供水水文地質勘察(hydrogeological investigation for water supply)

以城鎮、工礦企業和農業生產、生活的供水為目的而進行地下水的探測、評價和開發利用的綜合性工作。是工程勘察的一個專業。它以地質學、構造地質學、水文地質學和地下水動力學等學科理論為基礎，通過水文地質測繪、污染源調查、水文地質鉆探、水文地質試驗、水質檢驗、地下水動態監測、水文地質參數計算和地下水資源評價等項工作和手段，研究地下水的形成和賦存條件、地下水運動、地下水補給、地下水徑流、地下水排泄和地下水流速、地下水動態等規律，最后依據獲得的勘察資料，在地下水源保護的前提下，提出地下水合理開采、地下水集水構筑物，以及在需要和可能條件下，采取地下水人工補給、修筑地下水庫等措施的建議。并以供水水文地質勘察報告書的形式提出勘察成果，作為經濟建設的依據。

供水水文地勘察是一門綜合性的應用于水文地質方面的勘察技術，其發展主要體現在水文地質調查，水文地質鉆探、水文地質試驗以及地下水資源評價和地下水開采幾大步驟的全過程中，最終歸結于供水勘察工程的經濟效益和質量優劣上。

簡史 中國是世界上最早對地下水有相當認識和廣泛利用的國家之一。泉水無疑是最早利用的地下水源。“闕地及泉”、“鑿井而飲”，見于商代前的記載。據考古發現的水井，已有4000多年的歷史。浙江余姚河姆渡1977年發現的一口木結構井，用C¹⁴測定年齡為5700年。

甲骨文中發現“井”字是在公元前1500年前后。在古籍中，《華陽國志》記載李冰曾根據水脈定井位，約在2200年以前?！吨芤住妨惺隽怂姆N種活動方式，中國周秦間《素問》一書說明了云和水的關系，《呂氏春秋》的《回道》則闡明了水循環法則。《山海經》多處提到地表水潛入地下成為伏流。周朝《洪范》稱“潤下作成”，即指水滲入補給地下水，水質由淡變咸。

16世紀前后，徐光啟認為“井與江河地脈貫通”，并以此度井水的淺深(見《農政全書》)。徐霞客解釋了自流井的成因：認為另一處有與噴射高度大致相同的水頭。他的最大貢獻是對巖溶成因和類型的考察和分析。

在西方，公元前384～322年，古希臘亞里士多德提出地下的空氣凝結成為地下水的凝結說。此后。羅馬鮑利又提出降雨和融雪滲入地下形成地下水的滲入說。17世紀法國馬利奧特(E.Marriotte)觀測了降雨量和滲入量，得出其間關系，為滲入說提供了佐證。

18世紀末葉地質學開始形成，給地下水賦存和運動規律提供了條件。

19世紀下半期，隨著歐洲資本主義生產發展的需要，法國達西(H.Darcy)于1856年提出了達西線性定律。1863年，法國迪布依(J.Dupuit)提出了穩定流水井流量公式；1870年，德國齊姆(A.Thiem)發展了他的公式，稱其公式中的R為影響半徑。1877年，法國提出了布西涅斯克(M.J.Boussinesq)方程。1886年，奧國弗爾赫米爾(P.Forchheimer)提出了“關于地下水等勢面和流網的概念”等。直至1935年，美國泰斯(C.V.Theis)提出了地下水徑向非穩定流計算公式，使地下水動力學有了很大的發展。

自水文地質學(Hydrogéologie)一詞由法國拉馬克(J.de Lamark)于1802年提出以來，直到19世紀末葉經歷了相當長的過程才逐漸形成。

20世紀前半期，中國的地質學家曾為南京、上海、北京、天津、西安、蘭州和南昌等城市地下水源進行過大量的調查工作，并提出過報告。民間的打井從業人員和城市少數鑿井公司，曾開展過鑿井工作。上海到1921年已有22口深井，出水量30萬m³／a。當時北京幾口有名的深井都開鑿于1920年前后。天津打的9口深井，其中1935年在天津洗染廠的一口，取水段深為716.5～745.6m。鞍山鋼鐵公司和山東鋁廠等也建有取水廊道和大口井。這樣，以地下水源調查(找水)和打井為主要內容的水文地質工怍狀態一直延至中華人民共和國建立后的若干年。冶金系統直至1954年，通過供水勘察工程的實踐，才形成比較完整和系統的供水水文地質勘察。

50年代后半期，剛開始時，水文地質調查大多利用現有的地質圖補充井、泉的調查，以后發展到可進行水文地質測繪(如山西中條山)。水文地質鉆探對沖積層通常采用套管護壁的手動沖擊鉆進。通過泥漿護壁和套管護壁的對比試驗，以及隨后創造了水壓護壁法鉆探，套管護壁法被逐漸淘汰。由于基巖工程(山東鋁廠灃水)鉆探的需要，1955年引進了YKC–20型鋼繩沖擊鉆機。以后也用于沖積層的鉆進，對特大卵石地層的鉆進，首次使用了厚壁加重抽筒鉆頭(如首都鋼鐵公司)。水文地質試驗已開展了單孔、帶觀測孔、干涉孔的抽水試驗，有的規模相當大，抽水時間一般較長。在水文地質計算上則以穩定流為主，水量評價多采用蘇聯普羅特尼柯夫()四大儲量(見地下水資源評價)的計算方法。

由于用抽水試驗正確測定水文地質參數是計算地下水資源的基礎工作，通過大量工程實踐，發現這項工作還存在不少問題，因此60年代前半期，中國一些工程勘察部門的水文地質工作者對此開展了研究，冶金勘察部門還進行了系統的室內外試驗(北京南苑試驗場的試驗)，對經典水井公式和抽水試驗方法有了進一步認識。

70年代是供水水文地質勘察進一步發展和達到相當成熟的階段。作為水文地質地面調查方法之一的工程地球物理勘探(簡稱物探)，在60年代就曾經使用，到70年代已近成熟；另一種地面調查方法遙感技術則于1973年首次在萬縣的長平工程中作出水文地質圖，后經許多工程的實踐，也達到成熟，這兩種技術于1978年納入《供水水文地質勘察規范》(中國國家標準前身TJ27–78)。

隨著中國在山區大量工程實踐，豐富和創造了以構造地質力學為中心論點的基巖地下水賦存和運動理論。該理論與水文地質常規測繪、遙感技術和物探方法結合，使基巖找水達到新的高度。

水文地質鉆探在60年代末采用了反循環鉆進，80年代初期開始試用潛孔錘鉆進工藝；非穩定流理論和抽水試驗方法是60年代開始引用的，到了70年代已得到普遍采用，并用于計算水文地質參數。對地下水資源劃分為補給量、儲存量和開采量三大儲量的新概念，已被廣泛接受和運用，并在地下水資源評價中應用電子計算機采用數值法進行計算；電網絡模擬試驗也應用于工程實踐。在地下水開發利用上，出現了地下水人工補給和修筑地下水庫等技術。

80年代以來，水文地質調查以常規測繪、遙感技術和物探相結合的方法已被廣泛接受。由冶金系統引進，1983年首次在沙嶺子工程中用以測定地下徑流量的放射性同位素測速法，經過大量的工程試驗，于1988年納入中國國家標準《供水水文地質勘察規范》(GBJ27–88)。

為加強地下水資源管理，在一些地區、城市和工礦企業，已經開始建立水資源管理模型和水質模型。

任務 在明確設計要求、搜集已有資料和現場踏勘的基礎上，按各類地區的特點和任務要求開展供水水文地質勘察工作。這些地區包括：山間河谷，沖洪積扇，沖積、湖積平原，濱海平原和河口三角洲，巖溶，紅層、碎屑巖，玄武巖，塊狀結晶巖和沙漠、凍土地區。通過針對性工作最終完成以下列內容為目標的勘察任務：(1)查明含水層特征、分布范圍、埋藏條件、地下水的類型和補給、徑流、排泄條件。(2)確定取水地段，建議集水構筑物型式和布局。(3)評價地下水允許開采量及其水質。(4)研究和掌握地下水動態規律，預測水源地開采后地下水水量和水質可能發生的變化。

階段 與設計階段相適應，一般分為初步勘察階段和詳細勘察階段。(1)初步勘察階段。在幾個可能富水地段，基本查明水文地質條件，初步評價地下水資源，進行水源地的方案比較并推薦最優方案，即靠近用水地點、水文地質條件最佳和合理規劃或避開與其他供水點的影響，為水源地的初步設計提供依據。(2)詳細勘察階段。查明擬建水源地范圍內的水文地質條件，詳細評價地下水資源為水源地的技術設計或施工圖設計提供依據。

在初步勘察階段之前，要進行可行性研究工作，概略地評價區域水文地質條件，提出與地下水有關的資料，為制定規劃、選擇廠址和編制設計任務書提供依據。在水源地投產后，當需要擴大開采地下水或查明出水量減少、水質惡化和不良地質現象時，為合理開采、保護和管理地下水資源，還需要進行專門性的水文地質勘察工作。

供水水文地質勘察的范圍、內容和工作量，可根據勘察階段、需水量大小、勘察區水文地質條件復雜程度和地下水資源評價方法等因素綜合考慮確定。當水源地已確定、水文地質條件簡單、既有資料較多、少數管井能夠滿足需水量要求時，可直接鉆鑿勘察生產井。對有使用價值的勘察孔，在不影響水源地統一開采布局的情況下，亦可作為成井。

展望 淡水資源不足和地下水污染是當今世界性的兩大問題?？梢灶A見，供水水文地質勘察今后的發展方向：(1)研究地下水、地表水、大氣降水和經處理的污水的綜合利用。(2)應用系統工程理論和方法，進行區域性地下水資源評價，采用電子計算機進行計算、建立數據庫和電網絡模擬的方法，以求更合理地開發地下水資源。(3)城市、大型工業企業和農田排灌，將逐步建立地下水資源管理模型，合理用水、節約用水，加強水資源管理。(4)人類的活動使地下水環境不斷地受到影響，由于開采地下水所引起的地面沉降、地面塌陷和水質惡化等危害，已經成為值得重視和研究的一個新領域。