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水利水电工程中的水文地质勘察要点

作者

徐其山

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引言

水文地质条件作为水利水电工程建设的关键基础因素,直接影响工程选址、设计方案以及施工安全与运营稳定。在水利水电工程建设过程中,精准把握水文地质勘察要点,开展科学规范的勘察工作,是获取可靠水文地质数据、保障工程建设科学决策的必要前提。

一、水文地质勘察前期准备要点

(一)资料收集

在水利水电工程水文地质勘察前期,资料收集是基础且关键的工作。首先,区域地质资料是重点收集对象,涵盖区域地质构造图、地层岩性分布图等,通过这些资料可了解工程区域所处的大地构造位置、地层分布规律,判断区域地质稳定性。

(二)勘察方案制定

勘察方案的制定需综合考量多方面因素。工程规模是重要依据,大型水利水电工程涉及范围广、影响因素复杂,勘察范围应适当扩大,勘察内容也需更加全面细致;而小型工程则可根据实际情况简化部分内容。地质条件复杂程度同样关键,在岩溶发育、地质构造复杂的区域,需加密勘察点,采用多种勘察方法相结合的方式,以准确查明水文地质条件。

(三)设备与人员准备

勘察设备的准备要满足不同勘察方法的需求。钻探设备根据地层岩性选择合适的钻机类型,如在土层中可选用轻便的螺旋钻机,在岩石地层则需使用岩芯钻机。物探仪器如电法仪、地质雷达等,要确保其性能良好、精度满足勘察要求。

二、水文地质勘察内容要点

(一)地下水类型与分布

识别地下水类型是水文地质勘察的重要内容。孔隙水主要赋存于松散堆积物的孔隙中,其分布与地层岩性、地形地貌密切相关,在河流冲积平原地区,孔隙水往往较为丰富 。

(二)含水层特征勘察

勘察含水层特征对于评估地下水的可利用性和工程的防水设计至关重要。含水层厚度的确定需结合钻探揭露的地层情况,通过测量含水层顶底板的高程差计算得出。

(三)地下水水位与动态变化

地下水水位测量是水文地质勘察的常规工作。常用的测量方法有钢尺水位计测量、电测水位计测量等,测量时要确保测量仪器的准确性,并记录测量时间、地点等信息。地下水水位受多种因素影响呈现动态变化,季节性降雨会导致地下水位上升,干旱季节则水位下降;人类活动如大量抽取地下水用于灌溉或工业生产,也会引起地下水位的下降。

(四)地下水水质分析

地下水水质分析对于评估地下水对工程材料的腐蚀性和工程用水的适用性具有重要意义。水质采样应遵循相关规范,在不同的含水层、不同的深度进行分层采样,确保水样具有代表性。检测指标包括酸碱度(pH 值)、硬度、溶解性固体、侵蚀性二氧化碳等,根据检测结果,依据相关标准判断地下水对混凝土、金属等工程材料的腐蚀性等级。

(五)不良水文地质现象勘察

不良水文地质现象如滑坡、泥石流、岩溶塌陷等会对水利水电工程造成严重威胁。在滑坡勘察中,通过地质测绘确定滑坡的边界、规模和形态,利用钻探和物探方法查明滑坡体的结构、岩土性质和滑动面位置,分析滑坡的稳定性和诱发因素。

三、水文地质勘察方法要点

(一)地质测绘

地质测绘在水文地质勘察中具有基础性作用。比例尺的选择应根据工程规模和地质条件确定,一般大型工程采用 1:500-1:10000 比例尺,小型工程可采用1:2000 比例尺。工作内容包括对地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质现象等进行详细观察和记录,绘制地质草图。

(二)钻探

钻探是获取地下地质信息的重要手段。钻探设备的选择要根据地层岩性和勘察深度确定,在浅部土层中可使用小型轻便钻机,深部岩石地层则需采用大功率岩芯钻机。钻孔布置遵循“以点带面、控制全局”的原则,在重点区域和地质条件复杂地段加密钻孔。钻探工艺要点包括钻进速度的控制、冲洗液的选择和使用,以保证岩芯的采取率和质量。

(三)物探

物探方法具有快速、高效、非侵入性等特点。电法勘探基于岩石和地下水的电学性质差异,通过测量地下电场或电磁场的分布特征,推断地下地质结构和水文地质条件,常用于寻找含水层、确定地下水位和探测岩溶发育区。地震勘探利用地震波在不同介质中的传播速度差异,获取地下地质构造信息,适用于深部地质结构的探测。

(四)原位测试

原位测试方法能在不扰动或基本不扰动土层的情况下获取岩土体的物理力学性质和水文地质参数。抽水试验是确定含水层渗透性和富水性的重要方法,通过抽水引起地下水位下降,观测水位恢复过程,计算含水层的渗透系数和涌水量。压水试验主要用于测定岩体的透水性,为工程的防渗设计提供依据。

(五)室内试验

室内试验是对野外采集的岩土样品和水样进行分析测试的工作。岩土体物理力学性质试验包括密度、含水量、孔隙比、压缩性、抗剪强度等指标的测定,通过试验数据可评估岩土体的工程性质,为工程基础设计提供参数。

四、水文地质勘察成果报告编制要点

(一)报告内容框架

水文地质勘察成果报告应包含前言、勘察方法与工作量、区域地质概况、水文地质条件分析、结论与建议等内容。前言部分简述工程概况、勘察目的和任务;勘察方法与工作量详细介绍采用的勘察方法、勘察工作的实施过程和完成的工作量;区域地质概况阐述工程区域的地形地貌、地层岩性、地质构造等基本地质条件;水文地质条件分析对地下水类型、含水层特征、水位动态变化等勘察内容进行系统分析;结论与建议部分总结勘察成果,针对工程建设提出合理的水文地质建议。

(二)图表绘制

图表是水文地质勘察成果报告的重要组成部分。水文地质剖面图能直观展示地下地质结构和水文地质条件的垂向变化,绘制时要准确标注地层岩性、含水层位置、地下水位等信息。地下水等水位线图反映地下水水位的平面分布特征,通过绘制等水位线,可分析地下水的流向和水力坡度。

(三)结论与建议

结论部分要准确、简洁地总结勘察成果,明确工程区域的主要水文地质条件,如地下水类型、含水层特征、地下水水位变化规律、地下水水质情况以及不良水文地质现象等。建议部分应根据勘察结论,针对工程建设提出具体的水文地质建议,如在地下水腐蚀性较强的区域,建议采取防腐措施;对于存在滑坡、泥石流等不良地质现象的地段,建议进行工程治理或避让,为工程的规划、设计和施工提供科学依据。

结论

水利水电工程水文地质勘察要点贯穿勘察工作的全流程,从前期准备的资料收集、方案制定,到勘察内容的全面分析、勘察方法的科学应用,再到成果报告的规范编制,每个环节的要点都相互关联、相互影响。只有严格把控这些要点,确保勘察工作的科学性、准确性和规范性,才能为水利水电工程建设提供详实可靠的水文地质资料,有效规避因水文地质问题引发的工程风险,保障水利水电工程的安全建设与稳定运行。

参考文献:

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