探讨水工程地质勘察中地下水分类及水位观测方法

吕旭慧

摘要：在水工程地质勘察中，对地下水进行分类及对地下水位进行合理观测，其在水工程建设中发挥着重要作用，不仅能够确保工程地质、水文地质相关参数的准确性，有利于地下水危害应急及预防方案的有效制定，同时能够使地下水所造成的工程影响最大程度的降低。本文就水工程地质勘察中地下水分类及水位观测方法进行分析和研究。

Abstract： In the geological survey of water engineering， the classification of groundwater and the reasonable observation of groundwater level play an important role in the construction of water engineering. It can not only ensure the accuracy of engineering geology and hydrogeology related parameters， but also help the effective formulation of emergency and preventive plans of groundwater hazards， and  can also minimize the engineering impact caused by groundwater. This article analyzes and studies groundwater classification and water level observation methods in water engineering geological survey.

关键词：水工程地质勘察;地下水分类;水位观测方法

Key words： water engineering geological survey;groundwater classification;water level observation method

中图分类号：[TV221.2]                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）25-0172-02

0  引言

通过对地下水分析及地质勘察并观测地下水位，确保水工程建设中相关工程地质、水文地质参数的准确性，对地下水应急方案和危害预防方案进行制定，使地下水对工程造成负面影响最大程度减少。所以在水工程地质勘察中需要对地下水分类及水位观测方法加大研究力度。在实际勘察工作中，应对工程地质勘察中常见的水文地质问题加强分析，并对工程勘测过程测定水文地质参数的有效方法进行合理选择，与地下水分类和特征相结合，对地下水位的正确观测方案进行制定。

1  地下水位相关要求及应用规范

根据相关的地质勘查规范中的规定，对水利水电工程的地下水位勘察提出了明确要求，需要勘察和明确掌握工程每一阶段施工现场的地下水位，并对此提出了以下要求：对灌区水文地质、渗漏问题进行勘察;绘制地下水水位线图;施工区域降排水;對水库浸没基本要求进行判断;对库岸渗漏基础参数进行判别;均衡计算灌区水资源地下水;在出险加固环节，利用各部位的地下水位，判定混凝土坝体浸润线形态、坝基基底的扬压力、土坝坝后坝基位势;明确作业现场的地质的复杂程度及级别;判别地震液化等。

2  工程地质勘察中常见的水文地质问题

2.1 地下水位上升

地下水位会因人工灌溉、连续降雨、含水层构造、生活污水及工业废水渗透等因素的影响而出现上升的情况，从而导致潜水位上升，其所引发的危害主要体现在：工程区域沼泽化或盐渍化、土壤盐碱化、土壤水分过分饱和，通气性降低;岩土和地下水不断侵蚀工程建筑，导致岩土出现位移、滑坡、崩塌等现象;对部分岩土体结构造成破坏，软化和降低岩土强度，导致粉土及粉细砂呈现饱和状态，严重威胁工程安全。

2.2 地下水位下降引

随着经济建设的发展以及人们生活水平的提高，水资源需求量不断提高，造成水资源的日益匮乏，其中地下水的大量集中抽取，导致地下水消耗越来越大，从而造成地下水位的下降，尤其不少地区在进行水库修建过程中，对地下水进行过度抽取，对地下水补给问题缺乏重视，造成地下水位大幅度下降，引发地面沉降、地表开裂、地面塌陷等地质灾害的出现，同时加剧了水质恶化、地下水源枯竭等环境问题，严重影响水工程建设质量及安全的同时，还对人类的可持续生存和发展造成严重威胁。

2.3 地下水不断升降

地下水如出现频繁升降变化的情况，将导致岩土出现反复膨胀收缩，极可能导致地裂现象的发生，不同程度破坏地建筑工程。地下水频繁升降还会对土层中铁、铝、胶结物等有机成分的富集或流失造成影响，使土质构造发生改变，导致岩土土质变松、含水量孔隙变大、岩土承载力下降等问题出现，使土层承载力降低，地表出现塌陷，使工程建设的安全隐患增加。

2.4 地下水动压力变化

目前人类活动日益频繁，对地下水动压力变化带来极大影响，使处于自然状态下稳定和平衡的状态因受外部干扰引而出现动力失衡的情况，使岩土自重应力增大，对工程建设造成严重威胁。

3  水文地质参数的测定

在水工程地质水文勘察中，地下水位测定参数需要进行全面测定，其主要包括以下内容：吸水率、倒水系数、渗水系数、释水系数等。另外针对不同的参数，所采用的测定方法也有所差异，所以在测定之前，需要对各参数之间的不同之处进行准确了解和掌握，如在进行地下水位测量时，通常利用地基钻孔及测验管观测方法，对所需数据进行获取;如在测量深水溪处地下水位时，则通常采用注水压水实验方法等，对相关数据进行获取。因此需要首先深入了解测量对象，对合理的测量方法进行选择，才能确保地下水测定相关数据的准确性及可靠性。

在测定地下水位时，通常都是针对静止的地下水位进行测量，所以在测定前，需要对工程地质情况进行全面的勘察，能够使人为因素影响尽可能的减少，同时如测量时地质环境呈现出多层含水的状况，可通过隔水或止水措施的运用，使数据的准确性得以有效保证。

4  水工作地质勘察中地下水位分类

4.1 按含水介质空隙

根据含水介质空隙，可将地下水划分为以下三类：裂隙水、孔隙水和岩溶水，其中根据基岩裂隙的差异性，可将裂隙水再细分为成岩裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水，同时裂隙成因与裂隙类型、富集、发育程度、裂隙运动等有着密切的联系。为了更好地掌握裂隙发生、发展、变化等规律，需要对裂隙水有更深入的了解。

4.2 按埋藏条件

地下水根据含水层介质空隙进行分类，同时能够对含水层所在空间环境予以充分反映，另外无法形象反映地下水在含水层内的运动力学特征，所以通常地下水还可根据含水层埋藏条件进行分类，或根据地下水所处边界介质环境进行分类，主要可划分为：包气带水、潜水及承压水[1]。

地表以下、地下水面以上以及岩石孔隙中含有空气，且未充满水的地带即为包气带。包气带中包含了上层滞水，以及局部隔水层之上的土壤水，同时上层滞水的形成直接受到包气带岩性组合情况的影响。通常包气带中存在一定范围的隔水层，地质构造有利于地下水汇集的区域、地形低凹平坦，并且地表岩石透气性良好，如渗入补给水，上层滞水现象极容易形成。

处于地表周边土壤层中的水，如毛细水与结合水都属于土壤水，其形成主要来自于凝结的水汽、潜水及降水入渗。大气降水通常土壤层往下进行渗透，会导致土壤层内留存有部分渗透水，进一步形成田间持水量。其余部分会以重力水的方式向下进行渗透，并成为潜水的补给方式，其主要特征体现在以下几方面：具有自由水面，并作为无压水，定位不具有连续隔水层，其表面无静水压力作用，同时其动态变化具有季节性和区域性，地形、水文、气象等因素都会对其水质、水量以及水位等造成影响，并使其发生变化，另外也极容易受人为因素的影响。

两个隔水层或稳定弱透水层之间充满含水层中的水即承压水，其与地质构造有着密切的联系。如在地质构造条件合适的情况下，承压水极可能存在于岩溶水、孔隙水或裂隙水中。使此类含水层中水并未完全充满，则其与潜水具有相似的性质。

4.3 按岩石学

依照岩石类型作为地下水划分的依据，并进行分类，此分类方式具有更为直观，更易于掌握的优点，但由于岩石种类繁多，此分类方式缺少相应的系统性和科学性，无法充分反映地下水贮、导水性质等重要特征，对工程建设缺乏指导作用。由于地下水含水层的介质环境直接影响着地下水的力学特征、含水量，以及地下水化学类型和时空布局。所以通过地下水含水介质类型与含水层介质环境有效结合，能够为工程建设提供更有效的数据支持，更好地为工程建设提供可靠服务。

5  地下水位正确观测方法探讨

5.1 潜水和包气带水

由于潜水具有自由水面，主要存在于地表以下和第一个稳定隔水层以上的含水层中的重力水。对潜水和包气带水进行观测时，利用电测水位计、测钟等观测设备，在钻孔中对初见水位及稳定水位进行观测[2]。通常在伴随钻探岩心性状的观测时，需要对岩土层透水性进行充分考虑，可对稳定水位的间隔时间进行参照，同时对碎石土、砂土的时间间隔加强重视，应保持在不少于0.5h，另外控制粘性土、粉土的时间间隔时，应保持在不少于8h。在完成勘探后，對其进行统一测量，对对测量精度进行严格控制。

5.2 承压水

对承压水进行观测时，按照水头、分层止水、水位进行观测，并根据赋存介质边界环境隔水层的岩性，将其按以下两种情况划分：针对松散层隔水顶板观测，勘察预测水利工程浸没区时，如地层为双层结构，上部粘性土厚度比下部图层厚度大，下部承压含水层水位对其水位造成一定影响时，应对承压水头予以重视，并通过钻头对含水层深度之间的关系予准确以反映;针对完整基岩隔水顶板观测，通常会选择忽略完整基岩隔水顶板岩体中出现的地下水渗流问题，在进行地下水位观测时，需要在完整顶板附近进行分层止水后，对其进行观测，如遇到多裂隙性顶板，则可按照松散层隔水顶板观测方法，进行逐层观测，并对历时水头与顶板之间的相关曲线进行绘制。另外在进行观测时需要根据实际情况选择，对正确的观测方法进行科学选择[3]。

5.3 土石坝体及滑坡体的地下水位

由于土石坝体结构在不同部位，其含水系统有着较大的差异，特别是坝基扬压力流线、流网和坝体浸润线差异性较大，在进行实际观测时，需要以其加以区分，防止出现误用或混淆。通常滑床和滑体地下水位是存在差异的， 因此观测地下水时应采取分层观测的方法;另外滑坡体在形成过程中，出现多次滑动或堆积存在多序次，会在其体内形成两个或两个以上的含水层系统，针对此情况需要采用分层观测的方式对地下水位进行观测。

6  结束语

目前通过水工程的建设，使主要针对环境水包括地下水和地表水，使其得到高效、合理的控制，水工程的建设与运用同时极大地受到地下水的影响。在水工程设计、施工以及实际决策中，地下水分类以及地下水位的准确观测发挥着重要的影响作用，因此需要对地下水进行科学分类，并在地下水位观测过程中，与地下水的综合分类和实际情况有效结合，使观测方法更加合理、科学。

参考文献：

[1]曲国娜，崔艳鹏，王国樑.水工程地质勘察中地下水分类及水位观测方法研究[J].中国锰业，2019，37（02）：102-105.

[2]任孝刚，豆敬峰.地下水危害及工程地质勘察水文地质评价与分析[J].中华建设，2018（07）：128-129.

[3]苏章歆.浅析工程地质勘察中水文地质的影响及应对策略[J].中国房地产业，2018（013）：247.