水文地质论文范例6篇

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水文地质论文

水文地质论文范文1

现有资料及存在的问题

本次研究工作收集了武山矿区详勘报告以及大量剖面图、平面图、水文地质图等图件,读取钻孔数据资料169个。在对资料进行整理后发现,建立该矿区水文地质模型存在如下困难:①岩体穿越泥盆系到三叠系所有地层,在GMS中建模存在一定难度;②钻孔分布不均,主要是探矿钻孔,分布在矿体附近;③矿区南部缺少钻孔控制,仅有的少量钻孔且深度也不够。

解决方案

在GMS中,建立Solid模型一般采用“horizon”方法,“horizon”指的Solid实体中出现的每个地层上界面,自下而上依次编号,故在层序正常地层中应用广泛。而研究区中心出现大型侵入岩(γ),使原有的正常层序地层被打乱。针对这种情况,将武山岩体(γ)假设为某一沉积地层,厚度在没有岩体出现的地方湮灭,以这种方式尝试在有岩体出现地方建立水文地质模型的可行性。考虑到Q覆盖了所有地层以及岩体,定义其horizonID为最上层8,而武山岩体穿越除了Q以外的其他沉积地层,将其horizonID设置为7,其余地层的horizonID自老至新依次设置为1~6,按照这种horizonID设置再按步骤建立水文地质结构模型。另外,根据现有资料,在深入研究矿区地质构造、地层厚度及展布的基础上,依据剖面图、地质图等资料,虚拟钻孔78个,从而解决钻孔分布不均以及深度不够的问题。图1为武山矿区分布的247个钻孔。

建立水文地质结构模型

本文采用前述的第一种方法建模,即在Bore-hole模块中建立水文地质结构模型。具体方法是:将地表高程设为模型上边界,以-610m水平作为下边界;插值计算的空间步长为100m,插值方法选择naturalneighbor;执行HorizonsSolid命令,并勾选Representmissinghorizonsimplicitly选项,最终生成武山矿区水文地质结构体(Solid),建立的水文地质结构模型见图2。

水文地质论文范文2

任何一项工程地质勘察工作都需要对水文地质的勘察结果进行评估,可是,在长期的工作过程中,我们都没有重视地下水对岩土层的不良作用,并且在评价时也没有考虑施工现场地下水活动会带来的各种影响。如果继续沿袭这样的工作方式,就可能对建筑工程的稳定性产生极大的威胁,导致许多施工工程问题的产生,可能威胁使用者的人身安全。所以,我们在深入的分析探究了这些问题后,对评价工作的重点进行了调整和更新。主要有下列几个方面:第一,进行工程地质勘查工作时,水文地质勘查的评价过程中,传统的评价报告中往往会忽略地下水对岩土层的影响,同时也没有结合具体的施工现场地下水的特性。因此在这样的一种情况下,就会让地下水对建筑工程造成很大的危害,各种各样的施工质量问题就会出现,甚至会造成很大的安全事故。我们在总结了以往经验与教训之后,可以事先制定一套防护方案,以保证勘测工作的有效性。第二,要深入探究地下水的运动情况,并探究地下的岩土状况,并且要将与之有关的众多水文地质文件找出来作为借鉴,只有为工作奠实基础,才能得出最准确的结论。第三,要深入分析地下水可能对工程施工造成的不良影响,并针对岩土结构的差异分别进行讨论。

2岩土水理的性质

岩土由于受到地下水的影响,就可能出现各种各样的性质,这就是岩土的水理性质。我们在进行工程地质勘察工作时,一定要将岩土水理性质的勘察作为关键工作,这样才能掌握最真实的岩土地质状况。

2.1地下水的储存形式

我们平时生产、生活中所使用的地下水,都是以三种状态储存在岩土层中的,也就是重力水、结合水和毛细管水。地下水之所以能以这种状态储存在岩土深处,其实就是因为地下水有着赋存的特征。

2.2岩土的水量性质

2.2.1软化性。若岩土受到水的浸湿,就会使其力学强度显著降低,在这种条件下,岩土就会体现出软化性的特征。我们在评估岩土的软化性强弱时通常会将软化系数作为指标。而在评价岩土的耐风化程度和耐水浸性能时,则需要以软化系数为依据,因此我们必须准确的确定软化系数。几乎所有类型的岩石都会表现出一些软化性特征。

2.2.2透水性。岩土的透水性就是指当水受到重力的作用,岩土让水通过自身的一种性质。岩土的透水性通常都是用渗透系数来表示的,但岩土的透水性强弱却要受到岩土自身的物质组成和结构的很大影响,通常情况下,岩土的坚硬性和岩土的透水性是成反比的。此外,岩土的颗粒直径也会对其透水性产生一定的影响。

3地质勘查中水文地质的问题分析

工程勘察中,应密切结合建筑物地基基础的类型预测地下水对建筑工程可能存在的危害,并以实际状况为前提,根据勘察区域的水文地质条件差异,对地下水存在的问题按照水文地质勘察计划,找出应对的措施,保证水文地质勘察工作的进行,降低地下水对地质勘察工程的危害,提高建筑质量。进行水文地质勘察工作时,地下水与岩土的相互作用是重要的工作内容。尤其是地下水的运动,对于岩土工程的整体质量有着不可估量的影响,所以我们必须做好这方面的工作。它可能带来的不良作用主要包括下述几点:

3.1给基坑开挖造成的影响。进行基坑的挖掘工作时,地下水常常会流到基坑的内部,这便会影响基坑挖掘工作的顺利开展,不仅延误工作进度,还可能降低工作质量。这时,我们应该做的工作是及时的排水,可是这有可能会影响基坑结构的稳定性,甚至可能会使附近的建筑工程发生不均匀沉陷。

3.2给土质造成的影响。万一基坑内涌入了地下水,则处理会影响工程的顺利施工,还可能会影响地质结构的稳定性,极易产生流沙或者是管涌等问题,因此我们要极力避免地下水的这种恶劣影响。若基坑中存有地下水,还可能导致基坑的侧壁变形或者是底鼓,无法保障基坑工程的质量。所以,在整个基坑施工的过程中,我们都一定要注意避免地下水的不良影响。

3.3地下水水位上升。导致地下水位升高的诱因是多种多样的,主要有环境影响、人类活动和地质的变动等主要方面。在岩土工程的施工中,一旦地下水位发生变动,则会给工程施工带来极其恶劣的影响。比如说地下水的水位上升会让土壤沼泽化,水量的增大会增大对建筑物的腐蚀性,对整个岩体的结构造成破坏,导致一些岩土出现滑移、崩塌等现象,甚至使整个建筑工程丧失结构的稳定性,无法正常使用。

3.4地下水水位下降。在岩土工程施工中,经常会出现的一个问题就是地下水位的下降,主要原因是人们日常的生产生活中常常会抽取地下水,这便会导致地下水位的下降。而这一变化对于岩土工程的施工同样有着非常恶劣的影响,可能会出现地面的不均匀沉陷、塌陷或者是地裂等问题,这对于岩土工程的整体结构是致命性的破坏,并且也不利于生态环境的稳定发展,因此,在施工的过程中一定要注意好这一问题,保证好施工的质量和安全。

4地质勘查过程中水文地质问题的注意事项

开展岩土工程的水文地质勘察工作时,不仅要分析水文地质状况,还需要解决好与之相关的各种问题。在工作过程中一般会做好下列几项工作:首先,必须给予各种水文地质问题足够的关注,并保证各项水文地质参数的准确性,要了解施工地区的水文地质状况、岩土结构和地下水的运动状况。其次,开展工程地质的水文地质勘察工作时,若土层内含有地下水,则必须深入探究地下水的性质及相关参数,这样才能给后续的工作提供科学的依据。

5结语

水文地质论文范文3

1.1管理信息系统的应用

传统的矿井水文地质资料主要是通过人工的方式来完成对资料的保存和统计的,其不仅具有较大的工作量,而且还具有较低的资料利用率,尤其是在更新维护的时候更加困难,矿井水文地质工作的效率受到了很大的影响。矿井水文地质管理信息系统可以对现代数据库技术进行充分的利用,不仅可以全面的共享水文地质信息资源,同时,系统的自身可操作性也由于友好的用户界面而变得越来越高。系统能够以用户的需求为根据,将气象、观测孔水位以及矿井涌水量等数据提供出来,从而可以方便的解决各种问题,因此其得到了十分广泛的应用。

1.2自动成图系统的应用

在图形数据库的支持下,矿井水文地质自动成图系统可以通过对水文地质数据的利用,形成多种常用的矿井水文地质基础图件,而且还具备了输出和编辑的功能。自动成图系统在矿井水文地质工作中具有十分重要的作用,对矿井水文地质专用图片的编辑和生成功能进行了强化,使得等值线图、钻孔柱状图以及水文地质剖面图等绘制效率得以显著提升,同时还极大地改善了绘图的质量和效果。

1.3地理信息系统的应用

作为一个决策支持系统,地理信息系统能够对与空间和距离分布相关的信息进行采集、存储和分析。相对于自动成图系统、管理信息系统以及事务处理系统而言,地理信息系统的最大特色就是其能够对地理空间分布数据进行处理,也就是说其除了能够对空间实置数据进行管理之外,同时还可以将与空间实置数据相关的空间位置数据反映出来,因此其可以有效协调、管理和分析实置之间的拓扑关系。这样用户既可以将对象的位置分布看到,同时也可以清楚地了解这些对象分别具有什么样的信息;不仅可以以属性信息为根据对空间位置进行查询,同时也可以空间位置为根据对相关的属性信息进行查询。地理信息系统在对空间进行分析的时候通常都配备了具有强大功能的分析模型,比如网络分析、缓冲区分析以及叠加分析等,因此我们可以认为地理信息系统的核心所在就是空间查询以及空间分析功能,同时还是进行空间信息的决策和评价的非常关键的一种手段。

1.4人工智能系统的应用

人工智能系统中具有非常多的实际范例可以供学习使用,并且可以解决很多的矿井水文地质在生产出现的问题,这些问题在实践中都属于非结构性问题的范畴,因此虽然具有很多的实际观测的资料,但是如果仍然选择以往的技术和方法就很难将其内在的规律揭示出来。神经网络在对这些实际问题进行解决和处理的时候具有十分独特的优势。遗传算法:对待求解的问题参数实施编码,最终将生物群体的各个个体形成,同时以优化目标最终将适应性函数的组成确定下来,并且以此作为依据对种群性能进行评估,还能够对其环境适应能力进行判断,这就是所谓的遗传算法。遗传算法具有高效实用的特点,而且其鲁棒性和实质性性非常强,因此在人工智能模式识别以及非线性函数优化等各个领域中得到广泛的应用,现在在对水文地质进行反演以及对地下水位进行预报的时候就已经开始运用地质方面的遗传算法。专家系统:作为对专家的思维进行模拟的一种机制。专家思维主要是通过推理以及知识等各种方式的利用解决各种复杂问题的一种人工智能系统。专家系统具有某一特定问题领域的知识,所以其能够有效的解决很多问题。专家系统最为关键的两个组成部分就是推理题和知识库,与此同时,专家系统还具有一定的解释功能,也就是可以专门将系统的行为和结果解释给用户。专家系统在对一些非结构化以及不确定性的复杂问题进行解决的时候具有更加明显的优势,在解决矿井水文地质实际问题时候采用专家系统能够解决很多的问题,特别是能够解决矿井突水的问题。

2矿井水文地质信息系统发展趋势

2.1多元化的发展趋势

现在矿井水文地质决策支持系统要发展方向就是信息处理、信息分析、信息管理等多元技术支持融合的方向,对各种复杂水文地质数据进行处理的时候,矿井水文地质信息系统中的数据仓库可以以各种信息的时间以及详细程度为根据对其实施层次结构化管理,并且对多维数据库技术进行了运用。因此相对于一般的数据库而言,其对于支持决策的制定更加合适。

2.2智能化的发展方向

水文地质信息系统发展的一个非常关键的方向就是有效的结合人工智能系统的各种技术。在信息化不断发展的今天,人们更希望系统并非简单的分析和处理各种水文地质数据,而是能够对人类大脑的神经系统和思维机制进行模仿,从而能够将一些常规技术方法无法处理的问题解决掉。比如解决裂隙带、发育断层与矿井生产中突水以及涌水之间的关系,而且在矿井生产中这些问题都属于迫切需要解决的问题。也正是由于具有着这种需求,才有效地推动了矿井水文地质决策支持系统不断的朝着智能化的方向发展,现在矿井水文地质决策支持系统由于遗传算法、人工神经网络以及专家系统这些智能技术的运用变得越来越有活力。

3结语

水文地质论文范文4

区内水文地质特征

1地下水的补给、径流和排泄条件

1)区域南部补给、径流和排泄条件

(1)补给。在该区西、南和东面灰岩区,石炭、寒武系岩溶裂隙含水层呈条带状出露,接受大气降水的渗透补给。而且在西南边界黑龙庙、朝川水库一带,寒武系灰岩中断层以及小褶皱十分发育,地表及地下浅部岩溶发育,存在大型溶洞,形成地表与地下含水层的导水通道,有利于大气降水的下渗。(2)径流。在自然条件下,本区地下水在弧形构造的西南翼寒武、石炭系灰岩的条带区与水库、河流地表水等处接受补给后,受地形和地层走向、倾向的控制,由西向东、由南向北径流至刘洼断层阻水地带排泄。同时,在导水构造破碎带形成强径流。但是,受到矿井长期、大量的排水影响,南部矿区岩溶水形成以朝川一井和蜈绍窝矿泄水巷为中心的两个较大降落漏斗,成为新的排泄区,岩溶水的径流路径和方向随之也发生了变化。(3)排泄。南部矿区岩溶水的排泄途径有2条:其一为地下水接受补给后向东北方向流动,至刘洼断层受阻,以顶托越流形式排泄于新生界含水层中。其二为矿区各矿井的排水作用,改变了天然的岩溶水流场,形成规模各异的一些降落漏斗,周边地下水向漏斗中心渗流排泄。综上所述,南部矿区为一封闭的水文地质单元,岩溶水体系呈现集中补给、常年消耗的特点,地下水的流态主要受大气降水和矿井排水的控制,由于矿井排水时间长、水量大,使得地下水位整体呈逐渐下降的趋势。

2)区域北部补给、径流和排泄条件

(1)补给。岩溶裂隙水的补给来源主要是大气降水入渗。补给源区主要有2个:一是北部边界夏店断层与梅庄断层之间的窑院附近出露二叠系、石炭系和寒武系地层,寒武系、石炭系灰岩出露,成为北部矿区岩溶水的主要补给区,但分布面积狭窄,仅约6km2,补给水量受到限制;二是南部补给源区,南部存在一个面积仅约1km2的灰岩浅埋区,接受大气降水的入渗补给,但补给量较小。(2)径流。区域中西部地下水由北向南流动,区域东部地下水由北东向南西流动,到南部排泄进入荆河或新生界松散砂砾石层中。(3)排泄。自然条件下,区域北部的大气降水一部分以地表径流形式排入荆河外,另一部分渗入坡积物和地下灰岩中,在冲沟切割部位或荆河河谷中以泉的形式排泄;灰岩水由北向南流至该区域的南部,顶托排泄进入新生界松散砂砾石层中。随着煤矿床开采规模的扩大和延深,矿井长期、大量排水,必然使岩溶水位下降,当水位降至低于新生界松散砂砾石层水位时,补排关系将会出现逆转,松散层水反过来补给灰岩含水层。

2边界条件

1)区域南部的边界条件

区内分布有张村井田、三里寨井田、牛庄井田、黑龙庙井田、蜈蛁窝井田等。张村井田位于矿区的中部西南地区,紧邻煤层露头和岩溶露头。朝川矿一井、二井分别属三里寨井田,三井位于张村井田东部。由于受李寨正断层、刘洼正断层、上石灰窑正断层主干断裂构造的控制,矿区被切割为一三角形的弧形单斜构造,弧顶向南,西翼地层倾向北东、东翼地层倾向北西,依次分布着寒武系,石炭系、二叠系和三叠系地层。北侧的刘洼弧形正断层,落差千余米,倾向北,使下盘的寒武系灰岩与上盘的三叠系地层对接,形成北部的阻水边界。西南部的上石灰窑正断层与东南部的李寨正断层,落差均在500m以上,使下盘的寒武系石灰岩与上盘的二叠系或第三、第四系地层对接,形成西南与东南的阻水边界,致使整个矿区属基本封闭的水文地质单元,见图2。

2)区域北部的边界条件

夏店正断层走向近东西,倾向南,北盘上升,南盘下降,落差大于1000m,走向延伸约26km。断层北盘为萁山背斜轴部的太古界、下元古界的片麻岩、石英岩、石英砂岩,南盘为古~中生界地层,构成该区域北部的阻水边界。毛寨正断层、大张正断层落差大于1000m,分别构成该区域南及东南阻水边界,西部远离寒武系灰岩露头区,又是灰岩深埋区,岩溶裂隙不发育,可视为相对阻水边界。

水文地质单元划分

1水文地质单元划分的依据

本次水文地质单元划分主要依据为自然地理条件、地质条件和水文地质条件。(1)自然地理条件主要考虑地形地貌、气象与水文条件。(2)地质条件包括矿区构造和地层条件。主要考虑断层,因为规模较大的断层往往是岩溶水强径流带,不仅控制着所在区域或井田范围岩溶水渗流的总体方向和渗流场空间分布,而且常是岩溶水进入矿井的通道。断层在矿井突水中的作用取决于其性质、规模、形成时代,断层两侧伴生裂隙的发育程度、断层所切割地层岩性和富水性等。(3)水文地质条件包括地下水的储存与分布条件、岩溶地下水流场、地下水的补给、径流与排泄条件和边界条件。

2水文地质单元划分的结果

根据上述矿区边界条件,研究区域处于一个相对封闭的水文地质单元内,因此,考虑矿区构造、地层条件和水文地质特征,确定汝州煤田为1个一级水文地质单元—汝州岩溶水系统。在汝州岩溶水系统中,煤田北部,受夏店正断层、下鲁正断层、大张正断层的影响,使得包括宁庄和庇山等井田在内的区域形成一个相对封闭的水文地质单元,将其确定为汝州煤田北部水文地质单元,即汝Ⅰ水文地质单元;汝州煤田南部,受刘洼正断层、上石灰窑正断层、李寨正断层的影响,使得包括牛庄、朝川、张村等井田在内的区域形成一个基本封闭的水文地质单元,考虑朝川、张村井日常疏水降压的实际情况(受朝川矿一井排水影响,张村井田内寒武系灰岩地下水水位大幅度下降),将其确定为汝州煤田南部水文地质单元,即汝Ⅱ水文地质单元;煤田西部,从图1可知,受武庄正断层、下鲁正断层、大张正断层、温泉街正断层的影响,该区域处于一个基本封闭的水文地质单元内,将其确定为汝州煤田西部水文地质单元,即汝Ⅲ水文地质单元;剩余的区域为汝州煤田中部水文地质单元,即汝Ⅳ水文地质单元。因此在一级水文地质单元中又分成了4个二级水文地质单元,即汝Ⅰ、汝Ⅱ、汝Ⅲ、汝Ⅳ水文地质单元。在一、二级水文地质单元划分的基础上,考虑水文地质条件和井田生产情况,笔者又进一步进行了三级水文地质单元划分。对北部汝Ⅰ水文地质单元,以毛寨正断层(落差大于1000m,为矿区一相对阻水边界)为界,划分出2个三级水文地质单元汝Ⅰ-1和汝Ⅰ-2;南部水文地质单元,杨山逆断层位于水文地质单元的南部,延展方向从西向东,呈弧形贯穿整个张村井田,将张村井田与朝川井田、牛庄井田分割开来,根据勘探和煤矿生产情况,张村井田内24勘探线以西为水文地质条件简单区,勘探线以东为水文地质条件复杂区。据此,将南部水文地质单元(汝Ⅱ)以杨山逆断层、24勘探线为界,划分出3个三级水文地质单元汝Ⅱ-1、汝Ⅱ-2和汝Ⅱ-3。汝州煤田水文地质单元划分结果见图3和表1。

水文地质论文范文5

1.1水文地质资料的分析和绘制

这一功能主要是分析各个观测孔不同时间段观测水位的变化趋势、各个矿区的突水点的变化趋势、各个矿区的具体涌水量的变化趋势、各个矿井的历年的降雨量的变化趋势等,并绘制相关的曲线图、直方图等图件。

1.2水文地质资料的输出

数据输出是数据库系统的重要组成部分,也是数据处理的最后过程。此系统在数据输出部分包括两部分内容,即备份数据库数据和输出成Word表格。当前面对矿井生产管理标准化的要求,为了实现对矿井水文地质资料的有效管理,设置水文地质资料的输出功能,用户就能够按照自身的具体需要,对使整个数据库中的数据信息进行相应的输出。

1.3水文地质资料的维护

对水文资料进行维护主要是对数据资料进行备份,这样如果原始数据有所损坏和丢失的时候,还有备份的资料可以运用。

2矿井水害预测系统的总体设计和功能分析

矿井水害预测系统的总体的目的在于,利用水害预测进行水害的防治,加强水文地质的技术工作管理,确保生产的可靠性和安全性。这个系统主要是采用GIS的技术来设计,并选用的是MicrosoftSQLServer2000的数据库平台进行管理。GIS的技术的优势在于能够统一管理空间以及时间属性,并实现信息共享、异构数据可以实现互访。

2.1GIS的基本功能

2.1.1对地图进行的操作GIS的这一功能是用来操作相关的空间数据,其内容有以下几点,放大和缩小地图,设置不同地理要素的颜色、线型、填充、符号,显示全图等。

2.1.2对地图进行编辑地图编辑技术设计,主要是输入图名、图廓、图例以及点状符号、线状符号和面状符号,可以用文本作为输入的标记,还能对图形进行修改、删除、复制、剪切、粘贴、地物旋转,为编辑数据提供了方便。

2.1.3数据的导入和导出由于地质信息十分复杂、多态,在采集空间数据时,无法在较短时间内完成大量的工作,通常会出现工作效率不高的现象。因此,需要提高空间数据采集的有效性,尤其是对于数据格式不同的空间信息来说,如何高效的利用就显得十分的重要。数据库的设计者在一开始就对这方面的问题有相当的了解,而且在设计时非常注重对空间西你想进行整合与协调,使系统能够导入常用的那些空间数据,并导出现有的数据。

2.2矿井的水文地质主要数据的管理

水文地质论文范文6

2002年水环所共承担地调、科研、自然科学基金及社会项目共37项。其中地调项目8项,部、省科研项目22项,国家自然基金6项,社会项目1项。新上项目8项,其中地调项目为3项,其它项目5项。2002年度获得7项国家、省部级二等以上科技成果奖励,其中有2项成果获国土资源部科技成果二等奖,作为参加单位有2项获国土资源部二等奖;1项获国土资源部一等奖。《亚洲水文地质图》荣获河北省自然科学一等奖,并由河北省推荐报请国家科技进步二等奖。我所参加的“燕山地区花粉与植被关系的研究”项目,获河北省2002年度自然科学三等奖。根据中国地质文献检索机构统计,水环所2001年检索论文数量在我部系统列第四位,说明我所的科研创新实力有明显进步。2002年发表学术论文数量有较大增长,共在公开发行的科技期刊上发表科技论文43篇,其中学术会议论文集发表3篇,核心刊物发表了29篇,SCI论文3篇。2002年由水环所负责的首批地质调查项目《华北平原宁晋泊第四纪全新世标准剖面》、《大都市地下空间开拓的地质环境效应预研究》、《北京市垃圾处置的地质--生态环境评价》、《华北平原1:25万天津幅地下水资源潜力调查试点》等四个项目通过了由中国地质科学院组织的专家验收评审,综合评价等级为三个优秀、一个被评为良好。

2002年地调项目取得的主要成果简介如下:

一、全国地下水资源及其环境评价

“全国地下水资源及其环境评价”项目,在部环境司的领导和监测院、地科院的协调组织下,通过全国32个省(市、区)水文地质环境地质工作者的大力配合和努力,经过2年多的艰苦工作,取得了如下重大进展:

1.本次全国地下水天然补给资源评价面积为914.97万km2,地下水天然补给资源总量为9234.72亿m3/年,其中淡水资源8836.5亿m3/年。全国地下淡水可开采资源量评价面积为619.34万km2,地下淡水可开采资源总量3527.78亿m3/年。

2.与第一轮(1984年)全国地下水资源评价成果相比较,地下水资源量变化有如下特征:

(1)全国地下水资源总量较1984年略有增加;

(2)北方地下水资源量减少,南方地下水资源量增加;

(3)平原区地下水资源量减少,山区地下水资源量增加;

(4)新增加评价了深层承压水和微咸水、半咸水资源。

3.资源量发生变化的原因主要是:

(1)评价精度明显提高;

(2)评价面积有所增加,特别是可开采资源评价面积明显增大;

(3)区域降水量发生变化;

(4)人类工程活动使地下水补给量减少,尤其是北方平原区;

(5)对水文地质参数进行了必要修正;

(6)评价方法有所改进;

(7)可开采资源量评价充分考虑了维护生态环境的需要。

4.1999年全国地下水开采量达到1116×108m3/a,全国平均开采程度为29.9%,其中河北省、天津市、北京市全境超采。近20年来,地下水占总供水量的比例一直呈增加趋势,已从1980年的14%增长到1999年的18.7%。农业用水量呈递减趋势,从80年代的88%,逐渐下降到1999年的61.6%,而工业用水量和生活用水量的比例却明显上升,80年代工业和生活用水量的比例为12%,1999年工业用水量比例上升到18.6%,生活用水量比例上升到19.8%。

5.根据国家地下水质量标准GB/T14848-93,在全国地下水资源中,95%的地下水质量可用作生活饮用水水源及工农业供水。其中80%的地下水可供直接饮用,大于10%的量为适当处理后可供饮用,5%为不宜饮用但可直接为农业和部分工业利用,另有不足5%的地下水资源因遭受污染等的影响,需经处理才可利用。南方地区地下水质量优良,大多地下水可供直接饮用,其中江西、福建、广西、广东、海南、贵州、重庆等省区市,优质地下水分布面积占全省面积90%以上。北方山区及山前平原地区水质较好,中部平原区较差,滨海地区水质最差。全国31个省(区、市)不同程度地存在着与饮用水水质有关的地方病区。尤其在我国北方丘陵山区较普遍地分布着与克山病、大骨节病、氟中毒、甲状腺肿等地方病有关的高氟水、高砷水、低碘水和高铁锰水等。据不完全统计全国有5000多万人仍在饮用不符合(饮用水)标准的地下水。

6.全国已形成区域地下水降落漏斗100多处,面积达15万平方公里。河北平原深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的环渤海区域地下水降落漏斗。全国有近50个城市由于不合理开采地下水而发生了地面沉降,其中沉降中心累计最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原,天津塘沽个别点最大沉降量已达3.1米。在河北平原、西安、大同、江苏的苏、锡、常等地区,过量开采地下水已导致了地裂缝。沿海地区的大连、秦皇岛、沧州、青岛、北海、海南新英湾等城市和地区地下水位的下降,引起海水入侵,导致地下水水质恶化。其中,胶东半岛、辽东半岛海水入侵严重。

7.本次全国地下水资源评价,编制了全国性图组10幅,包括中国政区图、中国地势图、中国降水量图、中国干旱指数、蒸发量图、中国水系图、中国水文地质图、中国地下水资源分布图、中国地下水化学图、中国重点城市供水中地下水所占比重图、中国地下水环境图。

编制了地区性图组21幅,包括黄河流域、西北地区、黄淮海平原、松嫩松辽平原、三江平原、南方岩溶石山地区、长江三角洲地区的地下水资源分布图、地下水资源开发利用状况图、地下水环境图。编制了分省性图组96幅,包括各省的地下水资源分布图、地下水资源开发利用状况图、地下水环境图。本次全国地下水资源评价,完成了数据库建设,包括原始数据建库、计算过程数据建库、分省图件建库、各省评价报告、总报告建库、技术分档建库等。

二、华北地下水可持续开发利用前景

由水环所组织实施,河北、北京、天津、河南、山东等省(市)地调院参加,在项目组全体成员的不懈努力下,取得重大进展。

1、通过对钻孔资料的研究分析,将华北平原第四纪下界统一到世界较为认可的2.58Ma,确定了华北平原第四纪各时代下界的区域埋藏深度。

2、提出了深层地下水的补给模式。现代地下水分布在山前平原,是局部直接入渗补给。中部平原深层地下水是末次冰期补给。天津一带滨海平原地下水推测为末次冰期间冰阶补给。

3、碳14同位素研究结果表明,华北平原区域地下水存在三个流动系统:

(1)来自太行山前的水流系统;

(2)来自燕山山前的水流系统;

(3)来自鲁中山区的水流系统。

区域地下水总体上具有活塞流的特征,三个区域水流系统集中流向中部平原,最终在天津一带排泄入海。三个水流系统中,以太行山前的水流系统影响强度较大,鲁中山区水流影响较小。

4、根据水文地质、同位素资料,绘制了石家庄-衡水-沧州-天津-渤海的地下水同位素剖面。受地下水开采的干扰,山前平原局部水流已经不明显,衡水形成了一个局部水流系统,上部浅层地下水明显向下流动。在东部沧州和滨海平原,地下水形成以漏斗为中心的局部水流系统,区域流被截断,但更深部的区域流尚未受到影响。

5、初步查清了华北平原浅层地下水位和深层地下水位分布现状和变化情况,以及地下水漏斗的分布。浅层地下水降落漏斗分布于山前沿线中心城市;深层地下水头整体大幅度下降,致使华北平原大部分深层地下水头低于海平面,以地下水封闭的“0”m等值线圈定的低于海平面范围为76732km2。

6、通过综合研究得出华北平原深层地下水环境约束条件的临界界限值为水位埋深50米,并将70米作为严格控制界限,以防止地面沉降等环境问题的加剧。目前华北平原深层地下水头埋深大于50米的面积已有32106km2,大于70米的面积7145.34km2。

7、详细调查了华北平原地下水开采量,2000年华北平原地下水开采量为211.98×108m3,浅层地下水开采量为178.40×108m3,占地下水总开采量的84.2%,多集中在全淡水区。深层地下水开采量为33.58×108m3,占地下水总开采量的15.8%,主要集中在咸水区。

8、华北平原地下水评价结果表明,华北平原地下水天然资源为220.78×108m3/a,其中矿化度小于2g/L的地下水天然资源为175.48×108m3/a。浅层地下水开采资源192.54×108m3/a,其中小于2g/L浅层地下水开采资源171.36×108m3/a;深层地下水可采资源24.23×108m3/a,其中小于2g/L深层地下水可采资源24.19×108m3/a。从华北平原整体来看开采程度为108%,仅超采16.42×108m3/a,整体上基本处于采补均衡,但是开发利用在平面和垂向上分布极不均匀。

三、宁夏地下水(含地热)资源评价

与生态环境建设示范

“宁夏地下水(含地热)资源评价与生态环境建设示范”项目,是中国地质科学院与宁夏回族自治区科技合作项目。项目按照科研与生产相结合的方式,形成了由中国地质科学院水文地质环境地质研究所、宁夏地质工程勘察院、中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所、宁夏地质调查院和宁夏物探勘查院等科研生产人员组成的项目组。

下设五个课题,通过课题组成员的努力,均取得重要成果及认识,现分述如下:

(一)宁南水资源综合评价与合理开发利用

1.在开展工作过程中,始终以地下水系统理论为指导,无论从控水分析、含水层结构分析、地下水补径排分析,还是地下水质和量的分析上,均按照地下水系统理论,对其进行整体系统的研究,使目标从一个目标趋向于多目标,利用模型功能向多功能方向发展,在考虑不确定因素的基础上,通过智能型水资源支持系统,用模型系统取代整体模型,解决地下水系统划分中的实际问题。在调查评价地下水资源形成演化工作过程中,将地下水质量、数量作为一个整体进行综合研究,把地表水和地下水、不同含水介质中的地下水之间的相互转化关系进行分析,利用水循环理论,不仅分析地下水补径排特点,还对其已经发生的变化及可能发生的变化进行调查研究,突出了动态调查评价的新思路。

2.通过对不同含水介质岩相古地理、时空分布的分析和研究,尤其是地下水资源形成演化的探讨,对白垩纪沉积盆地、第三系地层和第四系地层对地下水数量、质量的控制作用进行了深入研究,分析了高氟水、苦咸水成因进行了深入探讨,尤其分析了对现代生态环境的影响作用,从而将岩相古地理-地层时空分布-地下水循环演化-地表生态环境等作为一个相互联系的整体进行了调查评价,取得许多新认识。

3.在对宁南地区弧型构造形成演化机理进行分析基础上,结合岩相古地理分析,首次对旋卷构造、拉分盆地、环状构造等不同构造类型对含水层的时空分布、地表水系的分布及地下水资源形成演化作用进行了系统分析,提出了构造控制不同含水介质地下水作用规律。

4.通过大量的综合地质-水文地质调查及物探、钻探调查评价工作,对整个宁南地区控制地下水时空分布的边界条件进行了调查,明确了控制地下水时空分布的边界位置和性质,查明了不同时空条件下地下水补径排变化规律及相互独立相互联系相互依存的内在因素,从而第一次对整个宁南地区地下水系统进行了划分。尤其是在南北古脊梁地区各种边界性质及位置进行了深入勘查,对该地区地下水资源时空分布及其形成演化规律进行了系统性研究,划分了该区地下水系统,对该区特殊的地下水水质类型形成原因进行了初步研究,对该区地下水资源进行了系统评价,对该区三大泉域成因进行了分析从而形成了具有突破性的认识和成果。

5.通过地下水分布规律和地下水资源形成演化的调查评价,对宁南地区找水方向给出了明确的结论性认识,认为以清水河沉陷构造为界,东部地区以寻找基岩裂隙水和深部岩溶水为主,西部则应以第四系孔隙和浅层地下水为主。

6.宁夏同心县下马关地区是历史上严重缺水地区,我们通过大量的地面综合调查和物探等工作,认为下马关白家滩-了马山地段是一富水地段,可以布置一个探采结合孔,课题组成员在老专家的指导帮助下,通过精心工作,2001年探采结合孔施工完毕,经抽水实验和水资源评价结果是地下水出水量可以达到3000-5000方/天。经验收认为:勘查区是一个严重干旱缺水山区,在该地区找到丰富的地下水,这是对该区水文地质认识的重大突破。

(二)宁夏河套灌区灌溉方式优化配置实验示范研究

1.通过示范区野外调查、监测和水土样品的采集分析,查明了浅层地下水位动态变化特征、包气带水盐运移过程与种植结构及引黄水量的相关关系。在示范区,近10年来人口、耕地与引黄灌溉水量同步增长,增幅在30%以上。地下1.2m以浅土壤样品可溶盐(离子)含量分析表明,土壤水盐运移聚集变化主要受引黄灌溉、降雨和蒸发的影响,季节性变化明显,年际变幅不大。引黄灌溉水量的增加导致排泄不畅部位地下水位抬升,蒸发加强,局部土壤盐渍化呈加重态势。结合课题的问卷调查显示,村民最关心的是降低水位有利于耕种,对渠井联合灌溉方案表示支持。

2.在深入分析浅层地下水补径排条件基础上,建立了研究区的水文地质模型和数学模型,对模型和参数进行了识别与勘察模拟。在此基础上,对优化灌溉配置管理模型和约束条件进行了研究、对示范区渠井灌溉优化配置模式进行了多方案的研制与开发,用响应系数矩阵把地下水流模型与多目标规划模型有机地耦合求解,以2000年的水位和农田布局及不同灌溉用水条件,得出向后30年、控制地下水位埋深在不同深度的计算结果。如果控制浅层地下水位埋深不大于2m,在现状条件下,示范区引黄水量可减少1/5,每年可开采利用浅层地下水70万m3,引黄河水255×104m3/a。考虑目前黄河流域水资源紧缺状况,如果进行节水灌溉,节省1/3灌溉用水,需水量减少到217×104m3/a,控制潜水水位埋深在2m以内,可开采利用潜水48×104m3/a,引黄河水169×104m3/a。

3.对银川平原浅层地下水开发利用潜力进行了初步分析。银川平原浅层地下水主要补给源是引黄渠系及田间灌溉入渗,补给丰富,据计算每年天然补给资源量约21亿m3,可开采资源量约16亿m3。利用示范区的研究成果,对银川平原渠井优化灌溉模式应用前景进行了分析,在现状条件下得出了概算结果。目前浅层地下水的开发利用程度很低,从人口、资源、环境与社会经济可持续发展的长远利益出发,应加强开发利用浅层地下水,推行渠井结合的农业灌溉方式与节水灌溉的措施等。

(三)宁南典型地区生态环境调查与生态建设模式

1.将宁夏南部山区的彭阳县(古城乡、王洼乡、罗洼乡)、西吉县(城郊乡、马建乡)、泾源县(东峡乡、白面镇)划分为阴湿土石质山区、半阴湿土石质黄土梁峁区、干旱、半干旱黄土梁峁区三个不同的气候地貌类型,并完成生态环境地质调查1087.17km2,查明了工作区地质生态环境背景,及相关基础图件编制。

2.分析了现有生态模式及产业特征,总结了现有模式的优劣,为今后产业结构调整,规划提供了科学依据。

3.在彭阳县王洼乡高建堡小流域实施了GPS监测土壤侵蚀动态监测,监测面积15.1km2;建立典型地段监测控制网,进行水土流失动态监测,分析总结了不同地形、地貌条件下水土流失规律,以及不同工程措施、生物措施水土保持条件下水土流失治理效果。

4.对已实施的退耕还林工程效果进行跟踪调查分析,研究提出了存在的问题、改进方向:退耕还林应根据地质、气候特征采取不同措施,山区以水土保持涵养林为主,黄土梁峁区生态林与经济林并重;增加草地比例,发展隔坡梯田;发展优良果树品种,走规模化、产业化道路;对山前覆盖层薄的地区应优先退耕,以免造成土壤层彻底破坏;根据当地恶劣的生态条件,适当增加退耕还林扶持年限。

(四)宁夏特色作物农业地质背景调查与利用研究

1、查明了枸杞、葡萄的果实中化学成分中酸性和碱性二类组分,前者是以总糖为代表的碳水化合物、粗脂肪等。后者是以甜菜碱为代表的含氮化合物,主要包括粗蛋白、氨基酸、粗纤维等。在此基础上提出了用酸碱二类组分的含量及其协调关系,同时参考农业部门的质量标准作为评判内在品质的依据。优质枸杞子的定义是:在一定糖含量的基础上,总碱应与之协调平衡。其化学本质为在一定酸性组分(总糖)含量水平上,酸碱二类组分适度平衡。

2、通过糖(酸)碱图的分析对比,找到了品质优良的枸杞的原因,从而得出如下结论:糖(酸)碱比位于0.3-0.6之间时为最优。

3、初步探讨了矿质营养元素在剖面中的运移特征,找到了影响枸杞、葡萄品质的特征元素组合,为改善它们的品质提供了新的思路。

4、元素在不同的土壤类型中具有不同的含量,不同的土壤类型具有不同的自然肥力。根据土壤肥力的高低划分了优越型、中等型、较低型和极低型。枸杞一般都在土壤肥力优越型的土壤中品质最好。

5、总结出了枸杞、葡萄的生产酸碱平衡的规律。

6、首次建立了特色作物生长的农业生态地质模式,并对不同的农业生态地质模式提出了特色作物的可栽培性。

(五)宁夏地热远景调查及银川平原地热资源评价

1、通过野外调查,在南部山区初步发现了2个地热远景区:泾源县黄花乡楼房沟,泉水温度为23℃,为断裂带出露的上升泉,有臭鸡蛋味;固原县双井子乡双井子村,南水泉群的水温26℃。若按当地年平均气温加10℃计算,此两处均属明显异常区。

2、通过地质、构造、地球物理特征及地热井和温泉的稳定同位素、年龄同位素和水化学特征分析,阐明了地热水的来源和成因,进行了热储层温度估算和潜力分析,并进一步确证了前期野外调查初定的2个地热异常区,提出在同心县新庄的太阳山泉和青铜峡市庙山湖清凉寺的庙山湖泉所在地区存在地热异常的可能性。

3、预测了三个地热远景区,并根据研究程度采用不同方法分别评价了地热资源量:

(1)银川平原地热资源最有利的区(Ⅰ)

采用热储法估算得知:在银川平原热储面积2514.86km2范围,3000m深度内>40℃热储层蕴藏的热能储存量980.31×1014kcal,地热水储存量为4193.93×108m3,地热资源潜力巨大,为宁夏地热资源远景最有利区。

(2)卫宁平原地热资源远景有利区(Ⅱ)

1988年,宁夏地矿局矿调所在卫宁北山黄石坡沟金矿勘查中,先后在ZK9102、ZK9301和ZK8901三个钻孔中发现了地下热水,孔深分别为310.74m、298.54m和243.70m,水位埋深分别为127m、147m和205m,地下热水储存于泥盆系东西向构造的破碎带中,出水温度32-41℃,单井出水量360-768m3/d,矿化度>5g/L,水化学类型为SO4·Cl-Na·Ca水。该地热显示的发现,预示着卫宁平原及卫宁北山地区将成为宁夏地热资源有利区。

(3)六盘-龙首断裂带地热资源远景较有利区(Ⅲ)

在断裂带及附近出露多处温泉,水温>20℃的温泉有楼房沟泉、双井子泉、太阳山泉、鸽子山泉,4处温泉的天然放热量为1721.82×104kcal/a,预示着该地带将成为宁夏地热资源远景较有利区。

四、黄河中下游主要环境地质问题调查评价

由我水环所负责组织实施,陕西、山西、河南、山东等四省地调院参加。

1、完成并查明了河龙段9.7万km2(1/25万)岩土侵蚀的环境地质背景、岩土侵蚀的种类、分布规律、典型地段的岩土侵蚀的发育机理,认为区域构造格局、新构造运动、地层岩性及其组合、地形地貌等是河龙段岩土侵蚀的主要环境地质背景,控制着岩土侵蚀的强度、类型、速率和发育程度。探索了利用遥感技术(RS)及地理信息系统(GIS)定量评价岩土侵蚀的方法。为河龙段的岩土侵蚀或水土流失治理积累了资料和提供了科学依据。

2、重点解剖了劈砂岩地层性质、地层的岩性组合、劈砂岩的裂隙等对岩土侵蚀的影响。认为劈砂岩地层的强烈的岩土侵蚀现象主要是由其内在的因素如岩石的力学性质、水理性质、矿物组成、化学成分、矿物结构特征等所决定;地层岩性组合加重了劈砂岩的岩土侵蚀;劈砂岩的垂直裂隙不都是由于构造运动所引起,还存在由于岩土侵蚀所造成的次生构造裂隙。

3、首次利用GPS精确测量技术和GIS的分析功能相结合,对黄河中游劈砂岩分布地区的沟边坡重力侵蚀量、淤积坝的泥沙淤积模数进行了定量评价探讨,并摸索出了利用精确测量的GPS技术在野外调查中的有效应用方法。

4、完成并查明了下游近8万km2(1/25万)区域环境地质条件、河道带环境地质特征,评价了悬河稳定性,对危险地段进行了预警,从地学角度提出了防洪减灾的8种对策。

5、基本查明了断流区地下水开采资源量为148亿m3/a,地下水开采资源潜力总量为50亿m3/a;地下水漏斗区调蓄库容73亿m3、可调蓄水资源6亿m3/a;与80年代比较,黄河对地下水的补给量减少了5亿m3/a,约减少48%,浅层地下水开采资源量减少了4.76亿m3/a,约减少3.3%。

6、对中游的岩土侵蚀、下游悬河稳定性和水资源短缺的问题之间的内在联系,及黄河水沙的变化趋势进行了研究。初步认为中游地质环境控制着岩土侵蚀的发生和发展,下游的悬河稳定性受到中游岩土侵蚀及下游地质环境的制约,人类活动对岩土侵蚀及入黄水沙产生了较大影响,黄河水沙自上世纪50年代以来呈逐年代减少趋势。

五、鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水赋存规律研究

1.配合“鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水勘查”项目的进行,先后沿东胜梁两侧、鄂托克旗~跨毛乌素沙漠~乌审旗的剖面、青铜峡~盐池~靖边沿白于山的东西剖面、泾源~平凉~庆阳剖面和沿南北方向布设的横跨库布齐沙漠、毛乌素沙漠、白于山和黄土地区的剖面等进行了调查,2000-2002年采集氢氧同位素(D、18O)样品126组,同位素分析数据同位素T样品126组,碳-13、碳-14同位素样品67组,地下水化学分析样品126组,按实施项目要求,完成了地下水同位素研究报告初稿;

2.通过对该区以往研究资料系统收集、2000-2002年野外调查及所采样品的综合分析,对鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水形成过程的认识上取得重要进展。该区地下水同位素年代分层和分区明显,浅层地下水年龄多小于5000年,从地下水样普遍含有一定量的氚来看,水的更新过程比想象的要快。深层地下水是在过去两万多年的时间里形成的。地下水的水质变化主要受地区岩相古地理条件和两万多年来气候干旱化过程所控制,人类活动是这一地区水环境条件恶化和复杂化的重要因素。

3.鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水的同位素调查表明盆地不同层和不同区地下水及其与地表水的同位素组成差异明显,环境同位素技术是进行盆地地下水研究可依赖的重要手段(方法可行)。不同层地下水同位素组成和地下水年龄的分布特征可作为水文地质分区及地下水分层的基本依据或主要证据。地下水14C和T的分布及其关系证实白垩系地下水在某种程度和一定深度内是可更新的,可以作为重要水源予以开发利用。地下水年龄的测定和地下水氢氧同位素的分析结果表明,该区的气候变化和环境演化,特别是晚更新世以来的干旱化过程是影响地下水质量及其分布变化的最重要影响因素。白垩系自流水盆地循环深度小于100米浅层水,主要是近几十年来大气降水补给形成的,北部由东胜-四十里梁-盐池分水岭向东西两侧径流排泄;陇东黄土高原区地下水主要接受区域大气降水和来自六盘山一带的侧向补给;深层承压水的年龄(大于300米埋深)多大于1万年,最大可达2万多年,为全新世以前补给形成的水,水的氧-18贫化特征明显,地下水的含盐量普遍较低,与当时的气候较寒冷气候密切相关。

六、我国地下水资源可持续利用战略研究

1、完成了“我国地下水资源可持续利用战略研究”报告

总体报告从三个方面论述了我国地下水资源现状、问题和前景。第一部分:在阐明全国地下水资源状况的前提下,论述了我国地下水资源的现状、特征与特性;第二部分:分析了我国地下水资源开发利用情况,研究国民经济发展对地下水资源的需求形势。用可持续利用的观点,阐述了地下水资源在国民经济建设中的战略地位。综述建国五十年来,在地下水勘察、研究方面取得的巨大成就的前提下,阐述由于不合理开发利用地下水而引发的影响地下水资源可持续利用的问题;第三部分:提出了我国带有普遍性的和典型地区的地下水可持续利用战略。

2、开展了华北和西北重点地区的综合调查与研究工作

充分分析了近20年、尤其是近年来西北找水特别计划、国土资源大调查中地下水资源调查成果和新一轮全国地下水资源评价资料,重点对西北、华北地区地下水环境进行了调查,研究了这些地区由于地下水开采引起的环境地质问题;对我国地下水资源数量、分布及其开发利用情况及地下水开发利用战略进行了分析,认为:

(1)地下水是我国尤其是我国北方地区的主要水源,是支持经济可持续发展的支柱,具有不可替代的作用。1998年全国地下水在总供水量的比重,华北最大,其中河北75.1%,北京、山西在60%以上,河南52.7%,山东、辽宁、陕西等省都超过40%。北方地区70%的生活用水、60%的工业用水和45%的农业灌溉用水均依靠地下水。

(2)供需矛盾日益加剧。目前全国600多座城市中有一半左右的城市不同程度的缺水,年缺水60多亿方,每年因缺水影响工业产值2300亿元;农业灌溉年缺水300亿方,受害面积3亿亩,影响粮食产量250亿公斤;现在全国有7300万人需解决饮水问题。

(3)工业生活用水利用率低。1997年全国万元产值用水量136方,是发达国家的5―10倍;工业用水重复利用率比发达国家低35―45%;城镇居民用水浪费损失率超过20%。