处009编录内容见下表：表6 岩心编录项目内容内 容序 号图中宽度（厘米）地层代号11岩土分层序号21层顶深度31层底深度41层厚51地层描述65岩土取样713、标贯试验资料该钻孔中的标贯试验进行了两次，分别在2米和3米深度上进行，标贯试验原始资料见下表： 表7 标贯试验原始资料表试验前深度（m）试验后深度（m）击入深度（m）杆长（m）标贯

21、击数修正后标贯击数2.002.100.10332.102.200.10352.202.300.10343.003.100.10453.103.200.10463.203.300.10474、重触探试验资料 在钻孔中18米、36米处进行了重触探试验，其原始资料见下表：表8 18米处重触探试验原始资料表试验前深度（m）试验后深度（m）击入深度（m）动探杆长（m）动探击数修正后动探击数18.0018.100.10202018.1018.200.10201818.2018.300.10202318.3018.400.10202618.4018.500.10201518.5018.600.1020201

22、8.6018.700.10201718.7018.800.10202818.8018.900.10202418.9019.000.10201619.0019.100.10221519.1019.200.10221819.2019.300.10222219.3019.400.10222019.4019.500.10222019.5019.600.10221919.6019.700.10222119.7019.800.10222319.8019.900.10222619.9020.000.102228表9 36米处重触探试验原始资料表试验前深度（m）试验后深度（m）击入深度（m）动探杆长（m）动探击数修正后动探击数36.0036.100.10384036.1036.200.10383836.2036.300.103841