实验技术方法的选择,勘查工作除了采用地质测绘、地下水动态观测、取样测试分析、钻探及抽水试验等常规的方法外,重点开展了视电阻率测深、激电测深、核磁共振、地质雷达、高密度电阻率法等地球物理探测方法的技术试验。
水文地质测绘:用于查明区域地质环境及水文地质条件,汇水范围内的含水层类型及富水性,含水介质特征,岩溶水系统边界和结构,补给、径流、排泄条件,岩溶水的形成及运动过程,岩溶水富集条件,推测富水块段。查明岩溶水开采现状及其脆弱性。根据水文地质条件的复杂程度来确定调查的精度和点线密度。
动态观测:目的是掌握在不同时段岩溶水流量、水位、水温及水质等物理化学指标的动态及变化规律,求取与补给量、储存量变化有关的参数,进行水源地的储存调节保证程度评价,为水资源评价、水源地的开采方案设计提供依据。观测周期应能满足资源评价要求,但一般不能少于一个水文年。
水化学分析:用于查明水源地的水化学特征,为水文地质分析提供间接依据,进行岩溶水质量评价。
示踪试验:示踪试验目的是了解岩溶水的形成和运动途径,岩溶水系统的连通情况,确定岩溶水系统边界,岩溶水赋存空间结构特征,岩溶水的流速等。具体方法很多,物理、化学的方法都很多,通常采用易于实施和效果较为确切的化学指示剂法,本次实验中采用了NaCl示踪剂。
地球物理探测:是岩溶水源地勘查最经济适用的技术手段,主要用于大致查明含水层上覆盖层的厚度,地层和岩性分界面及形态;推测断层的位置与产状;了解岩溶发育规模和形态特征,空间分布情况和连通性;判断含水层的富水性等;初步圈定富水块段,确定钻探井位等。对大泉暗河拟实施工程开发时,需根据水文地质及工程地质条件的复杂程度,按有关规范要求布置综合物探,其目的是查明工程地质及环境地质条件,为工程设计提供技术依据。泸西小江流域内岩溶发育在平面和垂向上都不均匀,富水性差异极大,找水的难度非常大,开展物探找水方法技术试验研究是非常有意义的。经过充分论证,本书的研究选择了精度较高、分辨率强的视电阻率测深、激电测深、核磁共振、地质雷达、高密度电阻率法等物探方法。并进行了有效的方法组合试验。选择了分布于不同的岩溶地质环境条件下的饱水带富水块段、表层带富水块段,天然出露的岩溶大泉,共7个实验点开展工作,研究物探方法的技术有效性、取得技术经验和有关参数,集成有效的探测技术方案。
钻探:钻探是寻找隐伏的岩溶水源地最直接、最常用的勘查技术手段。目的是验证地质推断和物探成果,最终查明富水块段水文地质结构,覆盖层、含水层的岩性、厚度,含水层埋藏深度、岩溶发育特征、水理性质及富水性,水位埋深,各含水层此之间及其与地表水之间的水力联系。为水文地质试验,采取岩、土、水样,进行长期动态观测提供条件。对于探采结合孔应按照开发需要,扩孔、安装建成开采井。勘探深度以揭露岩溶发育带、满足开采量要求为标准。
抽水试验:其目的是了解岩溶含水层的水动力特征,取得水文地质参数,评价含水层富水性,为水资源评价提供依据。一般采用单孔非稳定流—稳定流抽水试验,进行2~3次降深抽水试验。
岩溶水开发技术方案是指通过水文地质勘查评价,根据水源地的开采技术条件设计的取水工程技术方案。岩溶水开发技术方案的功能,主要由岩溶水源地类型、水文地质特征及开发技术条件所决定。按岩溶水开发技术方案的主要取水功能,归纳起来主要有“引、提、堵、蓄、凿”等5大类,并且常选用2种及其以上的方案组合使用。
引:修建渠道或安装输水管直接引流利用或隧道引流利用,方法简便易行,成本不高,各地采用最为广泛。适用于出露位置高于用水位置的天然出露的暗河、泉、表层泉岩溶水源地。主要缺陷是引流量受动态变化制约,没有调节功能。
提:直接采用动力设备抽取岩溶水,为避免水位变化的影响,通常选用电潜泵。适用于提取天然出露的暗河、泉水以及暗河天窗、溶井、溶潭中的岩溶水。此种方案,施工简便,技术难度小,使用很普遍。但由于需要动力,使用成本较高。
堵:利用有利地质条件,采用混凝土、浆砌石等材料,在暗河通道中、天窗或出口筑坝堵截岩溶水形成地下水库,在洼地中堵塞落水洞形成溶洼水库,在泉口围堰成水塘等。主要适用于具备堵截地质条件的天然出露的暗河、泉流水源地。暗河堵截后形成地下水库,无淹没,可抬高区域地下水位。堵塞落水洞可形成悬挂式无坝水库。此种方案,渗漏是其主要的工程地质问题,高压帷幕灌浆是最常用的防渗处理技术手段。
蓄:利用有利地形地质条件,筑坝、建池等方式建水库、坝塘、蓄水池等蓄积岩溶水调节利用,一般可形成自流,无需动力,经济实用,但容易出现渗漏,不能使工程充分发挥效益。适用于出口以下具备有利筑坝的地形地质条件的天然出露的岩溶水源地。关键的工程地质问题也是坝基渗漏,灌浆防渗处理技术已被广泛地使用。
凿:通过开凿汲水斜井、大口井、截水槽、钻管井等方式开采岩溶水。主要适用于隐伏的岩溶水源地。具有储存量调节保证程度高,开采量稳定的特点。汲水斜井、大口井、截水槽、浅管井主要在岩溶水埋藏浅的地区使用,优点是使用成本低,方法简便。深管井一般为城镇、厂矿、经济条件较好的村寨集中供水所采用。管井开采地下水的方法适用面最广,特别是在无地下水露头但地下水丰富、水位埋藏深度小于100m的盆、谷地区更具适用性。凿井开采地下水的关键是要合理确定开采量,做好地质环境评价,避免引发不良环境地质问题,如:岩溶塌陷、泉水疏干等。
本次实验开发技术方案的选择,依据不同的岩溶水源地类型及其水文地质特征和开发技术条件,分别采用了引、堵、蓄、凿井等岩溶水开发技术方案。