时间:2023-02-10 12:13:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水文地质学,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
1古代哲学与水文地质学
《周易》是自西周至东周不断充实才完成的重要文献,所引用的人事活动和自然现象的描述蕴含了人类早期科学萌芽和对自然现象的哲学思考。《周易》八卦中的坎代表水,兑代表泽,艮代表山,坤代表地。这些组合而成的彖、彖恰好表征了地下水的循环过程,当代水文地质学家以图来诠释,与水文学的描述相当吻合。公元前7世纪的泰勒斯被称为人类历史上的第一个水科学家与第一个哲学家。泰勒斯认为水与人与万物的存活如此息息相关,水的背后有些更深的法则与目的,他直接指出人可以思考有关水的“看不见”的意义,而非只是在“看得见”的使用,也许“看得见”的部份只是暂时的、多变的,而“看不见”的部份是永存的、不变的。
2近代水文地质学的发展
自十九世纪末,水文地质学成为一支独立的学科以来,在多位水文地质学家和水文地质工作者的不懈努力下,水文地质学从幼稚逐渐变得成熟,从单纯的现象描述发展到定量化的理论研究上[1]。泰斯于1935年利用地下水非稳定流与热传导的相似性,得出了地下水流向水井的非稳定流公式即泰斯公式,把地下水定量计算推进到了一个新阶段。20世纪中叶,苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文地球化学方面做出了许多贡献。到第二次世界大战结束时,在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面,均有了较为系统的理论和研究方法。水文地质学已经发展成为一门成熟的学科了。20世纪70~80年代,由于电子计算机技术的发展,地下水数学模拟成为处理复杂的水文地质问题的主要手段。同时,同位素方法在确定地下水平均贮留时间,追踪地下水流动等研究中得到应用。遥感技术及数学地质方法也被引进,用以解决水文地质问题。随着地下水污染、海水与咸水入侵淡含水层等问题的不断产生,与地下水中溶质迁移有关的问题开始受到重视。许多水文地质学家正在通过室内试验、野外试验与建立数学模型的办法去解决有关问题。
3现代水文地质学科技革命
3.1 科学技术革命对水文地质学发展的影响
水文地质学发展过程中的历次革命都是在科学技术革命及其产物的支持下完成的。首先对水文地质学形成和发展具有重要意义的Darcy定律是H.Darcy受到电学中的欧姆定律和固体介质中的热传导定律的启发并通过试验验证得到的,三个定律的数学表达式完全相似,而欧姆定律和热传导定律早在Darcy定律出现之前就分别由欧姆和福里哀建立。其次对现代水文地质学的发展和研究具有划时代意义的Theis公式和描述渗流的基本微分方程也都是从热传导理论中演绎过来的。另外,目前在渗流理论中广为应用的数值法是在新科学技术革命的产物之一—— 计算机的促进下才得以蓬勃发展的,尤其是20世纪70年代末微型计算机的普及使得数值法在研究渗流问题时表现出了更大的灵活性和优越性。现在计算机已渗人到水文地质研究的各个领域,如勘查、编图、开发、评价和管理等,正是在计算机帮助下,一些数学方法才得以用来解决水文地质问题。在地下水的勘查和研究中,当今广泛使用的技术和方法如电法、磁法、遥感、放射性测量、同位素、Υ-Ν等均是科学技术革命的产物。这些方法和传统方法结合起来,借助计算机,不但解决了许多原来无法解决的问题,而且使水文地质学理论更丰富、更完善,并形成了多种交叉学科。
3.2 水文地质学今后发展方向
水文地质学发展到今天,经历了近150年,现在人们在解决渗流问题时基本上都按照这一模式进行:定性分析建立水文地质模型建立数学模型求解数学模型,这一模式通常称为数学模式[3]。目前在世界范围内正兴起一场以微电子技术和信息处理技术为中心的科学技术革命。新科学技术革命的主攻方向是智能信息科学技术,主要历史使命是建立智能科学理论,其核心是智能化,其科学、社会、经济效果将对人类产生巨大的冲击,将变革现在科学内部结构。受新科学技术革命的影响,水文地质学理论也将发生革命,解决水文地质问题的智能信息模型和混沌模型将代替现有的数学模型;同时受新材料、光导纤维、新能源、空间、电子和计算机等多项新技术革命的影响,在地下水的勘查和研究方法上也将发生根本的变革,届时目前水文地质学上的一些难题将迎刃而解。
为了更好地发展当代水文地质学,需要特别重视以下各类的学科交叉渗透:第一,根据研究目标的需要,开展相关学科与水文地质学相结合的研究;第二,将横断科学(系统论、信息论、控制论、超循环理论、耗散结构理论、混沌学、分形理论等)全面引入水文地质学,充实与发展水文地质学的理论与方法;第三,将水文地质学与社会人文科学结合,加强软科学研究。目前,第一类学科交叉的研究,已经开始受到重视,但是,离开学科的真正融合,还有较大距离;第二类学科交叉的研究,已有不少探索性成果,但是,如何将横断科学全面系统引入水文地质学,要走的路还很长;第三类的学科交叉,则至今尚未引起足够重视。
加强水文地质学与社会人文科学的结合,其重要性如何强调也不为过。任何自然科学技术问题的解决,都无法回避人们的价值判断与利益协调。因此,自然科学技术成果,需要借助于社会人文学科的支撑,逾越种种利益门槛,才有可能被社会所接受,否则,只能停留在纸面上,无法转化为实实在在的生产力。
参考文献
[1] 王大纯,张人权,史毅红,等.水文地质学基础[M].北京:地质出版社,1995.
论文关键词:高职院校;水文地质学基础;课程建设;教学方法改革
《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业,金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学,主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律兴利除害,为人类服务。通过该课程的学习,可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法,为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础,为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据,因此,搞好这门课的教学显得尤为重要。
《水文地质学基础》课程教学存在的问题
据统计,云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生,到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程,笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际,笔者认为,在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。
对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中,资源与测绘大类的专业少,开设《水文地质学基础》课程的专业更少,学习本门课程的人数少,课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校,制定高职人才培养方案时,《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课,曾在相关教师中发生了激烈的争论,最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。
使用的教材多为高等学校教材,与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识,较强的动手能力和工作适应性,强调学生在实际工作中要“素质高,上手快,技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同,但是,在高职实际教学中,《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材,学科理论介绍多,实际应用介绍少。
适合课堂教学的电子课件少,教师多沿用传统教学模式,教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强,尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见,但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件,需要大量的资料和图片,但由于专业性较强,这方面的资料往往有一定的保密要求,一般人很难找到相关资料,再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施,高职教师参与很少,导致现在的课件以罗列教材中的内容为主,质量不高,适用性和吸引力不强。
教师大多沿用传统教学模式,教学方式单一在实际教学中,《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式,教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心,整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察,将理论与生产实际对应,因此,学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上,学习围绕课本和考试,沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一,课程缺少吸引力,导致本门课程枯燥无味;学习方式单一,学得快,忘得快,导致课程学与不学一个样;再加上有些学生本身对所学专业认识不清,更是降低了课程学习的积极性。
《水文地质学基础》课程的教学体会
笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程,到2010年,已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法,归纳起来主要有以下三点体会。
根据专业特点,确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的,并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员,而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论,能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域,成为既熟悉本专业业务,又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育,应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用,以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此,本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论,重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。
根据教学目标,增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学,隶属国有大型企业集团,在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况,笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲,突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中,尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时,先讲清基本理论,然后通过布置课外作业的方式,让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同,最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论,加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时,笔者结合实训基地的情况,向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况,并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果,笔者参与评阅的12份毕业论文中,有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况,有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时,恰逢降雨,笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地,通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容,极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通,建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容,包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等,增加课程对实际工作的参与性,提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整,大大增强了课程的吸引力,得到了学生的一致好评。
制作PPT演示文稿,增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始,笔者将教学讲义的部分章节做成PPT演示文稿,利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来,大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。
《水文地质学基础》课程教学方法改革思路
高职教育作为高等教育的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高,高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性,这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。
应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来,各种地质灾害频发,不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用,才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程,有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍,让更多的人了解其学科性质和内容,因此,在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。
应充分发挥多媒体教学的优势,增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强,如果沿用传统的教学方法,与学生学习的心理相违背,教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便,在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段,将枯燥的理论形象地展示出来,增加课程的直观性和吸引力,提高教学效率和教学质量。在教学过程中,针对水文地质的具体教学内容、(地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境)学习目标及学生特点等具体情况,采用不同的多媒体形式进行教学。例如,在讲流网时,可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容,利用动画模拟地下水的流动方向,从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识,并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能,使学生在轻松愉快的环境中,用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件,会使教学活动更加丰富多彩。
应增加《水文地质学基础》课程的实践性、开放性教学针对《水文地质学基础》课程应用性、实践性较强的特点,增加实践性、开放性教学环节是该课程改革的重点。要实现这一目标,仅靠高职院校自身力量是不够的,高职院校要紧密联系行业企业,实施校企合作,与企业实现资源共享,聘请行业企业的工程技术人员和能工巧匠到学校担任兼职教师,将工程技术人员和能工巧匠多年在生产一线积累的水文地质理论和经验带进课堂,将水文地质学基础理论和方法应用于实际工作的事例带进课堂,增加教学的针对性和实践性。若能在学生实习实训时,请带实习实训的工程技术人员针对具体工作面对水文地质学基本理论和方法进行讲解,整个课程的教学就会更上一层楼。
1.1水文地质的产生
水文地质学是一门年轻的学科,它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的,水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律,以及合理利用地下水或防治其危害的学科。水文地质学诞生于19世纪中期,法国水力工程师达西,进行了水通过砂的渗透试验,得出线性渗透定律,即著名的达西定律,奠定了水文地质学的基础。水文地质学正成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科。水文地质学己被公认为是地球科学的一个分支,是跨越于地质科学和水文学之间的一门独立科学。水文地质学在二战以后有了深入的发展,特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈,产生了一系列生态环境问题,当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段。
1.2水文地质的发展
水文地质历史在各个不同的领域都有发展,例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、矿藏开采构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。
1.2.1新学科的生长点
地质环境指的是受人类活动影响的岩石圈的最上部分,包括岩石、土壤、液体、气体和有机物。环境地质自2O世纪80年代以来得到了迅速的发展,已经成为地质学中发展最快的分支之一。
1.2.2地下水管理的政策和方法
水是地球上最重要的资源之一,但是很多的水资源都存在严重的污染和浪费现象。在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算,以有利于管理机构的决策。
2工程勘察中水文地质工作内容
从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题,如:①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。②对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。③在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。④当基础下部存在承压含水层,应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。⑤在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透性和富水性试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。
3工程勘察中水文地质实践
3.1工程地质概况
该工程处于高山背斜核部一带。高山山脊线呈北东东一南西西向延伸,与构造线基本一致,高山地形整体趋势为北东高而南西低,顺两翼地貌由低山逐渐过渡为丘陵。而工程头尾部分分别位于高山背斜北南两翼,其核部发育为F1高山断层(上游)、F2瓜瓢洞断层(下游),两断层互为对冲式。区内地层主要为三叠系上统须家河组(rv)砂泥岩互层,共分为六段,第四段分三层,第三段共分七层。地表泉点分布于河床两岸,泉点多分布在砂岩与下部泥页岩分界面附近,为接触泉,长观资料表明,大多数泉点流量随季节降雨量变化较大。
3.2水文地质条件分析
3.2.1基岩裂隙潜水
基岩裂隙潜水主要分布在Tv4—3层和Tv4—1砂岩层中。Ty4—3层由于所处位置较高受风化卸荷影响,裂隙较发育,不利于地下水贮藏,仅砂岩层底部靠Tv4—2层局部有地下水出露,其水化学类型为重碳酸钙型水,矿化度为150~200mg/L。该泉点表明,该泉点流量随季节性变化明显,而其它该层中钻孔长观表明,水温及水位年变化较小。Ty4—1层底板处于河床以下,由于河流切割,地下水埋藏于此层下部,水位略高于河水。地下水化学类型为重碳酸钙镁型、重碳酸钠型、氯重碳酸钠型水,矿化度为132850mg/L。各钻孔终孔水位表明,该层地下水位线平缓。
3.2.2基岩裂隙承压水分析
基岩裂隙承压水主要分布在Ty3—5、Tv3—3、Tv2层砂岩中,其特征见表1。Tv3—5层含水层厚度约为20~28m,以Tv3—6、Ty3—4层为相对隔水顶底板。工程段初始水头较稳定,高程为348~350m,由于岩层倾向下游,倾角为1012~,其实际水头为50~80m甚至更大。本层水化学类型为氯钠型水,矿化度为2000~10000mg/L。Tv3—3层含水层厚度约为30m,以Tv3—6、Ty3—4层为相对隔水顶底板。工程段承压水头高程约为370m,高出含水层项板约为100m。本层水化学类型为氯钠型水,矿化度为1000012000m~JL。长观资料表明,其水化学动态稳定。Tv2层含水层厚度约为70m,以Tv3—2、Ty3—1层为相对隔水项板。据CK15、CK3钻孔表明,其水头地面超高分别为47.5m、55.22m。CK15钻孔涌水量较大,最达951.87m3/d,钻孔水化学类型为氯钠型水,矿化度为2650mg/L,其水化学动态稳定。
3.2.3岩体透水性特征
(1)Tv4—2、Ty3—6、Ty3—4等岩层主要为泥页岩,岩体透水率大多小于llu,透水性微弱,可视为相对隔水层。(2)Tv4地层两岸砂岩随着深度的增加,岩体透水性逐渐减弱,但受裂隙发育程度的影响,局部透水率较大,大于1001u,属强透水层,且其分布规律性不强。一般而言,钻孔深5070m以下,岩体透水率小于3Lu。河床中rv4—1砂岩含水层由于位于谷底,由于层面及构造裂隙发育,与地表水水力联系明显,单位涌水量多在1s•m以上,且涌水量随降深增加不明显;抽水试验成果表明,Tv4—1河床砂岩渗透系数为4.58~14.28m/d,影响半径为68~166m;在斜硐Tv4—1砂岩中抽水时,地下水多沿层面及横向裂隙以股状呈悬挂式向汇点集中,随深度增加,出水点也向下迁移,证明其裂隙是普遍存在的,且周围的长观孔地下水位显著降低,形成降落漏斗,由于岩体渗透性差异,观测分析表明,降落漏斗影响范围向左岸约2530m,而向右岸约85~90m。(3)Tv3—5、Tv3—3、Tv2层涌水试验表明:Ty3-5、Ty3—3层水头较高而流量较小,单位涌水量多在0.1【/s•m以下,其渗透系数分别为0.0490.395m/d、0.0122.066m/d,部分钻孔揭示该层未见有承压水或不明显,反映出岩体裂隙发育极不均匀,各向异性大。Tv2层水头大,为176.5m,涌水量大,但深埋地下,具有极大的非均匀性。
3.2.4地下水类型、补给与排泄及动态变化
综合分析之后,Ty4—3、wy4—1地下水并非严格意义上的潜水,它们有各自独立的隔水顶、底板,远离工程一带,应具有(半)承压性质,只不过由于河流切割,在工区一带具有自己独立的自由水面,局部受大气降水影响明显,准确地说,应为(半)承压一潜水,Tv4—1层地下水类型较复杂主要也是这方面的原因。Tv3—5、Tv3—3、Ty2层中承压水为自贡井盐区盐卤水的一种类型,俗称为黄卤。其补给范围主要为越溪河上游的荣县双古、威远复立一带,距工区约15km以上,为高山背斜核部,因沟谷切割侵蚀而使上述含水层有较大范围出露,该段最低高程为460m,因此工程段承压水头具有较高的特点。
3.3工程防渗帷幕深度的确定
根据钻孔压水、抽水试验表明,工程基岩体中存在强弱透水层,应进行帷幕防渗。左右岸存在明显的相对隔水层(透水率Ⅱ<3Lu),帷幕应深入相对隔水层5-10m为宜,防渗帷幕深度55~85m。河床中存在多层含水层,砂岩类透水率变化较大,个别达65Lu,而泥岩类透水率小。工程属单斜构造,岩层产状倾向下游偏右岸,虽然Tv3—3、Tv3—5层砂岩透水率较大,但其上部的Ty3—6层泥岩厚度较大(1015m)、稳定且往下游埋深逐渐增加,可作为河床工程基隔水层,防渗帷幕深入该层510m即可。由于在工程轴线上游局部rv3—6泥岩薄(厚度2~3m),且有Tv3—5层出露的上升泉,蓄水后,库水势必与Tv3—5层地下水连通,水工计算考虑扬压力时,其承压水头高程就不应是350m,而是正常蓄水位431m。
3.4Fl、F2断层的渗漏评价
F1、F2断层为区域性断层,横穿整个库区,其渗透性对整个水库蓄水构成一定的影响。断层破碎带宽28m,主要由糜棱岩、断层泥、断层角砾等组成。根据钻孔压水试验,透水率q一般小于1Lu,为微透水层。但勘察时,有些同志对断层影响带的透水性提出了怀疑,事实上,承压水的分布就是一个很好的反证。在F1、F2之间在五六十年代有自流的盐井,其层位为Tv3—5,在F2上游上工程河床钻孔在Tv4—1层也发现了承压水,其承压水头为145m,地面超高为69m,流量为4.7L/s。地层分布表明,F1、F2上下游及其间的承压水含水层、隔水顶底板皆被Fl、F2断层切断,若断层影响带是透水的,就不能形成层次多、高水头、矿化度差异大的承压水。所以,F1、F2断层其渗透性是很微弱的,具有较好的防渗性。
[关键词]矿区 水文地质 勘探技术 概述
[中图分类号] P641 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-161-1
1矿区水文地质勘探的重要性
我国幅员辽阔,煤矿水文地质问题繁杂,为了对各种不同水文地质特征的矿井,有针对性地开展水文地质工作,具有相适应的工作深度和标准,并为制定有关的经济、技术政策,进行分类指导界定一个量化标准,同时对煤矿矿井按水文地质特征进行区域和类型划分。矿井水文地质勘探是矿井防治水的基础工作,是其它任何工作不可取代的,防治水工作的质量及经济效果,在一定意义上说,取决于水文地质勘探工作的好坏。“知己知彼,百战不殆”,只有准确地把握地下水文地质条件及其变化的脉络,才能合理地、有的放矢地采取相应措施,否则势必陷入盲目性。因此,对矿井水文地质勘探工作重视与否,关系到防治水工作的成败。矿井水文地质勘探技术是在地质学、钻探学、地球物理勘探学以及岩石力学等相关学科发展的基础上而逐渐形成自己的体系的,随着科学技术的发展,它也必将不断完善。加强对煤田的水文地质勘察技术的研究,有助于促进我国煤矿工业的可持续发展。
2矿区水文地质勘探技术方法
2.1综合物探技术方法
综合物探技术方法是将地震以及电法勘探方法结合在一起,主要是解决在煤矿开采过程中出现的构造与矿井水的问题,这种方法比较快捷方便,并且具有较大的经济性。在进行煤矿采区物探时,一方面是充分地利用采区的高分辨率三维地震数据体,再结合已有的钻孔资料,对采区的目的层构造进行科学合理地分析、说明,构建一套完整系统的立体构造图像。另一方面可以利用电法勘探对测区的砂岩水、岩溶裂隙程度以及水储存情况进行全面地分析和研究,根据地震勘察的具体结果,分析构造成果,从而有效地解释构造的导水性以及压盖隔水层的实际厚度。
2.2地下水化学及同位素研究
地下水化学在属于水文地质学的一门基本学科,对生态环境有着重要的影响。近几年随着科学技术的不断发展,同位素研究和应用在水文地质学中得到了广泛地推广,渐渐成为水文地质化学中的一种重要手段。加强对同位素方法的研究,有助于加强对地下水的起源、形成、储存以及质量的变化等方面的研究,同时,可以正确地判断地下水的补给开源、补给强度以及补给比例、补给的具置等。可以加强对地下水年龄、具体流向以及流速等方面的深入研究。
2.3水文地质钻探技术
无论采用何种现代技术勘测方法,获取水文地质信息的最直接、最有效的方法仍旧是水文钻探方式。水文钻探方式是一种比较常用的勘测方式,对煤田水文地质勘探有着重要的作用。我国的煤地层主要分布在山前、盆地边缘等地区,这些地区比较干旱,相当地缺水,因此,需要加大对应用钻进过程中少用水甚至是不用水技术的研究,比如,空气反循环以及泡沫钻进等技术。同时,一般情况下,煤系下伏碳酸盐岩埋藏得比较深,奥陶系岩溶含水层中多层泥灰岩夹层,在钻进的过程中,经常出现地层漏失以及地层坍塌的情况,同时由于钻孔结构比较复杂,严重影响着正常安全进尺,因此,需要研究针对性解决问题的钻探技术以及合理的钻孔结构。
2.4“3S”技术
“3S”技术是GPS、GIS、RS三项技术的整合,它以计算机的数据分析、绘图技术,及遥感、成像技术等为基础,进行勘探工作,是目前煤矿生产中水文地质状况勘探的主要方法,可以有效借用三种技术的优势,以保证其勘探工作在信息的采集、处理以及分析等方面的一体化实旅。“3S”技术中较为主要的技术为Rs遥感技术,它与计算机技术相结合,可通过构建全方位完善的遥感体系,是吸纳对于煤炭资源水文地质状况的自主、自动的智能化勘测调查,以节省勘探工作人员,提升勘探工作效率及质量。而此项技术与GPS、GlS结合应用,能够使水文地质勘探工作更加顺利的实施,并得到更加精准的结果。
2.5流量测井法
当前时期,流量测井法在水文地质的勘探工作中,属于较新的一种方泫,它主要用来对不同深度阶段的钻孔横截面中的纵向流量状况进行测量。只要钻孔中存在纵向的水流运动,利用该方法,均能够实现对于含水层及隔水层的有效划分,同时达到对于各层的位置、厚度以及渗透状况等参数的掌握,此种方法便捷稳定,在目前煤矿生产的找水及预防水害工作中应用较为广泛。
2.6射线方法
此方法主要应用于煤矿生产中的找水工作,它借助于岩层中不同岩石、地质构造,对于射线的反应性能,来判断地层中地下水的具体状况,并能够实现对于地层中各部分地质构造状况的有效掌握。目前,裂隙带以及断层破碎带中地下水的找寻工作,对于此方法的应用尤为广泛,该方法不容易受地形的影响,且成本较低、便于操作、工作效率高,深受广大工作人员的欢迎。
3矿区水文地质勘探技术的特点及发展
(1)在矿区水文地质勘探过程中,可以充分利用矿井的有利条件,做到井上、下相结合,以增强时空优势。(2)在矿区水文地质勘探试验时,进行以井下放水试验(有时包括连通试验)为主的井下勘探,井上、下结合观测的综合勘探方法。这种以井下放水试验为中心的矿井水文地质综合勘探方法,不仅大大扩大了勘探空间,使勘探工程的布置带有立体性,而且放水试验的水量和水位降深可以不受抽水设备能力的限制,能够较真实地模拟矿井建设、生产过程中的地下水流场特征,对矿井水文地质条件的评价和预测更接近于矿井建设、生产的实际,从而可为矿井建设、生产过程中的矿井防治水工作提供可靠的水文地质依据。(3)由于水文地质勘探手段的发展,当前的矿井水文地质勘探工作已打破以测绘、钻探和抽(放)水试验为主体的单一格局,而代之以钻探、物探、化探、抽(放)水试验、示踪试验、工作面测试的综合勘探和从概念模型到数学模型的模拟计算,定量评价以及计算机的广泛应用。
总之,矿区水文地质勘探技术的发展趋势是向水文地质条件的精确勘探方向发展,勘探技术与装备更加现代化、综合化,勘探成果更加贴近生产实际应用。
4结语
综上所述,随着煤炭工业的快速发展,为煤矿地区的水文地质工作的开展提供了良好的机遇。因此,需要加强对煤矿水文地质学科的研究,综合使用多种水文地质勘探技术,从而不断促进我国能源工业的发展。
参考文献
课题名称开题报告(宋体,三号,加粗)
简要描述课题概况,主要描述课题要完成的目标。(宋体,小四,150字以内)
一、课题研究背景(宋体,四号,加粗)
(一)工程概况(宋体,小四号)
主要描述工程的具体名称,位置建设单位,规模,技术经济参数等。(宋体,小四,300字左右)
(二)课题研究的意义(宋体,小四号)
主要描述课题研究对工程有何用途,及对本人的知识和技能的获得有何意义。(宋体,小四,200字左右)
二、课题研究内容(宋体,四号,加粗)
(一)研究的主要内容(宋体,小四号)
主要描述课题研究哪些内容,或进行哪些项目的设计或计算。(宋体,小四,300字左右)
(二)课题的研究目标(宋体,小四号)
本项目的研究目标是:(描述具体目标)(宋体,小四,100字左右)
(三)预期成果形式(宋体,小四号)
施工组织设计文本、计算书、设计说明、或图纸等,结合课题自选。
三、研究步骤及使用的关键技术(宋体,四号,加粗)
(一)研究步骤
研究步骤如下:
200×年×月-200×年×月,具体任务1
200×年×月-200×年×月,具体任务2
200×年×月-200×年×月,具体任务3
(二)关键技术
描述完成课题使用的关键技术。(宋体,小四,100字左右)
四、课题研究价值(宋体,四号,加粗)
(一)创新点
描述课题的创新点。(宋体,小四,60字左右)
(二)应用价值
描述课题的应用价值。(宋体,小四,100字左右)
五、研究条件(宋体,四号,加粗)
描述课题的具体研究条件,如基础资料情况,已经掌握了课题研究需要的知识或技能,指导老师的情况等。(宋体,小四,200字左右)
六、参考文献(宋体,四号,加粗)
1、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
2、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
3、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
4、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
5、《××××》,作者名称,杂志名称,***年第*期
大学论文开题报告格式范例:
题目:煤矿防治水管理及预防措施
一、本课题的研究目的和意义
1、选题目的:
煤矿水害是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一,其危害程度仅次于瓦斯,矿井水害问题历来是制约煤炭资源开发和影响煤炭企业安全的重要因素,一旦发生水害,不但会给生产单位造成巨大的经济损失,也给职工生命安全造成极大的威胁。随着泉上煤矿矿井开采范围的延伸、生产能力的提高及开采深度的增加,其开采地质条件及水文地质条件将变得更为复杂,涌水量进一步增大,水害问题也更为突出,故需要对其地质条件、水文地质条件、防治水措施等重新进行分析研究。同时,通过对理论知识与实际的结合运用提高自己分析问题和解决问题的能力,为以后的学习和工作奠定基础;
2、选题意义:
本论文着眼于矿井持续快速发展与安全生产的现状要求,运用水文地质学、、矿井地质学、构造地质学、岩石学等课程的理论和方法,从充水水源、充水通道,矿井涌水量及其变化、水化学特征等方面对煤层底板灰岩承压水突水危险性进行分析研究。其研究成果,不仅可查明煤层底板水患影响程度,并对矿井制定切实可行的防治水措施,确保安全生产、提升矿井经济与社会效益均具有一定的参考价值。
二、本课题的主要研究内容(提纲)
(1)研究矿井主要地层、地质构造及其构造演化规律,查明影响矿井生产的各种水害地质因素。
(2)只有建立和形成规范的防治水技术管理秩序,才能有效地开展一系列防治水工作。
三、文献综述(国内外研究情况及其发展)
矿井突水严重威胁着矿井生产及工人安全,为此国内外专家对影响矿井突水因素和突水机理作了深入研究。这些研究总的来说,可归纳为两类,
一:以水压为主要因素,主要考虑承压含水层地下水力对隔水层的作用,如斯烈萨列夫理论、突水系数等;
二:以矿压为主要因素,试图通过研究顶底板隔水层和采动作用下的变形、破坏等特征来认识突水规律。
近年来,对于矿井突水通道,专家、学者从损伤力学、断裂力学、矿山压力学、岩体力学及构造地质学等方面做了大量工作,研究结果表明危害最大和难以准确把握的是断裂构造突水通道;对于突水机理,从“下三带”理论、矿压、大中型断层、小断层等方面做了大量工作,得出突水以承压水通过断裂构造进入矿井为主;对于突水预测,专家建立了遗传神经网络模型、GIS模型、尖点突变模型等煤矿突水预测模型但由于不同地区、不同矿区构造、水文地质条件的复杂性和多变性,迄今为止还没有一种放之四海而皆准的研究方法能对矿井突水进行有效的预测和防治。
四、拟解决的关键问题
本课题主要在充分整理研究泉上煤矿区域资料的基础上,采用地质与水文地质调查、水质分析等当今水文地质研究中行之有效的技术手段,对泉上煤矿的水文地质条件及其影响分析进行综合分析和评价,并根据分析的成果和结论提出相应的防治水措施。
五、研究思路和方法
结合历史水文资料,对水文变化、防治水措施存在的不足进行全面总结、根据历史水文资料和实际情况进行对比,进一步优化泉上煤矿防治水措施方案通过专业技术刊物及相关网站查阅相关资料和书籍依据国家现行的有关规范,包括:《煤、泥炭地质规范》、《煤矿安全规程》、《煤矿井地质工作手册》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》等,确立相应的标准
六、本课题的进度安排
1、第1~4周现场实习调查阶段(泉上煤矿实习)
2、第5周确定毕业论文题目及提纲
3、第6周进行相关资料查阅与检索
4、第7~8周完成毕业论文开题报告
5、第9~12周完成毕业论文初稿撰写
6、第13~14周交付指导教师审查,修改完善毕业论文
七、参考文献
1、柴登榜等。矿井地质工作手册[M].北京:煤炭工业出版社,1986.
2、郭颖、李智陵等。构造地质学简明教程。中国地质大学出版社,1995.8
3、孙超主编。构造地质学[M].北京:地质出版社,1993.
4、徐星宽。矿井突水机理、水害成因与防治[J],山东科技大学学报,2003.22
5、章至洁等。水文地质学基础[M]:中国矿业大学出版社1995.9
6、国家安全生产监督管理总局。煤矿防治水规定[S].2009.
关键词:可持续发展;水文地质;环境地质;探讨
中图分类号:P64 文献标识码:A
一、水文地质和环境地质的概念及重要性
水文地质:指自然界地下水的各种变化现象,水文地质是一门主要研究地下水的学科,研究内容包括地下水的分布、物理特性、资源利用、开发使用、以及开采地下水带来的危害等等。近些年来,随着学科发展,水文地质学又细分出来许多小的研究方向,比如区域水文地质学、水位地球化学、地下水动力学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等等。
环境地质:最初的环境地质主要是研究滑坡、泥石流、地面沉降等地质环境,当代的环境地质主要是通过对地质地貌的研究,来解决人类活动所产生的一系列问题。
可持续发展的实质是:"既满足当代人的发展需求,又不破坏子孙后代满足其需求能力的发展"。可持续发展的核心是保护子孙后展的权力,并且通过实际的行动来确保这一目标的实现。可持续发展标志着人类对发展道路的认知上升到了新的高度,人们认识到资源与环境是人类赖以生存的基础,只有保护好资源与环境,才能保证人类社会的可持续发展,人类才能在地球上延续生存下去。
可持续发展给水文地质和环境地质提出了更高的要求,要求水文地质和环境地质的工作能够更加适应可持续发展的需求,除了满足当前工作的需求,更应该从长远入手,来配合国家的可持续发展战略。
二、我国当前水文地质与环境地质工作现状的研究
(一)水文地质工作
由于我国人口众多,并且近些年来发展较为迅速,所以我国水资源较为短缺。虽然从总体分布上来看,我国是世界上的水资源大国,我国拥有长江和黄河这两大水域系统,还有松花江、雅鲁藏布江这样的中型水系,以及淮河、海河这种众多的小型水系,我国还拥有着大量的淡水湖泊,太湖、巢湖、鄱阳湖等等。总体来说,我国的水资源相当丰富。但是由于人口基数大,工业污染较为严重等原因,人均可用水量在近些年来一直在下降。人们不得不将目光转向了地下水。我国开发地下水已经有了一定的经验,但是经过将近些年的过度开发,我国大部分城市普遍存在大面积的地下水开采漏斗、地面沉降、地表裂缝等地质灾害。近些年来的发展,是以严重的水资源消耗,严重的牺牲生态资源为代价的。如果今后我们还沿用这种发展模式继续发展下去的话,我们将严重违背可持续发展的意愿。
但是我国目前已经意识到了问题的严重性,开始积极地开展防治工作。我国当前地下水过度开发的现状,在积极有效的治理与规划下,能够得到有效地缓解,并且可以达到可持续使用与可持续发展的目的。
针对我国当前水资源分布不均的状况,我们可以采取积极地应对措施,比如说,南方水资源相对较多,将南方水资源调往北方的南水北调工程。就能在很大程度上解决北方的用水问题。再者通过一系列的水利工程,比如修筑蓄水池、建立专门的农业灌溉渠道、海水淡化等工程,都可以有效地增加可用水量,减少对地下水的过度开采。并且在当前环境下,许多地区的浅层土壤水并没有得到有效的利用。如果浅层土壤水能够得到有效的利用,辅以上述的各种节水措施,即使不开采深层地下水,也能够基本满足人们的生产生活用水需要。我国水资源短缺,生态环境恶化的现状会得到极大地改善,从水资源的利用来看,我国可以基本完成可持续发展的目标。
所以说,我国当前应该按照可持续发展的理念,充分的利用表层水,尽量的减少对地下水的过度开采与使用,以达到可持续发展的目的。
(二)环境地质
环境地质主张通过对地质地貌的研究,来解决人类活动所产生的一系列问题。我们以黄河的防洪为例,来具体阐述可持续发展思想下,环境地质的工作要求。
黄河的防洪防汛已经成为我国当前水利工程的重点,由于黄河流域特殊的自然环境与特殊的地质环境,黄河河水携带大量的泥沙,随着水流向下游流动,同时由于含沙量较大等多种原因,泥沙在流动过程中沉降到河床,造成了河床抬高,河道阻塞,人们不得不每年加高岸堤来防汛。久而久之,形成了地上河的奇景。黄河的防汛,就是人们对地质环境不了解,不能采取有效地对策而导致的环境问题,不能满足子孙可持续发展的要求。
黄河流域的防洪治理,不应该仅仅使用堵的方法,因为堵只可以解决暂时的问题,一旦遇到降水较多的时候,洪峰大大增加,防汛还是面临着巨大的压力的。从可持续发展的角度来讲,黄河流域的防汛治理,不仅仅要从表象入手,更应该充分的了解其地质构造,加快对河床抬高以及构造性沉降等问题的研究,找出合适的应对方法。首先要从降低含沙量入手,在黄河中上游要加强水土保持工作,切实减少水土流失。同时要开展河道的改造,采取裁弯取直的方法,来增加河水的流速,加大对泥沙的冲击力。最后,才是积极的加固提防、防止大的灾害的发生。
三、可持续发展理念下水文地质与环境地质工作的特点
(一)妥善处理人与自然的关系
可持续发展理念下,水文地质与环境地质的目标是为人类的可持续发展做贡献,构建人与自然和谐相处的地下水开采与使用系统以及地质环境系统。通过这些系统的合理运作,达到改善环境、减轻环境破坏、恢复环境原貌等目标,达到人与自然的和谐相处。在这个目的下,就要积极的采用多种手段,加强学科之间的联系,构建一个学科交叉的系统,重新构建一个环境资源开采与使用体系。通过妥善处理人与自然之间的关系,来达到人的需求与自然资源之间的平衡,实现可持续发展。
(二)妥善处理人与人之间的关系
人类对环境资源的过度开采与利用,表面上是人与自然的矛盾,实际上还是人与人之间的矛盾。因为人类在发展的过程中,不能重视对环境的保护。为了获取自身的利益,而不顾子孙后代的发展。归根结底,人类对环境的破坏,还是人与人之间的利益没有协调好,才最终导致了这一现象的发生。在水文地质和环境地质工作中,要充分的重视协调人与人之间的利益关系,重视人的主观能动性,通过对人的意识形态的改变,来加强对自然资源环境的保护。
(三)妥善处理人、自然、发展三者之间的关系
当前社会的进步,无非就是人、自然、发展这三者之间相互作用的结果。人类追求发展,从而利用自然,改造自然,达到自己的目的。过去正是因为这三者之间的关系不够协调,才导致了矛盾的发生,人类以破坏环境为代价发展经济。在今后的发展中,要妥善的处理这三者之间的关系,实现真正的可持续发展。
总结
在当前的环境下,我们要在可持续发展思想的指导下,开展水文地质与环境地质的工作,充分协调各方之间的关系,实现人类社会的可持续发展。
参考文献
[1]张光辉,王金哲.海河流域中东部平原深层地下水补给与释水机制探讨---兼论深层地下水资源可利用性[J].水文,2002,22(3):5-9.
[2]靳孟贵,张人权,高云福,等.农业-水资源-环境相互协调的可持续发展·以河北黑龙港地区为例[M].武汉:中国地质大学出版社,2009.
[3]张人权,梁杏,陈国金,等.长江中游盆地地质环境系统演变与防洪对策[J].长江流域资源与环境,2000,9(1):104-111.
【关键词】水文地质,勘察方法,找水,综合运用
中图分类号:P331文献标识码: A 文章编号:
一、前言
伴随着现代科学技术的日新月异,水文地质勘察人员在工作中需继承和发展传统技术基础上,也要关注并结合新技术、新理论,这样才更有利于进行找水工作,才可以使找水技术不断的更新发展。目前,我国人均淡水资料拥有量不足2 200m3,世界排名109位,而30年后,人均淡水资源拥有量将不足1 700 m3。因此用现代的水文地质勘查方法来找水减缓各区域供水压力已成为当务之急。以下分别详细介绍了遥感技术勘察法、地球物理测井勘察法、地面核磁共振勘察法的工作原理及在水文地质勘察工作中的具体应用。
二、现代水文地质勘察方法在找水中的应用
随着我国经济的快速发展,我国总体而言,水资源的利用形式逐渐严峻,以许昌市为例,许昌市水资源严重短缺,人均水资源量仅204立方米,相当于全国人均水平的1/10。市区由于过量开采地下水,已形成面积达67 平方千米的水位下降漏斗漏斗中心水位埋深24.0m,且仍以每年1.5~2.0 m的速度下降,地面最大沉降量超过277 mm。为了满足城市居民生活和工农业生产用水需求,在许昌麦岭水源地综合运用现代水文地质勘察方法找水勘察,取得了多种地质信息,基本查清了供水目的层的埋藏条件、边界条件以及地下水动态特征。笔者将从下面几个方面简述现代水文地质勘察方法在找水中的应用。
1.物探和钻探
(一)物探。在水文地质调查的基础上,结合研究区的水文地质情况,采用对称四极电测深法对勘察区西部的补给断面进行探测,共做电测深点203个,电测深剖面8条;利用EH-4电导率成像系统,对勘察区西部、南部边界和北汝河河道进行了探测,共完成9条物探剖面, 96个物理点,剖面长度54.55km;对18眼探采结合井和4眼勘探井进行视电阻率和自然电位物探测井,划分地层,进行排管。通过这些工作,基本查明了西、南边界和北汝河河床的地层结构和含水层的分布规律,为拟建水源地的供水孔和布置钻探工程量提供了科学依据。
(二)钻探。根据遥感水文地质调查、物探资料,结合以往地质、水文地质资料,在补充分析勘察阶段成果的基础上布置钻探工作量。勘探施工勘探抽水孔4眼,进尺291.4 m;地质孔4眼,进尺362 m;观测孔12眼,进尺1 071.55 m;探采结合井18眼,进尺2 242.2 m。共施工勘探孔和探采结合井38眼,总进尺为3 967.15 m。根据物探、钻探工作分析,麦岭水源地第四系孔
隙含水层的形成和分布受北西向的茨沟—姜庄凹陷和襄城大断裂等构造控制。同时根据区域水文地质条件及水源地地层时代、岩性、成因及富水性,新近系湖积层及第四系下更新统冰水沉积层的富水性差,集中供水意义不大;中更新统埋藏型冲洪积卵砾石层颗粒粗,厚度大,富水性强,不易污染,是城市集中供水的理想水源地。
2.遥感技术在地下水资源勘察中应用
遥感技术即从远处探测、感知特体各事物的技术,它技术先进、探测范围大、信息量大,并可实施动态监测。遥感勘察方法就是在勘察区范围内进行的航空遥感勘察,它是一种采用展片和航片目视解释,结合野外验证与水文地质补充调查的水文地质勘察方法。遥感勘察方法可分为4种:热戏外监测法、水文地质遥感信息法、环境遥感信息分析法和遥感模型法。
(一)热红外监测法。热红外监测法主要就是用热红外波段的遥感图像资料,通过测定地面温度来确定地下水的存在。特别适应于干旱、半干旱地区的水资源的寻找。其工作原理是:地下水可在过毛细管作用、热传导作用及地表强烈蒸发作用下可导致干旱或半干旱地区的地表湿度和温度发生变化,从而导致冷热异常的现象,此现象便可在热红外遥感图像上显示出
来。利用红外遥感数据再配合一定的航片作为基本的遥感资料便可实施地下水资源的探测工作。
(二)水文地质遥感信息分析法。水文地质遥感信息分析法就是运用水文地质理论对从遥感图像获取的地层岩性、构造、水文等水文地质信息进行分析,从而确定有利的蓄水构造,判断地下水的贮存情况。
(三)环境遥感信息分析法。环境遥感信息分析法就是根据遥感图像上提取的与地下水有关的植被、湖泊、水系等环境因子与地下水的依存、制约关系来判断地下水系统的贮存情况。其工作原理是:在干旱区域,植被的生长状态因受到气候、性、地貌、水文地质条件等因素的制约,其中区域浅层地下水对植被的影响最大。地下水水水位埋深、矿化度、水化学类型控制着被群、植被覆盖度。可通过这些信息来判断地下水的排泄点(区)的水位埋深、矿化度和水化的学类型等相关信息。
(四)遥感模型法。
通过分析遥感图像得知与地下水密切关系的水文因素状况,并建立监测地下水位的定量评价模型,对地下水资源进行估测的方法叫遥感模型法,它是遥感与数学、模型学相结合的一种新的研究方法。此种方法主要用于评价地下水位分布状况。
3.地球物理测井方法
地球物理测井是物探方法的一种,主要是配合地质钻探对钻孔内的水文地质状况进行精确探测。地球物理测井方法是以严密的物理数学原理为基础,主要用于分析地下水的分布,判断地下水质量,探测岩溶洞,分析地层构造等。地球物理测井主要工作内容及工作原理如
下:
(一)正确地划分含水层并确定层位及厚度,研究它们之间的相互关系。
(二)对地下水进行地下水矿化度进行测量。地层水的矿化度越高,地层电阻率值越低
(三)判断裂隙及其泥质含量。裂隙存在的判断标准:声波时差较大,电阻率较小,密度偏低。如果裂隙存在,那么裂隙中填充的泥质越多,自然伽马测井值就越大。
(四)岩溶水勘察。裂隙层位可由声波曲线直接反映;当溶洞中含水时,自然伽马曲线幅值略低,以此来可判断其富水性;在岩溶、裂隙发育处,会出现井径扩大的现象,因此,岩溶裂隙发育程度也可用井径曲线来判断。
(五)划分钻孔地层岩性。根据不同岩石的密度,电阻率,波阻抗,孔隙度等参数的差异,并综合电阻率测井、声波测井、密度测井、中子孔隙度测井等资料就可以划分钻孔的岩性剖面。
4.地面核磁共振法
地面核磁共振法就是利用不同物质原子核特性差异产生的核磁共振效应,通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律,来判断探测区地下水的分布情况。它是目前世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水层信息,勘探的深度小(目前最大勘探深度小于150m),适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理就是水中的氢核质子在地磁场的作用下,处在一定的能级上,再以具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发,这样原子核能级间就会产生跃迁即产生核磁共振。核磁共振信号的强弱或衰减的快慢直接与含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小相关,核磁共振信号的幅值越大,所探测区域内水含量就越丰富。从而,可以根据由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存状况,达到实现直接寻找地下水的目的。
地面核磁共振法属于直接找水法,在有效的勘探深度范围内,有水就有核磁共振信号显示,以此来探测各类型的地下水。主要用于探测其他物探方法难以寻找的地下水,主要应用在以下4个方面:黄土孔隙、裂隙水探测;寻找碎屑岩类浅层风化裂水和层间承压裂隙水;确定基岩裂隙带的富水性;判断灰岩区溶洞、裂隙含水或是泥质充填。
三、结束语
随着近年来科技的不断发展,以及勘探技术的不断提升,在继承了老一辈水文勘探人员的技术和知识后,新一代的工作者更要与时俱进,不断的研究并熟悉新的理论和技术,从而将新老结合,挖掘开拓出更加优良的勘探方法,从而方便找水工作,使得找水的相关技术得到不断的提升和发展。
参考文献:
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[2]-邹慧峰 找水中现代水文地质勘察方法的综合应用[期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2011年12期
[3]-贤世荣 水文地质勘察方法在找水中的应用[期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年20期
[4]-赵实 现代水文地质勘察方法在找水中的综合应用[期刊论文] 《技术与市场》 -2010年9期
1、还不错,华水三个国家特色专业之一。
2、水工是华水的王牌专业,从考生招分师资力量到专业分科都是最好的。在华水作为水工的学生你会有一种优越感。但实际上华水的土木、地质、水动也很好。就发展前景讲水动和地质近年就业挺吃香的,但地质工作环境艰苦些。
3、主要课程有:岩石力学、地下水动力学、普通地质学、工程力学(理论力学、材料力学)、土力学、水文地质学、工程地质学等。
(来源:文章屋网 )
英文名称:Geological Review
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国地质学会
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:0371-5736
国内刊号:11-1952/P
邮发代号:2-382
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1936
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
中科双效期刊
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关键词:地下水文;场地稳定性;岩土体力学;工程地质问题
中图分类号:E271文献标识码: A
在工程事故中,由地质问题引起的事故屡见不鲜,一旦出现工程地质问题,轻则增加投资、延误工期,重则给人民生命财产带来重大损失。工程地质勘察可以有效减少这类问题的出现。水文地质问题对工程地质勘察有着重要的影响,在工程勘察、设计以及施工的过程当中,是一个非常需要重视的问题,但同时也是很容易被忽视的问题。之所以重要,是因为水文地质和工程地质互相联系,互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,直接影响岩土体工程特性,又是基础工程的环境,影响建筑物的稳定性和耐久性。
场地稳定性,顾名思义,就是看场地及其临近有没有影响场地稳定性的因素。在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》中这样描述:拟建场地是否存在能导致场地滑移、大的变形及破坏等严重情况的地质条件。在实际评价时需要牵涉到拟建场地的工程地质条件、地形地貌等诸多因素。水文地质对其场地稳定性的影响毋庸讳言。水文地质是影响地基稳定性及斜坡稳定性等工程地质问题的一个条件。
水文地质学是研究地下水的科学,地下水是指赋存于地面以下岩石孔隙中的水。在实际的勘察工作中,水文地质问题往往只被认为是象征性的工作,在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。在一些水文地质条件较复杂的地区,由于工程勘察中对水文地质问题分析研究不深入,设计中又忽视了水文地质问题,经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题。
地下水引起的岩土工程危害,通过地下水动水压力和地下水位升降变化两个方面作用而造成。
工程施工时,人为的工程活动改变了地下水的天然动力平衡条件。地下水在天然状态下,动水压力作用比较弱,这时往往不会产生危害。但在动水压力平衡改变时,就常常产生一些严重的岩土工程危害,如基坑突涌、管涌、流砂等。突涌现象产生的原因是在基坑下部存在承压水层,而开挖基坑降低了承压水层上部隔水层的有效厚度,随着隔水层的进一步的降低,到一定临界值时,承压水的水头冲击力能冲毁基坑底板或者顶裂基坑。岩性和承压含水层的类型对基坑突涌形式有着重大的影响。当承压含水层为岩溶水、裂隙水、或中卵砾、砾砂、粗砂、孔隙水时,基底顶裂,裂缝中冒出地下水,从而造成基坑积水。当承压含水层为细粒砂层时,基底产生喷砂、水现象。基坑突涌不但给施工带来很大麻烦,甚至威胁到地基强度,从而引起边坡失稳。
地下水造成岩土工程危害的原因还有一个,即地下水位升降变化。
由水文气象因素如降雨量气温等、及人为因素如灌溉施工等――当然大都是多种因素交换影响――导致潜水位上升,对含水层结构总体岩性造成影响,影响的结果是:土壤盐渍化、沼泽化、岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强,斜坡河岸等岩土体岩产生滑移崩塌等不良地质现象,少量的特殊性的岩土体结构破坏强度降低软化引起液化出现流砂以及粉细砂及粉土饱,地下洞室充水淹没的管涌等现象,基础上浮,建筑物失稳。岩土工程同样会受地下水位的降低造成损害,而地下水位下降的原因多半是由于人为因素造成的。例如,抽取大量地下水,且频率集中;在上游修筑大坝或者修建水库截取下游地下水补给等。水位降低会导致地面沉降、地面塌陷、地裂等严重的地质灾害。
地下水的升降变化会引起岩土胀缩变形,这是因为岩石的膨胀收缩变形会在地下水升降频繁时变得往复,岩石的膨胀收缩幅度会不断加大,从而一步步的形成地裂造成对建筑物特别是轻型建筑物的破坏。由于地下水的积极交替作用,地下水升降变动带内会出现土层中铁铝胶结物淋失,造成压缩模量承载力降低、含水量孔隙比增,这为岩土工程进行基础选择处理带来较大的影响。
为了有效的降低因为水文地质问题带来的工程危害,在工程地质勘察中应该高度重视水文地质问题。水文地质勘察的目的是运用各种不同的测绘、勘探、试验、观测方法,经过一定的勘察程序,查明地下水的形成、分布规律,并在此基础上对地下水资源做出水量与水质评价。
水文地质勘查主要包括如下内容:地下水的类型,地下水位及变动趋势,含水层和隔水层的厚度,岩层结构关系如土层或岩层渗透性及渗透系数,承压含水层的特征及水头等方面。
地下水一般来讲,主要有结合水、毛细管水和重力水三种赋存形式,其中结合水包括强结合水和弱结合水两种类型。
地下水的水位情况包括最近两到五年来地下水水位的变化情况,包括地下水的补充供给和排泄的条件,还有地表水、地下水之间的补排关系,加上这些关系和条件对地下水位造成的影响等等。其中地下水位的变化是工程勘察的重点。
含、隔水层情况包括地下水的类型、水位、流向和变化的幅度,含、隔水层的埋藏条件;主要的含水层分布、埋深、厚度情况。此外,还应凭借现场的勘探试验,通过测定地层的水位传导系数、渗透系数、导水系数、压力传导系数等等水文地质参数,准确判断此处的地质条件是否会影响地下水的渗流状态,是否会影响其赋存情况等,判定地下水是否会腐蚀建筑材料等等。
岩土的水理性质的研究也是勘探工作中必不可少的一部分。岩土的主要的水理性质即岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,了解这个性质,有助于了解岩土与地下水之间是如何相互牵制和影响的。这对勘探工作的顺利开展及保证建筑物稳定性都有着很重要的意义。岩土与水作用的性质用岩土吸水性表征,岩土的含水率、吸水率、饱水率、饱水系数及岩土的透水性等是岩土的基本水理性质指标。地下水影响着岩土的水理性质,地下水类型不同,其对岩土水理性质的影响程度也会不一样。岩土的水理性质岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。
岩土的主要水理性质包括软化性,即岩土体渗透水中,力学强度降低的特性,通常用软化系数表示,软化性判断岩石耐风化、耐水能力的标准;透水性,即水在重力作用下,岩土透过水的表现强度。透水性与岩土的强细程度有关,岩土越细越不均匀,其透水性就越弱,反之亦然;崩解性,岩土土体受崩散、瓦解的能力;给水性,它是水文地质勘探中一项重要的地质参数,对场地施工有着较大的影响。实际过程中,多采用实验室方法来测定给水度;胀缩性,即岩土吸水后体积变化性质。
对岩土水理性质的分析主要通过水文地质测绘来完成。水文地质测绘是水文地质勘察工作的基础与先行工作,是认识和掌握区域地质构造、地貌、水文地质条件的重要调查研究方法。水文地质测绘基本任务是查明与地下水形成有关的区域水文、气象因素;区域地质、地貌及第四纪地质特征;地下水的补给、径流、排泄条件;含水层的埋藏条件及其分布。
测绘完成,接下来要对水文地质问题进行合理评价。首先根据所查明的地下水的天然状态和天然条件下的影响,分析并预测人为活动中地下水的变化情况及对建筑物和岩土体的反作用。对岩土体和建筑物受地下水的作用和影响进行评价,预测其对岩土工程可能产生的破坏,并提出合理防治措施。如:建筑物基础中水会对混凝土产生破坏,这对于埋藏在地下水位的建筑物特别明显。
总之,水文地质对地质工程的影响很大。重视水文地质的勘察,勘察地下水的类型、地下水位变化并对岩土水理性质进行分析,继而做出合理评价,反映其对场地稳定性的影响,有助于预防不良地质现象的发生,减少工程事故的概率。
参考文献:
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[2]王大纯,张大权,史毅虹等,水文地质学基础[M],北京,地质出版社。1995
[关键词]水文地质;勘察方法;类型
水资源是人们赖以生存的主要自然资源,社会的发展和建设都需要水资源的支持,由于水资源所具有的这些作用,使得相关的人员更加注重对水资源的勘探研究。我国不断的研制出新型的技术,以帮助找出隐藏的水资源,以推动社会的进一步发展。在当前的水文地质的勘探过程中,我国采用了多种勘察方法,并且选用不同的勘察类型,以期望能够保障水文地质勘察的合理性。下面本文就主要针对当前水文地质中常用的勘察方法与类型进行深入的探究。
1、了解水文地质勘察过程中的重要内容
1.1地球物理勘察。一般来说,在对水文地质进行勘察的过程中,采用的勘察方法主要为物探法,而物探法也可以被分为浅层地震法以及自然电场法等多种方法,有效的使用物探法对水文地质进行勘察,可以有效的保障抽水实验地点设定的精确性,也能够使得钻孔作业顺利的进行,从而使得工作的效率可以有效的得到提升。
1.2水文地质的试验。试验目的是获取各种参数,给矿山涌水量的计算和地下水资源的评价等提供资料,其中最常用的是抽水试验。
1.3水文地质的钻探。水文地质钻探与一般的矿产钻探的要求相比是不同的,它要求有比较大的孔径并且必须用清水钻进,否则,所获得的水文地质参数可能会失真。
2、当前水文地质中常用的勘察方法
2.1测绘法。测绘法是当前的水文地质中,最常见的一种勘察方法,这种方法是利用一定的比例在图纸上绘制出相应的地质图,并且利用相应的点和线来进行测试,同时进行相应的数据记录,从而根据所记录的数据来对相关的问题进行有效的解决,这样就可以使得在没有底图的情况下,也能够根据地形图来进行水文地质的勘察。这样的方法在当今的水文地质勘察中应用较为科学和合理,而测绘法主要利用的就是遥感成像技术,应用遥感成像技术可以使得水文地质测绘的准确性得到相应的提升,也可以使得测绘的实效性得到有效的体现。另外,在运用测绘法来对水文地质进行勘察的时候,要能够清楚的了解相应的专业知识,并可以将这些知识与实践充分的融合,透过向专家的请教以及与当地居民的交流,就可以初步对当地的地质环境有一个大体的了解,这样方便进行水文地质的勘察。而在进行具体勘察的时候,要注意点和线测绘的准确性,对点、线的设定范围进行合理的掌控,从而保障水文地质测绘的有效性和合理性。
2.2物探法。所谓的物探法主要是指利用电磁波、放射性物质以及电法来对水文地质进行勘察的一种先进的方法。这种方法在水文地质勘察中也较为常见。这种方法的应用特点就是具有针对性,能够准确的勘察出水资源的具置。在利用物探法的过程中,需要先进行钻探打孔,在打孔作业完成之后,就可以对地层进行更为深入的勘察,从而使得相关的人员可以更加深入的了解到水文地质中所蕴含的物质成分。在原有的钻孔基础上,进行钻探深入,从而获取到相应的水文地质勘察数据。但是需要注意的是,在钻孔作业的时候,一定要做好相应的抽水试验,针对岩石要进行有效的清洁处理,而在抽水试验的过程中,则要对钻孔的底部进行彻底的清洁处理,这样才能够使得勘察的结果更加的精确。另外,在勘探钻进时,还要做好相应的记录,所记录的内容包括进管的深度、速度以及发出的声响等,在钻进之后,就需要进行打土处理,依据所打出的浆土颜色来对地下水层的分布情况以及水体中所含的的物质进行初步的判断,并且要做好相应的记录,值得注意的是,所记录的内容一定要严格的依照相应的顺序,不得出现顺序混乱的情况。
3、当前水文地质勘察类型
3.1供水水文地质的勘察。供水水文地质主要指代的对象就是地下水源,针对供水水文地质勘察就是针对地下水进行勘察。在对地下水进行勘察的过程中,需要对城市的供水系统进行有效的勘察,同时也要对农田供水进行合理的勘察,针对城市周边的乡镇以及车站等的供水状况进行合理的勘察,从而得出当地的水文地质情况。供水水文地质的勘察本身就是一项较为系统的工作,一般来说,该勘察工作主要是利用比例为1:5000比例尺来进行勘察的一种工作,其主要应用的勘察方法包括物探以及测绘法。这种工作开展的主要目的就是为了能够清楚的了解当地的水层分布的具置以及地下水形成的具体条件,从而明确采水地段,方便进行地下水的利用,同时可以采取有效的措施,来对地下水进行保护,为地下水的开采奠定扎实的基础。
3.2综合水文地质的勘察。之所以要对综合水文地质进行勘察,主要是为了能够顺应社会发展的规律,以推动社会经济的高效发展,而该勘察工作主要是采用测绘法进行,应用测绘法来绘制出相应的综合水文地质图,并制作出相应的综合水文地质报告,在从而使得相关的人员可以全面的了解到当地的水文地质状况。针对综合水文地质进行勘察,主要的任务就是为了能够清楚的了解地下水的分布方位、地下水的水质情况以及地下水的水流补给状况等。
3.3特殊项目的水文地质勘察。特殊项目的水文地质勘察主要内容包括防治地方病水文地质的勘察,为利用含水层储冷和储热的水文地质勘察,为治理地下水污染的水文地质勘察等等。
4、水文地质勘察的主要内容
4.1地下水的动态类型。根据介质的不同可以将地下水换分为碎屑岩类裂缝孔洞水以及松散岩类孔隙水等多种类型,另外,由于水力的不同,地下水也可以被分为潜水以及上层滞水等多种类型,而在水文地质勘察的过程中,所要勘察的内容,就是要区分地下水属于哪种动态类型,以此来确定当地的水文地质情况。
4.2地下水的补给、排泄条件和径流。一般性勘察常做简单容易的抽水实验,稳定的时间是4h,提供粗略渗透系数。重要的工程应该做2次以上的降深抽水实验,应该最少布置1个观测孔。通常选用大井法计算工程的涌水量。
4.3预测地下水引起的不良地质作用。地下水引起的不良地质作用主要有:沼泽化和盐渍化,岩土软化产生的崩解和湿陷,膨胀土胀缩变形,地面的塌陷、沉降,地下工程的突水,海水入侵等等。
5、结语
综上所述,针对当前的水文地质进行勘察的过程中,可以采用的勘察方法主要为测绘法以及物探法,而在水文地质勘察中,所要勘察的水文地质类型却相对较多,针对如此多的水文地质勘察类型,要想使得勘察工作可以顺利的开展,就需要有效的掌握各种基础材料,并对水文地质做好相应的计算,同时要结合外业工作,这样就能够使得水文地质勘察工作得到进一步的发展,从而获取到较为丰富的水资源,满足社会以及人类发展对水资源的需求。
参考文献
[1]王大纯,张大权,史毅虹等.水文地质学基础[M].北京:地质出版社,2012
环境与发展是当今国内外普遍关注的重大问题,过去相当长一段时间内,人类社会的传统发展模式是以资源的过度消耗和环境恶化为代价来换取社会物质文明的,结果造成了诸如自然资源的可持续利用率降低、环境污染、地质灾害频繁、生态平衡遭到破坏等重大问题。
长期以来,正是由于缺乏持续科学发展的观点,对保护环境的意识淡薄,在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段,都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。隧道等地下工程修建于地壳表层,位于地下水最为活跃的部位,在岩土中开凿的隧洞,它将可能成为其四周特别是工程上部地质内的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道,这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境,进而影响地区的生态环境。过去修建隧道等地下工程,除少数特殊工程采用以堵为主的全面防水措施外,大多数工程,特别是山区隧道工程都采用排堵结合、以排为主的防治方针。因此,,众多隧道等地下工程在修建中和建成后长期存在着涌、漏水灾害和环境恶化等问题。
隧道和矿山坑道等长期大量涌水或大量排放地下水,造成工程地区含水层被疏干,使生态环境恶化,主要表现为:地表水和泉、井枯竭;生活、工农业用水缺失;地表沉降、岩溶塌陷、土壤沙化、水土流失;建筑物被破坏。镇胜高速公路槽箐头隧道施工中的大量涌水,使地表“四道沟”所有泉水干枯,从而截断了该沟下游发电用的水源和农业用水。岩溶地区隧道内的长期涌水,引起的环境问题也更加严重。
2 隧道环境水文地质工作
隧道环境水文地质工作是一项十分重要的工作,既要查明工程地区的水文地质条件及变化趋势,又要对由于水的作用可能引起的地质灾害和环境恶化的可能性和程度作出预测预报。水文地质工作应贯穿工程建设的全过程,不同阶段的工作重点有共同点又有不同点。
2.1 勘测设计阶段
2.1.1 水文地质勘测主要任务
(1)探明工程区内水文地质条件,进行水文地质划分,查明含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数和地下水的补给来源和排泄路径;
(2)对隧道内在施工阶段的最大涌水量和运营期间的稳定涌水量作出预测,并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段;
(3)评价地下水对围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响;
(4)评估排出地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势,充分估计隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围,提出防治意见。
2.1.2勘测的重点地段
根据调查研究和大量的工程实践,认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段,也是水文地质勘测的重点地段。
根据调查研究和大量的工程实践,认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段,也是水文地质勘测的重点地段。
(1)岩体破碎带.包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等;’
(2)渗漏层与非渗漏层交界面(带).主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等;
(3)地表水系发育或汇合地段,主要有:地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段;
(4)岩溶地区主要有:岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。
上述重点地段的勘测,除应按有关规范、规则执行外,还应注意如下工作内容,
①对岩体结构破碎带,应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质;对节理裂隙密集带及褶曲轴部,主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素,决定着岩体的导水性和富水性。
②对渗漏层与非渗漏层交界面(带),主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时,应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。
2.2 施工阶段
施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析3地表水、地下水露头的变化;隧道内涌水、漏水状况;水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。
(1)水文地质观测2①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测;②井泉流量、钻孔水位等观测;⑧洞内涌水、漏水调查,观测出水部位、出水量、水质、含泥沙量变化规律。
(2)调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。
(3)调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应,进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报,了解环境影响的范围及发展趋势。
(4)调查分析防水治水措施的作用和效果。
2.3 运营阶段
隧道建成后,若仍有地下水涌入和渗漏入隧道内,则运营阶段仍需加强水文地质工作,其重点是:
(1)调查水对隧道工程的衬砌、道床及线路上部建筑物的影响程度中建立工点履历卡片;
(2)进行隧道内工作环境分析;
(3)进行地表生态环境现状调查和发展趋势预测;,
(4)提出灾害治理措施及环境保护措施。
3 新建公路隧道水文地质及生态环境影响的评估
回顾以前的有关规范、规则,几乎都未把隧道工程建设与环境工程作为一个系统来考虑,没有关于隧道开挖对生态环境影响评价的专门条款和规定。在公路隧道设计规范中,对隧道防排水提出“以排为主,排、截、堵相结合的原则”,在实施中,由于突出了以排为主,大多数隧道工程(特别是山区公路隧道),不论涌、渗水的补给来源及水量大小与否,施工中多不作预防处理,因而隧道成了泄水洞,把周围大量的地下水吸夺过来,破坏了原有的水文地质环境
在总结前人经验和教训的基础上,通过近年来的研究,我们认为在新建公路隧道工程及其它地下工程项目的整个过程中,要把隧道工―环境水文地质―生态环境影响作为一个系统工程来考虑,把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为环境影响评估的重点。
3.1 隧道环境水文地质评估方法
3.1.1 环境水文地质及影响的评估范围
隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。根据我国若干隧道因开挖改变地下水环境、并影响地表生态环境的实例,隧道两侧的影响宽度为400~2600m或更大,因此,隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000~5000m为宜。这较“公路工程建设项目环境影响评价技术标准”第3.1.1条规定的“一般情况下宜为线路两侧各300m”范围值要大。
3.1.2 环境水文地质评估项目与方法
(1)环境水文地质评估项目,主要包括:地形地质;水文地质条件;水文地质分区;水文地质参数计算、选择;预报涌水量的方法、公式、成果。
(2)环境水文地质评估方法
3.1.3 环境因素调查的主要项目及内容
(1)地表水体(河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等)的长度、面积、容量、水位及其重要性分类;
(2)农田、林业用地的类型、面积,需保护的重要性或名贵植物的数量和范围;
(3)人口密度;
(4)建筑物和构筑物的数量、类型和分布,特别注意有无重点保护文物景点;
(5)其它,如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。
3.2隧道环境影响的评估方法和标准
当隧道通过强富水区(段)及中等富水区(段),以及岩溶发育区(段)时,即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时,对周围环境将有较大的影响。因此,在新建铁路隧道时应对环境影响的内容)程度和范围进行评价,并应提出有关补救措施或相应对策。
3.2.1 生态环境评价内容
主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。
(1)地表水、地下水的可能疏干程度,生产、生活用水缺失程度;
(2)浅埋隧道地面下沉的程度和范围,对地面建筑物基础的可能破坏程度;
(3)地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围;
(4)地表水、地下水可能被污染的程度;
(5)隧道内环境可能恶化的程度;
(6)隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度;
(7)工程竣工后,排出的地下水作为水资源的可利用程度;
(8)防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。
3.2.2 隧道环境影响评估技术标准
(1)隧道环境影响评估范围,一般情况下为隧道轴线两侧各1000m,岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m~5000m。
(2)隧道生态环境影响评估,不同的地下水类型和埋深状态其评价的主要项目及评价的深度不同,可按表3建议的进行。
3.2.3 隧道工程防排水原则
隧道工程防排水措施是否恰当,是隧道环境保护质量好坏的关键之一。就大多数隧道工程而言,施工和运营隧道的防排水,“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”进行是合适的,但从环境保护的目标出发:只是一般性的规定是不够的,应该根据隧道等地下工程的长、短、重要性和隧道水文地质条件的复杂性,以及隧道地区的人口密度、农牧业发达程度等生态环境,采用不同的防治措施。
(1)浅埋隧道、城市地下铁道及水下隧道,为防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等灾害,应采取截、堵表水下渗和洞内全封闭、洞内不允许渗漏水的防治措施。
(2)山岭隧道工程,可按下列情况采用不同的防排水对策:
①非岩溶隧道.若覆盖层较薄或围岩属强渗透性的地层,对地表水应及早处理,以采用防止表水大量下渗的措施为主;若隧道埋深超过50m,除通过断层破碎带等富水区段采用预注浆堵水措施外,一般可按常规措施来处理。
②岩溶隧道.若隧道标高处于岩溶水循环的充气带,可不作防水的特殊处理;若隧道标高处于季节性充水带或水平循环带及深循环带,一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞内注浆堵水等措施为主,其中若碰到原有动、静水压变化较大的集中股流(如暗河管道流),视对环境影响的程度,即可采用辅助工程引排,又可采用在未揭穿集中股流前进行预注浆封堵的措施进行处理。岩溶隧道地表覆盖层若厚度较薄(小于20m)时,则应在隧道开挖前作地面预处理,以防止地面塌陷。
③生态环境需特殊保护地区的隧道工程。无论隧道长短和埋深如何,修建时均应采取全封堵水的措施。
4 结束语
隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响,其中地表、地下水的大量涌入或隧道内地下水的大量排放是其主要原因。因此,我们认为,今后在新建隧道等地下工程时.-要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。
(1)新建隧道环境影响评估应贯穿于隧道勘测设计、施工及运营各个阶段。
(2)新建隧道环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000~5000m为宜,特长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。
(3)从保护环境的大目标出发,新建隧道工程的防排水原则应以截、堵措施为主,以改变过去山岭隧道建设中,以排为主的做法。
(4)环境影响评估应包括地表环境影响程度、范围的评估和对隧道内环境影响的评估两方面的项目和内容。
参考文献
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