环境影响评价师

第四章

知识点一：地质学的一些基本概念

1.地质的概念

地质：指地球的物质组成、内部构造、外部特征，以及各层圈之间的相互作用和演变过程。

2.矿物和岩石

在地球的化学成分中，铁的含量最高( 35%)，其他元素依次为氧(30%)、硅(15%)、镁(13%)等。

按地壳中所含元素计算，氧最多(46%)，其他依次为硅( 28%)、铝(8%)、铁(6%)、镁(40%)等。这些元素多形成化合物，少量为单质，它们的天然存在形式即为矿物。

矿物具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和物理特征。矿物在地壳中常以集合的形态存在。

岩石是由一种或者由多种矿物组成集合体。

岩性是指反映岩石特征的一些属性，包括颜色、成分、结构、构造、胶结物质、胶结类型、特殊矿物等。

3.地质构造

地球表层的岩层和岩体具有复杂的空间组合形态，即各种地质构造。断裂和褶皱是地质构造的两种最基本形式。

4.地层与地层层序律

地层是以成层的岩石为主体，在长期的地球演化过程中在地球表面低凹处形成的构造，是地质历史的重要纪录。

狭义的地层专指已固结的成层的岩石，也包括尚未固结成岩的松散沉积物。

依照沉积的先后，早形成的地层居下，晚形成的地层在上，这是地层层序关系的基本原理，称为地层层序律。

丹麦地质学家斯泰诺著名的“地层三定律”：a.叠层律，地层未经变动时则上新下老;b.原始连续律，地层未经变动时则呈横向连续延伸并逐渐尖灭;c.原始水平律，地层未经变动时则呈水平状。

知识点二 水

1.水量平衡

所谓水量平衡，是指任意选择的区域(或水体)，在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域(或水体)内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。

从本质上说，水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现，也是地球上水循环能够持续不断进行下去的基本前提。水循环是地球上客观存在的自然现象，水量平衡是水循环内在的规律。

2.蒸发

在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。空气中的水汽主要来自地表水、地下水、土壤和植物的蒸发。有了蒸发作用，水循环才得以不断进行。

水面蒸发的速度和数量取决于许多因素(气温、气压、湿度、风速等)，其中主要决定于气温和绝对湿度的对比关系。气温决定了空气的饱和水汽含量，而绝对湿度则是该温度下空气中实有的水汽含量，该两水汽含量之差称为饱和差。蒸发速度或强度与饱和差成正比，即饱和差愈大，蒸发速度也愈大。

风速是影响水面蒸发的另一重要因素。风速愈大，蒸发就愈强烈。

蒸发包括水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发等。通常用水面蒸发量的大小表征一个地区蒸发的强度。气象部门常用蒸发皿(直径数十分米的圆皿)测定某一时期内蒸发水量，以蒸发的水柱高度毫米数表示蒸发量。

必须注意，气象部门提供的蒸发量是指水面蒸发量，只能说明蒸发的相对强度，而不代表实际的蒸发水量。

3.降水

降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。

空气冷却是导致水汽凝结的主要条件。

降水是水循环的主要环节之一，一个地区降水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，对地下水资源的形成具有重要影响。

在一定地区一定时间内，各种气象因素综合影响所决定的大气物理状态称为天气。而某一区域天气的平均状态(用气象要素多年平均值表征)，称为该地区的气候。

4.下渗

下渗又称入渗，是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。

下渗强度指的是单位面积上单位时间内渗入土壤中水量，用下渗率f表示，常用毫米/分或毫米/小时计。在超渗产流地区，只有当降水强度超过下渗率时才能产生径流。

下渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带，是径流形成过程、水循环过程的重要环节。

在天然条件下，下渗过程往住呈现不稳定和不连续性形成这种情况的原因是多方面的，归纳起来主要有以下四个方面。

(1)土壤特性的影响。土壤特性对下渗的影响，主要决定于土壤的透水性能及土壤的前期含水量。一般来说土壤颗粒愈粗，孔隙直径愈大，其透水性能愈好，土壤的下渗能力亦愈大。

(2)降水特性的影响。降水特性包括降水强度、历时、降水时程分配及降水空间分布等。降水的时程分布对下渗也有一定的影响，如在相同条件下，连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。

(3)流域植被、地形条件的影响。在相同的条件下，地面坡度大、漫流速度快，历时短，下渗量就小。

(4)人类活动的影响。人类活动对下渗的影响，既有增大的一面，也有抑制的一面。

5.径流

径流是水文循环的重要环节和水均衡的基本要素，系指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。径流可分为地表径流和地下径流。

汇注于某一干流的全部河流的总体构成一个地表径流系统，称为水系。一个水系的全部集水区域，称为该水系的流域。流域范围内的降水均通过各级支流汇注于干流。相邻两个流域之间地形最高点的连线即为分水线，又称分水岭。

在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。水文地质学中有时也采用相应的特征值来表征地下径流。

6.水文循环

水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。

水文循环是在太阳辐射和重力共同作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。

地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。水文循环的过程参见图3-17中的7～10及图3-18 。

海洋与大陆之间的水分交换为大循环。海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。通过调节小循环条件，加强小循环的频率和强度，可以改善局部性的干旱气候。

地壳浅表部水分如此往复不已地循环转化，乃是维持生命繁衍与人类社会发展的必要前提。大气水总量虽然小，但是循环更新一次只要8天，每年平均更换约45次。

河水的更新期是16天。海洋水全部更新一次需要2500年。地下水根据其不同埋藏条件，更新的周期由几个月到若干万年不等。

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知识点三

1.岩石中的空隙

岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。

可分为三类：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。

(1)孔隙。松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。

孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石(包括孔隙在内)中孔隙体积所占的比例。孔隙度是一个比值，可用小数或百分数表示。

孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。对于黏性土，结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。

当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成，且粗大颗粒之间的孔隙，细小颗粒所充填时，则此岩石的孔隙度等于由粗粒和细粒单独组成时的岩石度的乘积。

组成岩石的颗粒形状愈不规则，棱角愈明显，通常排列就愈松散，孔隙度也愈大。

有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积(不包括结合水占据的空间)与岩石体积之比。显然，有效孔隙度小于孔隙度。

(2)裂隙。

按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。

裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率(kr)是裂隙体积(v)与包括裂隙在内的岩石体积(v )的比值，即kr=vr或kr=(vr/v)×100%。除了这种体积裂隙率，还可用面裂隙率或线裂隙率说明裂隙的多少

(3)溶穴。可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白云岩等，在地下水溶蚀下会产生空洞，这种空隙称为溶穴(隙)。溶穴的体积(vk)与包括溶穴在内的岩石体积(v)的比值即为岩溶率(kk)，即kk=vk/v或kk=(vk/v)×100%。

按岩层的空隙类型区分为三种类型地下水——孔隙水、裂隙水和岩溶水。

2.岩石中的水

地下水重点研究的对象是岩石空隙中的水。

(1)结合水。

由于固相表面对水分子的吸引力自内向外逐渐减弱，结合水的物理性质也随之发生变化。将最接近固相表面的结合水称为强结合水，其外层称为弱结合水。

强结合水(又称吸着水)不能流动，但可转化为气态水而移动。

弱结合水(又称薄膜水)处于强结合水的外层，受到固相表面的引力比强结合水弱。弱结合水的外层能被植物吸收利用。

结合水区别于普通液态水的最大特征是具有抗剪强度，即必须施一定的力方能使其发生变形。结合水的抗剪强度由内层向外层减弱。

(2)重力水。距离固体表面更远的那部分水分子，重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力影响下运动，这部分水就是重力水。

岩土空隙中的重力水能够自由流动。井泉取用的地下水，都属重力水，是地下水研究的主要对象。

(3)毛细水。

松散岩石中细小的孔隙通道构成毛细管，因此在地下水面以上的包气带中广泛存在毛细水。

由于毛细力的作用，水从地下水面沿着小孔隙上升到一定高度，形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持，因此称为支持毛细水。

3.地下水的概念

地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。

1.调查的目的与任务

地下水环境现状调查目的是查明天然及人为条件下地下水的形成、赋存和运移特征，地下水水量、水质的变化规律，为地下水环境现状评价、地下水环境影响预测、开发利用与保护、环境水文地质问题的防治提供所需的资料。

地下水环境现状调查应查明地下水系统的结构、边界、水动力系统及水化学系统的特征，具体需查明下面五个基本问题：

(1)水文地质条件。包括地下水的赋存条件，查明含水介质的特征及埋藏分布情况;地下水的补给、径流、排泄条件。查明地下水的运动特征及水质、水量变化规律。

(2)地下水的水质特征。不仅要查明地下水的化学成分，还要查明地下水化学成分的形成条件及影响因素。

(3)地下水污染源分布。查明与建设项目污染特征相关的污染源分布。

(4)环境水文地质问题。原生环境水文地质问题调查，包括天然劣质水分布状况，以及由此引发的地方性疾病等环境问题;地下水开采过程中水质、水量、水位的变化情况，以及引起的环境水文地质问题。

(5)地下水开发利用状况。查明分散、集中式地下水开发利用规模、数量、位置等，并收集集中式饮用水水源地水源保护区划分资料。

地下水环境现状调查需要采用种类繁多的调查方法，除采用地质调查方法之外，还要应用各种调查水资源的方法，调查工作十分复杂。

2.调查方法和内容

最基本的调查方法有：地下水环境地面调查(又称水文地质测绘)、钻探、物探、野外试验、室内分析、检测、模拟试验及地下水动态均衡研究等。随着现代科学技术的发展，不断产生新的地下水环境现状调查技术方法，包括航卫片解译技术、地理信息系统(gis)技术、同位素技术、直接寻找地下水的物探方法及测定水文地质参数的技术方法等。

调查内容一般包括：地下水露头调查、水文气象调查、植被调查及与地下水有关的环境地质问题的调查。

1.地下水露头的调查

地下水露头的调查是整个地下水环境地面调查的核心，是认识和寻找地下水直接可靠的方法。

地下水露头的种类有：①地下水的天然露头，包括泉、地下水溢出带、某些沼泽湿地、岩溶区的暗河出口及岩溶洞穴等;②地下水的人工露头，包括水井、钻孔、矿山井巷及地下开挖工程等。

在地下水露头的调查中，应用最多的是水井(钻孔)和泉。

(l)泉的调查研究。泉是地下水的天然露头，泉水的出流表明地下水的存在。泉的调查研究内容有：

①查明泉水出露的地质条件(特别是出露的地层层位和构造部位)、补给的含水层，确定泉的成因类型和出露的高程;

②观测泉水的流量、涌势及其高度，水质和泉水的动态特征，现场测定泉水的物理特性，包括水温、沉淀物、色、味及有无气体逸出等;

③泉水的开发利用状况及居民长期饮用后的反映;

④对矿泉和温泉，在研究前述各项内容的基础上，应查明其含有的特殊组分、出露条件及与周围地下水的关系，并对其开发利用的可能性做出评价。

通过对泉水出露条件和补给水源的分析，可帮助确定区内的含水层层位，即有哪几个含水层或含水带。据泉的出露标高，可确定地下水的埋藏条件。泉的流量、涌势、水质及其动态，在很大程度上代表着含水层(带)的富水性、水质和动态变化规律，并在一定程度上反映出地下水是承压水还是潜水。据泉水的出露条件，还可判别某些地质或水文地质条件，如断层、侵入体接触带或某种构造界面的存在或区内存在多个地下水系统等。

(2)水井(钻孔)的调查。调查水井比调查泉的意义更大。调查水井能可靠地帮助确定含水层的埋深、厚度、出水段岩性和构造特征，反映出含水层的类型，调查水井还能帮助我们确定含水层的富水性、水质和动态特征。

水井(钻孔)的调查内容有：

①调查和收集水井(孔)的地质剖面和开凿时的水文地质观测记录资料;

②记录井(孔)所处的地形、地貌、地质环境及其附近的卫生防护情况;

③测量井孔的水位埋深、井深、出水量、水质、水温及其动态特征;

④查明井孔的出水层位，补给、径流、排泄特征，使用年限，水井结构等。

在泉、井调查中，都应取水样，测定其化学成分。需要时，应在井孔中进行抽水试验等，以取得必需的参数

2.地表水的调查

在自然界中，地表水和地下水是地球大陆上水循环最重要的两个组成部分。

对于地表水，除了调查研究地表水体的类型、水系分布、所处地貌单元和地质构造位置外，还要进一步调查以下内容：

(1)查明地表水与周围地下水的水位在空间、时间上的变化特征。

(2)观测地表水的流速及流量，研究地表水与地下水之间量的转化性质，即地表水补给地下水地段或排泄地下水地段的位置;在各段的上游、下游测定地表水流量，以确定其补排量及预测补排量的变化。

(3)结合岩性结构、水位及其动态，确定两者间的补排形式，常见的有：①中补给(注入式)，常见于岩溶地区[图3.27(a)];②直接渗透补给，常见于充洪积扇上部的渠道两侧[图3-27(b)];③间接渗透补给，常见于冲洪积扇中部的河谷阶地图[3-27 (c)];④越流补给，常见于丘陵岗地的河谷地区[图3-27 (d)，为越流补给形式之一]。从时间上考虑，则常将补给(或排泄)分为常年、季节和暂时性三种方式。

(4)分析、对比地表水与地下水的物理性质与化学成分，查明它们的水质特征及两者间的变化关系。

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知识点四

1.地下水污染调查

地下水污染调查是地下水污染研究的基础和出发点。其主要目的是：①探测与识别地下污染物;②测定污染物的浓度;③查明污染物在地下水系统中的运移特性;④确定地下水的流向和速度，查明主径流向及控制污染物运移的因素，定量描述控制地下水流动和污染物运移的水文地质参数。场地调查获得的水文地质信息对水文地球化学调查、数值模拟和治理技术至关重要。

(1)初步场地勘察及初始评估。

这一阶段包括已有资料的搜集整理和现场踏勘。该阶段的目的是：

◆描述场地的基本地质特征及对已搜集整理资料信息进行验证;

◆搜集当地的水文资料，包括降雨和地表排水;

◆搜集有关污染源和污染特性的资料;

◆初步确定地下水系统概念模型;

①搜集前人资料。

a)污染现场历史资料。

有关过去及现在土地使用情况的资料可以指示在污染现场的地下水环境中可能存在哪些污染物。

在第一阶段调查中最关键的资料涉及以下几个方面。

al.已知污染物或可能存在的污染物的性质。对可能存在的污染物的物理化学性质及其赋存与接触特性进行鉴定非常重要。另外，有关土壤、空气、水等污染迁移介质的环境管理标准也是必需的资料。

a2.污染物的来源或可能来源。废物处置活动是污染物的来源之一。

a3.污染程度。已知或不明污染物的污染程度由下列因素决定：地下水环境中污染物的含量、物理化学性质、赋存状态及地下水系统的特征。

b)地质与水文地质资料。

前人的现场调查报告可以提供有关地形、岩土体和填埋材料的厚度及分布、含水层的分布、基岩高程、岩性、厚度、区域地质条件、构造特征(例如基岩中的断层)等方面的资料。

任何污染现场的水文地质条件都对地下水和污染物在地下的运移起着极其重要的作用。在第一阶段调查中，应以搜集与总结有关地质情况的资料为出发点。污染物的排泄区、地下水位、地下水大致流向及地表排水方式均为这一阶段应了解的。

c)水文资料。

调查内容包括地表水的位置、流动情况、水质以及与地下水的水力联系方式等。如果可能的话，已有资料还应包括场地水文地质平面图、剖面图及初步的概念模型。

②初步现场踏勘。在资料搜集完成以后，必须进行初步现场踏勘，以证实从资料分析中得出的结论。需携带以下物件：所有相关的平面图、剖面图及航空图件;用于近地表勘察的铁铲及手工钻;用于采集地表水或泉水的采样瓶。在这一阶段，应完成以下重要的踏勘任务：

a)检查欲用钻探设备的场地可进入性。观察现场地形及周边环境，以确定是否可进行地质测量以及现场是否可容纳钻孔设备;

b)对现场的后勤工作进行考察，以确定是否方便清洗钻孔及获得可供钻探使用的清洁水;

c)对现场的地质条件进行考察，以确定区域地质条件与基岩位置同背景资料是否一致;

d)观察现场地形、排水情况及植被分布，确定钻井液排放位置;

e)查明导致污染的化学废物的性质，特别是其活动性及暴露程度;

f)确定研究区域内监测设备的状况，特别是它们的置放条件、深度及地下水水位;

g)对现场气候进行研究，以获得降雨量及气温方面的资料。调查已有资料没有记录的场地周围近期变化情况(如新建筑)。可以通过分析不同时期的不同航空图片，来了解土地利用的历史变化情况。

根据场地的复杂程度和已有资料的情况，初步建立起一个场地水文地质概念模型。该模型应包括以下要素：

a)现场邻近地区的地质条件概念模型。应根据水力学性质来划分不同的地层，并指出不同地层对地下水流动系统的重要性及它们对地下水环境中污染物运移的潜在控制能力。

b)区域及局部的地下水流动系统与地表水之间的水力联系。概念模型将确定现场周边地区的地下水系统与地表水系统的相互补给、排泄关系及区域地下水流动系统与局部地下水流动系统之间的相互关系。画出地下水流动系统示意图，即使这样一个初步的模型可能随着调查工作的深入，会有很大的修改，在踏勘后建立这样的概念模型有助于从一开始就带着系统的观点整体把握场地的水文地质特征。

c)确定人类活动对地下水流动及污染物运移的影响。例如，埋藏管道、地下设施、下水道及与它们相关的粗粒回填土都会为非水相液体及地下水的流动创造条件。现场周围的抽水井也会改变水力梯度及地下水流场。

d)确定污染物运移途径及优势流的通道。这些通道包括水力梯度很高的地层及岩石与土壤中的裂隙。

e)确定污染物的性质。在概念模型中加入污染物的性质是非常重要的，这样可以确保污染物的产生与迁移成为现场监测与调查过程的中心。

f)确定污染物的可能受体，以评价环境影响程度受体可能包括人、植物、动物及水生生物。

在第一阶段调查中，整理和评价已有的背景资料并进行野外考察是非常必要的。工作计划应考虑现场的特殊物理特征。在确定工作计划时，现场污染物的特殊性质也应被考虑进去。这些需考虑的因素包括：

a)现场勘察方法的适宜性，即应避免使污染进一步恶化;

b)在进行现场调查时所使用的地球物理技术的适宜性;

c)污染物与监测孔材料的相容性;

d)安置钻孔、监测孔与取样技术的适宜性。

(2)野外调查与监测。

第二阶段调查的主要目的是：划分并刻画主要的含水层，确定地下水流向，形成一个仿真度较高的地下水系统概念模型，能够刻画主要含水层并绘制出场地附近地下水流场图，定性评价地下水脆弱性，并识别污染物可能的运移途径。

第二阶段调查包括对现场特征的勘察及地下水监测孔的安装。直接方法包括钻探、土壤采样、土工试验等，间接方法则包括航片、卫片、探地雷达、电法等。

①野外调查。

在污染现场进行土壤采样的目的是为了确定有害物质的浓度是否达到了足以影响环境和人类健康的水平。具体来说，土壤采样可用于以下目的：确定土壤是否受到污染;与背景水平相对照，确定污染物是否存在及其浓度大小;确定污染物的浓度及其空间分布特征。

第二阶段初步钻探和沉积物取样需提供以下信息：每组主要地层单元的相对位置和厚度，每个单元的物理描述，沉积物或岩石类型(地质描述)，矿物组成，粒径分布，塑性，主要孔隙(裂隙)和渗透性，次要孔隙(裂隙)的迹象，饱水度。

在布置钻孔时应考虑几个因素。应使初始钻孔远离特定的地表过程，如溪流，不能把初始钻孔布置在人工的回填堆。

钻孔深浅应根据场地而定，但是一般应到达低渗透性岩层的底部边界，如果没有有关地层渗透性信息时，钻孔应到达基岩。

总体来说，在每个含水层中至少应安装一个测压管，如果含水层比较厚(>1 5 m)，就应考虑使用两个测压管。监测并记录监测孔在安装后测压水位恢复情况。

下一步，从水头完全得到恢复的监测孔中读取水头数据，并绘出水位平面图。然后进行插值，绘制等水头线图，从图中可以得出地下水的流动方向。对于每个渗透性较好的含水层应分别绘制等水位线图。

②监测孔设计。

监测孔可用来采集地下水水样和获取水位资料。监测孔的各个设计要素必须以不改变水样的水质为前提。

a)井径。监测孔的直径大小一般取决于获取地下水水样的设备(提桶、水泵等)的尺寸。监测孔成井技术规程规定井径的标准通常为50 mm。

b)套管与过滤器材料。监测孔成井材料的类型对于所采集的水样水质有明显的影响。因而成井材料应不吸收或过滤水样中的化学组分，且不应影响水样的代表性。

c)过滤器长度及埋置深度。监测孔过滤器的长度及其在地下的埋置深度取决于：污染物在饱水带与包气带的性质和监测目的。

特别需引起注意的是，轻质非水相液体，即密度小于水的液体污染物，将会漂浮在地下水面之上。当对这类漂浮污染物进行监测时，过滤器的长度必须扩展到整个地下水饱水带，以便这些轻质液体能够进入监测孔中。过滤器的长度与位置必须与地下水位及其变化幅度相对应。

③监测孔的位置。

在一个监测过程中，监测孔的位置和该监测过程的目的密切相关。大多数的溶解性化合物在包气带以垂直运动为迁移方式，一旦到达饱水带以后，就将随着地下水的流动做水平运动。

图3-28表示了一种典型的监测孔布置方式。“a”井为背景监测孔，位于现场中地形足够高的地方，这用来确保水井周围土壤中的充填物不会对水力传导系数造成任何影响。“b”井则位于现场中可以探测到污染物迁移的地方，该井也用来验证污染治理措施的有效性。为了阻止污染物向监测孔套管的垂向迁移，该监测孔必须小心施工并加以密封。“c”井位于现场下坡度的地方，应尽可能地及时探测地下水水质的变化情况。“d”井位于现场的两侧。

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场地的地质条件、水文地质条件、污染物性质及勘察区域的范围都是确定监测孔的数目及布置方式的因素。

地下水污染调查最终提交的资料至少包括以下部分：说明场地水文地质条件的剖面图;每个主要含水层的水位等值线图;表示地下水侧向和垂向流动的剖面图;所有测定方法得出的水位和物理参数值列表;总结污染物运移的主要途径;总结可能影响污染物运移的附加场地条件。

环境水文地质试验是地下水环境现状调查中不可缺少的重要手段，许多水文地质资料皆需通过环境水文地质试验才能获得。环境水文地质试验的种类很多，下面以野外抽水试验为主，其他几项试验为辅予以介绍。

1.抽水试验的目的和任务

抽水试验是通过从钻孔或水井中抽水，定量评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作方法。

抽水试验的目的、任务是：

(1)直接测定含水层的富水程度和评价井(孔)的出水能力;

(2)抽水试验是确定含水层水文地质参数(k、t，μ，μ*,α)的主要方法;

(3)抽水试验可为取水工程设计提供所需的水文地质数据，如单井出水量、单位出水量、井间干扰系数等，并可根据水位降深和涌水量选择水泵型号;

(4)通过抽水试验，可直接评价水源地的可(允许)开采量;

(5)可以通过抽水试验查明某些其他手段难以查明的水文地质条件，如地表水与地下水之间及含水层之间的水力联系，以及边界性质和强径流带位置等。

水文地质参数是表征岩土水文地质性能大小的数量指标，主要包括含水层的渗透系数和导水系数、承压含水层贮水系数、潜水含水层的给水度、弱透水层的越流系数及含水介质的水动力弥散系数。

确定这些水文地质参数的方法可以概括为两类：一类是用水文地质试验法(如野外现场抽水试验、注水试验、渗水试验及室内渗压试验、达西试验、弥散试验等);另一类是利用地下水动态观测资料来确定，是一种比较经济的水文地质参数测定方法，并且测定参数的范围比前者更为广泛，可以求出一些用抽水试验不能求得的一些参数。

1.给水度

给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力的一个指标，在数值上等于单位面积的潜水含水层柱体，当潜水位下降一个单位时，在重力作用下自由排出的水量体积和相应的潜水含水层体积的比值。

给水度不仅和包气带的岩性有关，而且随排水时间、潜水埋深、水位变化幅度及水质的变化而变化。各种岩性给水度经验值见表3-20。

表3-20各种岩性给水度经验值

岩土性质对给水度的影响，主要有三个方面，即岩土的矿物成分，颗粒大小、级配及分选程度，空隙情况。不同的矿物成分对水分子的吸附力不同，吸附力与给水度成反比;

岩土颗粒从两个方面影响给水度，一是吸附的水量不同，颗粒小的吸附水量多，相应的给水度就小，颗粒粗的吸附水量少，给水度则大;二是颗粒大小、级配及分选程度决定了空隙大小，级配愈不均匀，给水度就愈小，反之，级配均匀，给水度愈大。

不同水质的水，其黏滞性及与岩土颗粒的相互作用力的大小是不相同的。黏滞性大的给水性弱;黏滞性小的给水性强。

潜水变幅带给水度受毛细管水上升高度的影响很明显。地下水埋深愈浅，保持在其中的毛细管上升水量就多，则给水度愈小;地下水埋深愈大，在变幅带内的毛细管上升水就保持得愈小，则给水度相应增大。当地下水埋深等于或大于毛细管水最大上升高度后，毛细管上升水才不影响给水度的大小，其值才趋于稳定。

2.渗透系数和导水系数

渗透系数又称水力传导系数，是描述介质渗透能力的重要水文地质参数。根据达西公式，渗透系数代表当水力坡度为1时，水在介质中的渗流速度，单位是m/d或cm/s。渗透系数大小与介质的结构(颗粒大小、排列、空隙充填等)和水的物理性质(液体的黏滞性、容重等)有关。

导水系数即含水层的渗透系数与其厚度的乘积。其理论意义为水力梯度为1时，通过含水层的单宽流量，常用单位是m2/d。导水系数只适用于平面二维流和一维流，而在三维流及剖面二维流中无意义。

例题：导水系数只适用( )计算。

a 平面二维流 b 平面一维流 c 剖面二维 d三维

答案：ab

解析：导水系数只适用于平面二维流和一维流，而在三维流及剖面二维流中无意义。

利用抽水试验资料求取含水层的渗透系数及导水系数方法视具体的抽水试验情况而定，下面就各种情况下的计算公式加以简述，其原理及具体计算步骤可参考地下水动力学相关教材。

(1)单孔稳定流抽水试验抽水孔水位下降资料求渗透系数。

①当q~s(或△h2)关系曲线呈直线时：

a)承压水完整孔：

b)潜水完整孔：

式中：k一渗透系数，m/d;q——出水量，m3/d;s-— 水位下降值，m;

m一承压水含水层的厚度，m;

h一自然情况下潜水含水层的厚度，m;

h——潜水含水层在抽水试验时的厚度，m;

r——抽水孔过滤器的半径，m;

r一影响半径，m。

②当s/q(或△h2/q)～q关系曲线呈直线时，可采用作图截距法计算。

(2)单孔稳定流抽水试验观测孔水位下降资料求渗透系数。

当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时，若观测孔中的值s(或△h2)在s(或△h2)～lgr关系曲线上连成直线，可采用下列公式：

①承压水完整孔：

②潜水完整孔：

式中：s1,s2一在s～lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值，m;

△h12，△h22一在△h2 ~lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值，m2;

r1，r2——在s(或△h2)～lgr关系曲线上纵坐标为si,s2(或△h12、△h22)的两点至抽水孔的距离，m。

地下水质量单组分评价，按照《地下水质量标准》( gb/t 14848-1993)所列指标，划分为五类，代号与类别代号相同，不同类别标准值相同时，从优不从劣。

例如挥发性酚，i类和ii类标准值均为0.001 mg/l，如水质分析的结果为0.001 mg/l，则应定为i类，而不应定为ii类。

地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础，可采用标准指数法、污染指数法和综合评价方法。

地下水水质现状评价应采用标准指数法进行评价。

1.标准指数法

1.包气带防护性能

(1)包气带的渗透特性。包气带指地面以下、潜水面以上与大气相通的地带。也称为非饱和带，但是这两个概念的含义不完全相同。非饱和带一般不包括潜水面之上的毛细上升带和季节性饱和带。

地下水面以上是包气带，以下是饱水带。按水分分布特点，包气带可分成3个带：

①近地面段为毛细管悬着水带。这个带同大气有强烈的水分交换，同降雨的下渗、土壤的蒸发和植物的散发有关。水分的垂直分布随时间而变化。

②毛细管支持水带。在地下水面以上由毛细水上升而形成，在这一带中土壤的含水量自下而上逐渐减少，这个带的深度随地下水位的升降而变化。

③介于上述两个带之间的中间包气带。当地下水位深时，中间包气带一般水量较小、变化慢，垂直方向水分分布均匀。当地下水位浅时，毛细管悬着水带同毛细管支持水带连接起来，中间包气带随之消失。

包气带是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带。

包气带具有吸收水分、保持水分和传递水分的能力。包气带还是地表污染物渗入地下水的主要途径。

包气带对污染物具有阻隔和消减作用，是地下水环境保护的一个重要屏障。

(2)包气带防护性能的概念。包气带防护性能指包气带的土壤、岩石、水、气系统抵御污染物污染地下水的能力，分为固有和特殊防污染性能两种。

固有防污染性能是指在一定的地质条件和水文地质条件下，防止人类活动产生的各种污染物污染地下水的能力，它与包气带地质条件和包气带水文地质条件有关，与污染物性质无关。

特殊防污染性能是指防止某种或某类污染物污染地下水的能力，它与污染物性质及其在地下水环境中的迁移能力有关。

(3)包气带防护性能评价。按照包气带的岩性、厚度和渗透系数，结合建设项目的污染物排放的连续性，确定包气带防护性能分为弱、中、强三类，分类标准见表3-25 。

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