如何寻找地下水?

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如何寻找地下水?

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理论上说,地下介质中或多或少都含有地下水,无需费神寻找;但从实际意义来讲,找水指的是寻找具有供水意义的地下水源,这里面就有很大的学问。据《韩非子》记载,春秋战国时期,齐国出兵远征孤竹国,得胜回师时,正值隆冬季节,河溪干涸,人马饥渴难耐,大军无法行进。大臣隰朋向齐王建议说:听说蚂蚁夏天居山之阴(北),冬天居山之阳(南)。蚁穴附近必定有水,可令兵士分头到山南找蚁穴深掘。齐王采纳了这个建议,果然找到了水,解救了全军。

齐国军队当时的行军路线大约在华北平原的东部,地下水埋深较浅,挖几米见水是正常现象,但由于当时工程条件所限,仍需借助蚂蚁寻找地下水埋深最浅的位置打井。这与蚂蚁冬夏所活动的位置实在没有联系,可算先贤善意的谬论,但劳动人民在长期实践中,的确根据草木的生长分布,鸟兽虫等的出没活动,总结出了一些寻找浅层地下水的线索。例如在干旱的沙漠、戈壁地区,生长着柽柳、铃铛刺等灌木丛,这些植物告诉我们,这里地表下67米深就有地下水;有胡杨林生长的地方,则指出地下水位距地表面不过510米;芨芨草指示地下水位于地表下2米左右;茂盛的芦苇指示地下水位只有1米左右;如果发现喜湿的金戴戴、马兰花等植物,便可知这里下挖50厘米或1米左右就能找到地下水。在南方,根深叶茂的竹丛不仅生长在河流岸边,也常生长在与地下河有关的岩溶大裂隙、落水洞口的地方。例如在广西许多岩溶谷地、洼地,成串的或独立的竹丛地,常常就是有大落水洞的标志。这些落水洞,有的在洞口能直接看到水,有的在洞口看不到水,但只要深入下去,往往便能找到地下水。另外,在地下水埋藏浅的地方,泥土潮湿,蚂蚁、蜗牛、螃蟹等喜欢在此做窝聚居;冬天,青蛙、蛇类动物喜欢在此冬眠;夏天的傍晚,因其潮湿凉爽,蚊虫通常在此成柱状盘旋飞绕。  

古人重文轻理,很多劳动人民的智慧被沉淀成哲学思辨,但并未建立科学体系,定井往往成为风水先生的专利。在这种情况下,真理被有意无意的歪曲,也终究难以避免。时至今日,情形已大有不同,找水已经有科学的理论体系指导,在选定钻孔位置之前,大致要经历三个步骤:确定找水方向;实地调查访问;物探定井。

找水方向

在寻找地下水之前,要把人们过去调查过的关于该地区的地质、地形、泉、井等资料都详细收集和研究,分析得出本区内什么地方可能含有地下水。例如在平原地区,主要是一些湖泊和河流冲积的砂层和砾石层中含有地下水,这种含水层的分布面积往往比较大,中国东部的几大平原都是如此。在河流附近,要找古河床中的地下水;靠近山麓的平原地带,要找洪积扇中的地下水。在山区和丘陵地带,情况要复杂一些。要找地下水首先要找含水性较好的岩层。一般来说,石灰岩、白云岩层裂隙和溶洞比较发育,尤其是质纯层厚的石灰岩,往往是很好的含水层。但值得注意的是,含水的岩层中并不是到处都有水,例如在石灰岩中打井,只有打到含水的溶洞和裂隙才有水,否则很可能是干孔。

调查访问

要寻找地下水,仅靠少数技术人员是不够的,必须发动和依靠当地群众,因为他们对当地的一山一水、一草一木最熟悉,尤其有一些找水的谚语,实际是劳动群众长期生产经验的总结,往往能较好地反映当地地下水的分布规律。比如两山夹一嘴,必定有泉水山扭头,有大流等都包含一定科学道理。找水的过程中必须对现有的水井和泉水进行调查。要了解地下水是从哪一层岩土中流出来,含水层有多厚,水质好不好等。不仅要调查已经成功的水井,还要调查没有打成功的水井,综合分析过往找水的经验和教训可以使今后的找水更有把握。

山区和丘陵地区找水难度较高,不但要找到含水层,还要找有利于地下水汇集的地质构造,如断层破碎带处岩石破碎、裂隙发育,在石灰岩中的断层带往往有溶洞,含有丰富的地下水。但不是所有的断层破碎带都是含水的,有些已经被泥质充填或者胶结,也可能不含水甚至于隔水。在向斜地层中,裂隙比较发育,同时岩层凹下,地下水往往向这里富集,常常出现丰富的地下水。还有不同岩石的接触带也是值得关注的地区,如富水性好的石灰岩层通过断层与富水性差的泥岩层接触,灰岩中的地下水向下游流动时受泥岩阻挡,地下水会富集在接触带并流出地面成泉,那么在接触带的石灰岩一侧打井往往水量丰富。

物探定井

为找水进行的前期地质调查解决有没有水的宏观问题,但某一个钻孔点水多水少的微观问题还需要通过物探的手段来最终确认。物探的手段多种多样,在应用前应与从事物探的技术队伍详细沟通,确保物探方法的有效性和结果的可靠性。值得一提的是,绝大多数现有的物探方法都是基于探测地下含水构造来推断是否富含地下水,唯有核磁共振法可以用来直接探测地下水的存在状态,具有有高分辨率、高效率 、信息量丰富等优点,是近些年来发展迅速的物探方法。

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用物探方法发现断裂带与区域逆冲断层的接触位置,这是地下水容易富集的位置,打井的成功率较高(图片改编自:armgroup.net