水文观测的方法和条件,工程水文学

水文观测的方法和条件,工程水文学

包括选择测验河段和布设观测断面.主要考虑在满足设站目的的要求的前提下,保证工作安全和测验精度,并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作.水文测站一般应布设基线、水准点和各种断面,即基本水尺断面、流速仪测速断面、浮标测流断面及比降断面.

地下水实际流速和流向的测定

地下水实际流速和流向的测定是密切相关的，在测定地下水实际流速前应先测定或确定地下水流向。

1.地下水流向的测定

地下水的流向是阐明区域地下水径流条件，确定地下水补给方向和流量计算断面的方向、正确布置地下水取水、排水、堵水截流工程设施以及示踪试验井组位置等必不可少的依据。地下水流向的测定（确定）方法主要有：①根据等水线图确定：即垂直等水位线由高到低的方向就是地下水流向；②物探方法：如用充电法确定地下水流向，详见有关物探书籍；③三角形井孔法确定地下水流向：大体按等边三角形布置三个钻孔（图5-15），并测定天然地下水位，用插值的方法作出等水位线，垂直等水位线由高到低的方向即为地下水流向（图5-15）。

2.地下水实际流速测定

地下水实际流速，可直接用于地下水断面流量的计算，判断水流属层流或紊流，可研究化学物质在水中的弥散，确定含水层的一些参数以及作为决定地下水灌浆中一些技术措施的依据等。测定地下水实际流速的方法有两种，其一为示踪试验法，其二为物探方法，这里仅说明前者的试验方法。

（1）测定流速前先测定地下水流向，方法同前。

（2）布置投剂孔（注入孔）和观测孔（接受孔）。在地下水流向已知的基础上，沿地下水流向至少布置两个井孔，上游孔为投示踪剂（或称指示剂）孔或注入水，下游孔为观测孔或接受孔（取样孔），为防止流向偏离，可在下游孔两侧按圆弧相距0.5～5.0m各布置一个辅助观测孔（图5-16）。上游孔与下游孔之间距离主要取决于岩石透水性。如为细砂，一般相距2～5m，透水性好的裂隙岩石一般为10～15m。

（3）选择示踪剂，并在注入孔中投放，在观测孔中进行接受监测。应根据试验条件和要求选择合适的示踪剂，目前我国测定实际流速主要采用的是化学试剂和染料，参见表5-2。进行试验时，首先将示踪剂以瞬时脉冲方式注入投剂孔（注入孔）中的含水层段，然后用定深取样分析方法或定深探头（如离子探针等）定时观测观测井（接受井）中示踪剂的出现，待示踪剂晕的前缘在观测中出现后，应加密观测（取样）次数，以准确的测定出示踪剂前缘和峰值到达观测井的时间。

图5-15 地下水流向、流速测定钻孔布置示意图

A、B、C 地下水位观测孔；水位标高：m；

1―投试剂孔；2―主要流速观测孔；3、4―辅助观测孔；5―地下水流向

图5-16 观测孔中指示剂含量变化过程曲线

（4）计算地下水实际流速。因为投剂孔与观测孔的距离是已知的，所以确定地下水实际流速的问题实际上就是确定示踪剂从投剂孔到达观测孔的时间。示踪剂在孔隙和裂隙中的运动，不是活塞式的推进，而是以对流―弥散方式进行的，由于空隙通道的复杂性，观测孔中示踪剂浓度历时曲线也是复杂多样的，它主要取决于岩性、示踪剂类型及投剂孔和观测孔间的距离等，一般条件下观测孔中示踪剂浓度历时曲线如图5-16所示。实用上，当所测流速用于供水时，常取b点对应的时间tb参与计算，当用于疏干常取a、b间c点所对应的时间tc。则：

专门水文地质学

表5-2 示踪剂类型、特点和应用条件