水文地质课程设计
专业 资环学院勘查技术与工程 学号 20074194 姓名 刘晶晶
指导教师 赵川 葛晓光
序言
在2009-2010上半学年度我们学习了《水文地质学基础》这一门课，通过对此书的学习，初步理解了水文地质的概念并掌握了其基本原理。此次课程设计的目的在于在学习供水水文地质学有关知识的基础上，通过阅读永交市水文地质图，查明区域水文地质条件，进行地下水资源评价、选择供水水源地及进行开采设计，以达到理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。
第一章 自然地理条件
1.1. 地形
该区域地形主要受向斜构造影响，该区域右半部分地势较高，左边较低，在靠近中部偏南西部有一向斜山—庙山，海拔高度为1020m，山体走向为北东方向。在庙山东侧有一河流—汾阳河，该河与东北部的涞阳河交汇，流入东湖，再由东湖向西南方向流入黄河。涞阳河的源头靠近紫阳山，该处地势较高，海拔高度为890m。在靠近汾阳河源头处为石平峰，海拔高度为1381m，为该区域海拔最高处，向西南延伸地势趋于平缓，到庙山地势升高。向斜两翼经风化剥蚀，形成了向斜山。
1.2. 水文
该区域水文地质环境较复杂，形成了涞阳河、汾阳河、东湖以及多个泉。该地区东部、东南部及东北部地势较高，潜水及地表水向西北方向的涞阳河汇入并最终汇入流经该区域西部的黄河。根据水文地质剖面图可知北部的东湖岩层为透水层，可储存较多的水资源。晋柏泉的发育与断层有关。根据各水文站的观测资料可知，汾阳河在夏季与秋季水流量最大，在冬季和春季水流量较少；涞阳河在夏季的水量较大，秋季的水流量较少，并在冬季断流。汾阳河上站的平均流量为0.0885m3/s，枣阳河站的平均流量为0.0275m3/s，兰村泉的平均流量为0.4485m3/s。
0.60.50.40.30.20.10月月月月月月月月月月月月汾阳河上站枣阳河站兰村泉 图1-1 河流流量历时曲线
1.3. 气候
根据图1-2可知该地区全年蒸发量大于降水量，由蒸发量曲线可知该区域在春、冬季的蒸发量较小，在夏、秋季蒸发量较大，全年总蒸发量为1866.6mm；根据降水量曲线可知该区域在春、冬季的降水量较小，在夏、秋季降水量较大，全年总降水量为509.5mm。
350300250200150100500-501月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月降水量蒸发量气温 图1-2 气象要素曲线
第二章 区域地质条件
2.1. 地层
该区域为一向斜构造区域，庙山顶部为该向斜的顶部，出露地层为三叠系（T）紫红色砂、页岩，而两翼出露地层依次为二叠系（P）砂岩、石炭系（C）砂岩夹灰岩、奥陶系（O）灰岩、寒武系灰岩、远古系（Pt）砂岩及大理岩、太古系（Ar）片麻岩。再向北西方向出现一断层，断层的北部依次出现第四系（Q）的上更新统冲击层，全新统冲击层，中更新统冲击层，全新统冲击层，其中中更新统冲击层，全新统冲击层较厚。
2.2.构造
该区域由向斜构造作用形成，形成于三叠纪之前，第四纪之前。该区域发育有两个断层，其一由东北角向西南方向一直延伸到西南角，贯穿整个地区，该断层截断汾阳河和另外两条小河流；另外一个规模较小，分部在西南部，其中一端被大断层截止。受断层影响发育了三处泉水—晋柏泉、兰村泉和西冶泉。由于褶皱构造的影响该区域东部、东南部、东北部地势较高，西北部地势较平坦。
第三章 区域水文地质条件
3.1. 地下水类型及埋藏分布规律
该区域地下水按埋藏条件有潜水及承压水两种类型。潜水含水层主要为黄土、亚粘土、砂岩、砂砾岩等松散堆积物，多为第四系更新统洪积物层及冲击物层等，
透水性较好。根据钻孔资料和水文剖面图可以看出永交市北部大部分地区被第四系的松散堆积物覆盖，且频临黄河，大范围内潜水发育较好；在庙山附近地层主要以砂岩及砂、页岩为主，为遭受严重的剥蚀冲刷，由于断层的存在，错段岩层使潜水上升，形成下降泉，如兰村泉，西冶泉等。该地区由于靠近黄河，地层较为松散，水系比较发育，承压水发育比较不完全，主要分布在永交市的西南部小部分区域内，并在断层作用下，发育有由承压水补给的上升泉。该区域承压层主要以下奥陶统灰岩夹白云岩为主，透水性较差。
3.2．地下水的补给、径流及排泄方式
根据各水文资料分析得出该区域的地下水补给的主要方式为大气降水，年见水量为509.5mm，地表水补给和水汽凝结量很少；该区域主要有潜水补给地表水，地下水流方向大致为由东向西，地表水主要有汾阳河和涞阳河以及其它两条小河流，汾阳河与莱阳河交汇，涞阳河与黄河相通，；该区域地下水的主要排泄方式为蒸发，年蒸发量为1866.6mm，其他排泄方式还有像河流泄流以及泉。
3.3．地下水的化学特征
该地区水的化学性质为弱碱性，且东湖水的存在改变该区域地下水的化学性质。（见表3-1）
项目地点 兰村泉 晋柏泉 西冶泉 2号孔 5号孔(潜水) 5号孔(承压水) 7号孔 9号孔 13号孔 湖水 气味 浊度 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 无 透明 色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 表3-1
水温 硬度 冷水 微硬水 冷水 极硬水 冷水 微硬水 冷水 微硬水 冷水 极硬水 冷水 微硬水 冷水 极软水 冷水 硬水 冷水 软水 冷水 极硬水 PH值 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 弱碱性水 3.4. 地下水动态
14号孔地下水动态4.543.532.521.510.501月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月14号孔地下水动态 图3-2 14号孔地下水动态
0.60.50.40.30.20.101月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 图3-3 兰村泉及晋柏泉流量
兰村泉流量晋柏泉流量2根据上述两个图表可知14号孔水位在春季和夏季较高，在秋季和季较低；兰村泉在夏秋季流量较大，在春冬季较小。由此可推断影响地下水动态变化的主要因素是大气降水。
第四章 地下水水资源评价
4.1. 地下水水质评价
生活用水：经过分析初步晋柏泉，湖水，5号点的水硫酸盐超标大于250m/l，取其中一点水进行详细分析，其各个化学含量均符合国家标准并且其大肠杆菌和
细菌总量远小于标准属于水质较好的生活用水，推知其他个点都符合生活用水标准。
工业锅炉用水：该处水的PH均符合标准，大肠杆菌远小于标准值，根据标准，本地区的水很符合工业要求，并且是很好的工业用水。
灌溉用水：根据国家标准该用水标准，该处水的适合做为灌溉用水，但是各种化学元素含量不高，不是非常好的灌溉用水，不建议取此水用来灌溉。
含水层主要有黄土、亚粘土、砂岩、砂砾岩等第四系堆积物，以及石炭系、奥陶系的页岩层。主要分布在永交市的北部地区。
总的说来本地区污染较轻,对于生活的影响不大,水的质量也可以满足人们日常生活的要求;对于工业而言,本地区的水源非常适合工业要求,能满足工业的要求,但由于本地区潜水以及地表径流比较发育,容易污染潜水,不易治理,不宜在此建厂,并加大监管维护力度;对于农业,本区水源虽然满足农业要求,但是化学元素含量比较少，要在此进行农业需改良土壤。 项目 Ph值 溶解值 锌 砷 大肠杆菌(个/升) H2s 氨氮 生活饮用水 6-9 ≥5 ≤1.0 ≤0.05 ≤10000 ≤0.2 ≤1.0 工业用水 6-9 ≥3 ≤2.6 ≤0.1 ≤20000 ≤0.1 ≤1.5 表4-1水质标准
农业用水 6-9 ≥2 ≤2.0 ≤0.1 ≤40000 ≤0.1 ≤2.0 4.2.地下水水量评价
4.2.1.基岩山区地下水补给资料评价 ①汾阳河上站径流模数： Q=0.089m 3/s,且F1=15㎞2 ∵M=Q/F×1000
∴M=5.93（L/(s·㎞2)） ②枣阳河径流模数:
Q=0.028m 3/s，F2=10.8㎞2 ∵M=Q/F×1000
∴M=1.87 (L/（s·㎞2）) ③汾阳河西站径流模数
Q=0.021m 3/s，F2=10.8㎞2 ∵M=Q/F×1000
∴M=1.94（L/(s·㎞2)）
将晋柏泉年降水量大于500mm的年份作为丰水年，年降水量小于400mm的年份作为枯水年，其余年份则为平水年。根据晋柏泉流量与降水量资料综合表可得丰水年晋柏泉的平均流量约为0.1899m3/s； 平水年平均流量约为0.1816m3/s； 枯水年平均流量约为0.1719m3/s。
4.2.2. 平原地区地下水补给资源评价
（1）此地区的水均衡方程式为:W=X1+Y1+W1+Z1—Y2—W2—Z2—Q2
收入项包括：大气降水量（X1）、地表水流入量（Y1）、地下水流入量（W1）、水汽凝结量（Z1）；
支出项包括：地表水流出量（Y2）、地下水流出量（W2）、蒸发量（Z2）、泉（Q2）。 （2）降水入渗系数：
a=μ·h/X，（μ是该地区水位变动带的给水度，h是地下水的抬升值，X指降水量）。根据水文资料可得各孔的降水入渗系数（表4-2）。 孔号 △h X μ α=μ*△h/X 5 0.08 40.5 0.09 0.178 0.15 0.259 0.14 0.242 0.18 0.267 0.11 0.109 6 0.07 8 0.07 9 0.06 13 0.04 表4-2 各孔的入渗系数
4.2.3. 平原地区地下水补给量
Q=X*2 (这里X是指全年降水量,由资料可知全年平均降水量X=499mm) 根据水文资料数据可得各孔的地下水补给量（表4-3） 孔号 X α Q 5 499 0.178 88.82 0.259 129.24 0.242 120.76 0.267 133.23 0.109 54.39 6 8 9 13
第六章 结论及建议
通过本次课程设计，基本掌握了水资源调查的基本步骤，对水资源调查有了基本的理论性认识，并且通过对各种水文资料的综合分析培养了分析问题的能力。本次课程设计包括结合永交市水文地质图和相关资料，分析地表水和地下水的形成，计算地下水水量，分析地下水水质及其变化规律，评价地下水资源，做到了学以致用。
此次课程设计是以室内的形式完成的，各种资料的搜集并不是由学生自己采集的，缺少了对水资源调查的感性认识，不易于学生快速掌握知识。
参考文献：
《水文地质学基础》，北京：地质出版社，2001，王大纯，张人权，史毅虹等。 《水文学与供水水文地质学》，中国地质大学出版社，2000，杜时贵，叶俊林等。