【摘要】水文地質(zhì)因素是影響工程建設(shè)的重要因素之一，因此必須重視水文地質(zhì)勘察技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。本文主要分析介紹了工程建設(shè)中幾種主要的水文地質(zhì)勘察技術(shù)及其應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】工程建設(shè)；水文地質(zhì)勘察技術(shù)；應(yīng)用
多年來，由于對地下水的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)認(rèn)識不足，重視不夠，各地長期過量不合理開發(fā)利用地下水，引發(fā)了一系列嚴(yán)重的環(huán)境水文地質(zhì)災(zāi)害，諸如地下水水位持續(xù)下降形成區(qū)域地下水降落漏斗并不斷擴張、含水層疏干、劣質(zhì)水進入供水含水層、供水井吊栗、泉水?dāng)嗔鳌⒌孛娉两岛退莸龋渲袃H發(fā)生地面沉降和塌陷的城市即達(dá)百座之多。水文地質(zhì)問題已經(jīng)成為了制約工程質(zhì)量的重要因素，進一步重視水文地質(zhì)勘察，獲取準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)使其為工程建設(shè)服務(wù)，已經(jīng)成為一大重要的研究課題。
一、水文地質(zhì)的主要問題及危害
由于人類的經(jīng)濟建設(shè)活動引起的環(huán)境水文地質(zhì)問題日益嚴(yán)重，這類問題的潛伏期長，影響范圍廣，治理困難。因此在建設(shè)初期，必須制定工程水害防治宏觀決策，有效開展水文地質(zhì)條件勘探和水害防治。由人類開發(fā)建設(shè)活動引起的環(huán)境水文地質(zhì)問題主要指由于大規(guī)模不合理 采地下水所引起的地面下沉，并由此引起房屋塌裂；過量開釆地下水形成地下漏斗，引起農(nóng)民飲用水井掉粟、水田變旱田，甚至引起土質(zhì)沙化，水質(zhì)惡化，污染物在地下水中的遷移擴散加快，沿海地區(qū)還會引起海水倒灌，良田變荒灘；水庫、忙灰場等引起的地下水溫度場、化學(xué)場、流場改變，影響人們正常的生產(chǎn)和生活；礦山開釆或開鑿險道等造成的地下水疏千和排泄方式改變，甚至地面塌陷等。
二、水文地質(zhì)勘察的主要原則
首先，立足于供水的安全可靠，優(yōu)先選擇供水保證率高和水源開發(fā)條件好的地下水水源地。大型巖溶泉水、巖溶地下水，補給條件好的沖洪積扇、厚層第四系沖洪積層，往往是工程供水的首選對象。注重了三水轉(zhuǎn)化理論的應(yīng)用，將地下水與地表水統(tǒng)一考慮進入水資源評價系統(tǒng)。第二，重視多孔和群井抽水試驗，將穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流理論結(jié)合起來，計算水文地質(zhì)參數(shù)。第三，著眼于將完整的水文地質(zhì)單元作為水資源評價的區(qū)域，在查明補給、徑流、排泄以及邊界條件的基礎(chǔ)上建立水資源數(shù)學(xué)模型，綜合考慮水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，同時采用幾種不同的水資源評價方法，進行對比分析，客觀、科學(xué)地評價水資源的質(zhì)和量，最終確定工程可以獲得的可開采資源量。第四，堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，注意水資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護的有機結(jié)合
三、工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察的主要技術(shù)及應(yīng)用
1.鉆探技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
水文鉆探是直接探明地下水的一種最重要、最可靠的勘探手段，是進行各種水文地質(zhì)試驗必需的工程，也是對地下水調(diào)查、水文地質(zhì)物探成果所得出的地質(zhì)結(jié)論進行檢驗的主要方法。其基本任務(wù)一般為：通過巖芯揭露地層厚度、結(jié)構(gòu)、巖性特征，查明主要含水層埋深、厚度、結(jié)構(gòu)等特征；借助鉆孔開展各種水文地質(zhì)試驗，獲取相關(guān)參數(shù)；采集水、土樣品，分析檢測水質(zhì)及巖土水理性質(zhì)。水文鉆探大多工作在第四紀(jì)的卵礫層、砂層、粘土層或基巖裂隙層。這些地層給鉆探工作帶來的問題是塌坍、漏失和不易取芯等。故稱為“復(fù)雜地層”，即發(fā)生事故多，效率低，鉆進和采芯都困難的地層。由于要獲得分層水文地質(zhì)資料，就要求切斷各含水層之間的水力聯(lián)系。因此，下入套管的層次多；鉆孔直徑大；止水要求嚴(yán)格；井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于地層復(fù)雜，即使在一個鉆孔中，往往會遇到迥然不同的幾種地層，因此，使用多種鉆進方法。由于鉆進方法多，要求鉆進設(shè)備與之相適應(yīng)。因此，當(dāng)前水文地質(zhì)水井鉆探所用的設(shè)備類型繁多。由于水文地質(zhì)水井鉆探孔徑大，破碎巖屑多；因此，給鉆探工人增加了勞動強度。
2.物探技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
水文地質(zhì)物探因其成本低、速度快等特點被廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)勘察工作中。其基本原理是依據(jù)不同含水巖土體、水體之間的物性差異來判斷巖性、構(gòu)造和富水性，為分析水文地質(zhì)條件提供依據(jù)。常用水文地質(zhì)物探方法有：電阻率法、自然電場法、激發(fā)極化法、交變電磁場法、核磁共振找水、地震勘探、天然放射性找水法和地球物理測井法。
地下水資源勘察的主要任務(wù)是探明含水層的位置、儲量及空間分布。對于高電阻率含水介質(zhì)而言，水分的存在降低了其電阻率。利用電測深曲線解譯的方可達(dá)到上述目的，但由于勘察范圍有限，使其工作效率不高。ERT方法可快速完成大范圍地電數(shù)據(jù)的采集，通過對所采集的數(shù)據(jù)反演成像，直觀地實現(xiàn)地質(zhì)空間中含水介質(zhì)精細(xì)結(jié)構(gòu)的探測，便于全面地了解含水介質(zhì)的富水性及位置，具有明顯的優(yōu)勢。
近年來，地面核磁共振技術(shù)成為了一大熱門的研究領(lǐng)域，地面核磁共振系統(tǒng)對地下水水信息反映比較靈敏，由于在地面交變電流形成的交變磁場激發(fā)下，使地下水中氫核通過吸收交變電磁場提供的能量，使氫核旋進運動，躍遷到高能態(tài)，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，如果有地下水存在，大量氫核會產(chǎn)生核磁共振產(chǎn)生 NMR 信號，在切斷電流脈沖后可接收到該信號，NMR信號包絡(luò)線呈指數(shù)規(guī)律衰減，信號強弱或衰減快慢直接與水中質(zhì)子的數(shù)量有關(guān)，即 NMR 信號的幅值與所探測空間內(nèi)自由水含量成正比。如果沒有地下水賦存時，沒有氫核被激發(fā)產(chǎn)生 NMR 信號，所以就接收不到 NMR 信號，只有噪音。 地面核磁共振系統(tǒng)對是對地下一定深度范圍內(nèi)的氫原子核進行激發(fā)，所以接收到的信號時該深度范圍內(nèi)的 NMR 信號，其信號振幅大小反映該深度范圍內(nèi)氫核總量所產(chǎn)生的 NMR 信號強度，所以當(dāng)?shù)叵潞畬雍偭肯嗤春畬雍穸扰c含水量的乘積相同，其 MRS 的振幅就相同或相近。
3.GIS在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
近年來，國際上已將GIS技術(shù)成功地運用在地下水勘察與評價工作之中，尤其將GIS與RS和GPS技術(shù)相結(jié)合，極大地提高了地下水勘察與評價的精度和工作效率。例如，英國赫特福德大學(xué)的M. T. Richard教授（1995） ：在加納沃爾塔盆地應(yīng)用RS與GIS技術(shù)識別地下水開采有利地帶的工作，他們利用了美國克拉克大學(xué)在聯(lián)合國培訓(xùn)研究院支持下開發(fā)的GIS軟件---IDRISI，對能反映與地下水賦存有關(guān)的植被、土壤、地質(zhì)及地貌等特征的TM三個波段簡單反差增強直方圖進行了處理，得到了三個線性構(gòu)造反差增強圖像，然后利用評價體系，將從三個不同TM波段獲取的二個線性構(gòu)造圖相疊加合成線性構(gòu)造圖，通過RS和GIS定位的場地與水井或已有的成功鉆孔的位置進行了比較，結(jié)果表明用GIS確定的井位，有55%位于井或鉆孔200m以內(nèi)，而以前在此地區(qū)，利用航片解譯的線性構(gòu)造圖進行定位的成功率僅為13%。由此可見，通過將衛(wèi)星圖像處理、野外資料和GIS分析融合到一個整體中去，提高了找水靶區(qū)的準(zhǔn)確率，費用低，使用簡單；國內(nèi)潘世兵、王忠靜、孫江濤（2010）利用GIS技術(shù)建立了黃河三角洲地區(qū)淺層地下水開發(fā)適宜性綜合評價模型。評價模型考慮了淺層地下水補給，含水層導(dǎo)水性和儲水性、地下水水質(zhì)、土地利用以及地下水開采對環(huán)境影響等多因素，評價結(jié)果為地下水開發(fā)適宜性等級分區(qū)圖，取得了滿意的結(jié)果，具有重要的實用意義。
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