6-全国地下水调查技术要求技术要求水文地质综合科学钻探技术要求GWI-A6

1、.1 适用范围1.1 本技术要求为中国地质调查局地质调查实施项目全国地下水资源及其环境问题调查评价（以下简称“项目”）专门制定。1.2 本技术要求规定了水文地质综合科学钻探的技术方案，对于本技术要求没有涉及的钻探工艺等部分，按行标DZ/T 0148-94水文地质钻探规程执行。1.3 本技术要求不包含综合水文地质钻探内容，这一部分工作有专门技术要求规定。1.4 本技术要求只适用于“项目”中综合调查的水文地质综合科学钻探。1.5 本技术要求可供相关调查评价工作参考。1.6 除本技术要求的附表外，参考使用“资料搜集与整理技术要求”中的有关表格。2 引用标准水文地质钻探规程 DZ/T 0148-943

2、 术语3.1 水文地质综合科学钻探 Hydrogeology Integration Science Drilling水文地质综合科学钻探是指应用现代钻探技术，在具有重大水文地质与第四纪地质意义的地下水系统，实施的多目标、多学科交叉研究的综合性水文地质钻孔。从钻孔中获得全部岩心和流体样品及各种原位测量数据，进行多学科综合研究。3.2 综合水文地质钻探 Integration Hydrogeology Drilling 为完成本次补充调查任务而设置的，旨在获取地层结构、水文地质参数和化学、同位素等测试结果的水文地质钻孔。3.3 辅助孔 Auxiliary Drilling 为配合水文地质综合科学

3、钻探主孔，完成设计任务，而设置的辅助钻孔。旨在配合主孔完成地下水长期监测、层间水文地质试验、和部分样品采集工作。4 总则4.1 水文地质综合科学钻探的目的实施水文地质综合科学钻探，通过科学采样、室内、野外试验和地下水与含水介质的直接观测与试验测试，揭示含水系统的空间结构，划分地层年代学界线；配合区域水文地质调查，研究地下水年龄与地下水区域循环规律；探索地下微生物的分布及潜育条件；求取水文地质参数；开展地下水长期动态监测，建立区域水文地质科学试验基地。4.2 水文地质科学钻探的目标任务4.2.1 目标通过水文地质综合科学钻探,研究第四纪地层结构、含水层结构、古气候特征、地下水赋存状态及水文地质参

4、数、气候环境地层序列、地层年代表、古水文环境变化信息、现代水文环境中垂向含水层间水力联系、咸淡水界面变化等专门的科学问题进行综合研究，提供区域对比参考数据，为地下水研究提供更准确、更科学的基础数据。4.2.2 任务（1）第四纪地层年代测定；（2）第四纪地层结构研究；（3）获取水文地质参数；（4）咸水面下移的分析；（5）分层地下水质量分析。4.3 实施过程与组织形式4.3.1 科学论证在充分分析钻探区以往水文地质、第四纪地质、环境地质等调查与研究成果的基础上，提出存在的科学问题，明确实施科学钻探的意义。论证实施水文地质综合科学钻探的必要性、可行性、实施方案与技术路线，然后上报主管部门审批。l 区

5、域水文地质与地质概况：在概述以往工作与区域概况的基础上，着重论证需要通过科学钻探解决的科学问题；l 科学钻探的目标与任务；l 实施科学钻探的必要性；l 实施科学钻探的可行性；l 实施方案；l 组织形式；l 经费估算。4.3.2 设计编写根据主管部门下达的任务书要求，充分研究以往的研究成果与勘探成果，组织技术人员进行野外踏勘，最后由钻探实施单位和科研单位技术人员按下列内容共同编写设计书，上报主管部门审批后组织实施。l 钻孔位置与钻探深度；l 钻探工艺过程；l 样品采集与测试；l 原位测试与试验；l 经费预算；l 实施单位的技术支撑。4.3.3 组织形式要求（1）水文地质综合科学钻探的实施由三方面

6、的技术人员组成：所在地地质调查院、实施科学研究的科研院所与学校、钻探施工单位；（2）三方面人员密切配合，分工合作，参与钻探实施的全过程；（3）所在地地调院负责钻探的组织实施；（4）钻探的施工单位负责按设计要求，完成钻探与取样任务；（5）科研单位负责样品采集和试验具体技术要求的制定；（6）技术要求的制定部门参与全过程工作，检验技术要求的可行性，以期在实践中不断修正和完善。5 钻孔位置与钻探地质要求5.1 钻孔位置选择（1）具重要水文地质与第四纪地质学意义；（2）服务于地下水资源合理开发利用、地下水资源保护与水循环研究；（3）钻孔揭露的含水层在区域上具有代表性；（4）对区域地下水系统划分和含水层结

7、构研究有参照意义；（5）技术上可行；（6）交通便利，地势相对平坦，通讯方便，利于环境保护。5.2 钻探基本要求（1）主孔采取分层止水、取样；（2）如果主孔不采取分层止水，就选择实施辅助孔；（3）钻孔要揭穿有供水意义的含水层，不得在含水层中终孔；（4）水文地质综合科学钻探原则上由主孔和辅助孔组成，辅助孔的个数由当地的水文地质条件复杂程度决定，在设计中充分论证实施辅助孔的必要性；（5）钻探完毕，所有科学钻探孔组要达到长期监测的目的，监测内容包括：各层水位、水质变化、同位素研究等。5.3 钻探地质要求5.3.1 岩芯编录钻进过程中应及时进行地质、水文地质编录，钻孔竣工后应及时提交岩芯记录表、测井曲线

8、、岩芯采样及分析结果等资料，编写钻孔综合成果图。5.3.2 简易检测在钻进过程中应观测孔内水位变化、冲洗液明显漏失位置、颜色变化和消耗情况、涌砂坍塌情况等，要认真做好记录。5.3.3 钻孔结构（1）先进行小径（拟为127mm）取芯钻进，达到设计孔深进行物探测井后，再扩孔成井；（2）扩孔孔径不小于550 mm，变径孔径不小于450 mm，各孔上部下入304mm钢管，下部下入203mm钢管；（3）滤水管为圆孔肋骨缠丝结构，孔隙率取决于含水层岩性,一般不小于25%。5.3.4 孔斜在100m内不大于1.0。5.3.5 孔深校正同一钻孔应采用相同的钢卷尺丈量，测量时读数至厘米，每钻进50m和终孔后应校

9、正孔深，孔深误差不大于2。5.3.6 岩芯采取率每个科学钻探孔全程取芯，钻孔取芯率平均不低于70%，其中砂层不小于40%，粘性土层达到90%以上，卵砾石层取代表样。5.3.7 测井（1）常规地球物理测井电阻率法、自然电位法、自然伽马法、伽马伽马（密度）法、井径测量、井斜测量。（2）建议增加测井内容l 声速测井；l 井中流体测量；l 超生成像测井；l 温度测井；l 同位素测井技术。用FDC-250A型地下水参数仪测定井孔所在位置的地下水天然流速及其垂向分布情况。6 辅助钻孔6.1 辅助孔设置的目的（1）主孔岩芯量不能满足需要时，实施取芯钻进；（2）研究浅层地下水特征；（3）配合主孔完成地下水长期

10、分层检测和分层水样采集；（4）开展层间水文地质试验。6.2 辅助孔要求辅助孔属于普通水文地质勘探孔，辅助孔施工与样品采集、水文地质试验等按DZ/T 0148-94水文地质钻探规程执行，原则上不取芯，只在主孔取芯量不足时，补充部分土样。7 抽水试验7.1 抽水试验方法定流量非稳定流抽水试验。7.2 设备要求原则上建议用潜水泵。7.3 抽水试验基本要求（1）主孔与辅助孔完成后，分别进行抽水试验，并监测水位；（2）抽水试验前必须保证彻底洗孔，洗到水清砂净，可采用空压机、活塞联合洗井，必要时可采用CO2及化学洗井等方法；（3）在进行正式抽水前，必须进行试抽工作，以便验证风管、测管的下入深度是否合理。试

11、抽记录要按正式要求进行；（4）需要进行分层（段）抽水的钻孔，必须保证分层（段）合理，止水效果良好。可用观测出水管与井管之间的水位及观测抽水孔附近的机（民）井水位等方法检查止水效果；（5）正式抽水试验前，必须按规范要求观测静止水位；（6）正式抽水试验结束前取全分析水样、细菌分析样和环境同位素样；（7）测量抽水前后的孔深。7.4 观测与记录（1）抽水试验中，同步观测水位、水温、水量；（2）抽水试验结束后必须观测恢复水位；（3）主孔与观测孔的观测必须同步；（4）动水位观测：应用自动水位计，观测间隔设置为1分钟；（5）流量观测：抽水开始的20分钟，每2分钟观测一次，之后每半小时观测一次；（6）温度观测

12、：观测气温和水温，每24小时观测一次。7.5 抽水延续时间 在抽水过程中，现场绘制SLg(t)曲线，当抽水井与观测井均出现直线段延续2个以分为单位的对数周期后，即可停止抽水。8 样品采集8.1 样品采集的目的8.1.1 年代学样品查明地区性、区域性乃至全球性自然环境变迁和突发性自然灾害事件发生的年代和持续时间，重建地质演变过程的时间序列即地质年代表。近年来，已有的第四纪地质年龄测定技术不断完善、新的测试技术不断出现，这为重建过去不同时间尺度的全球的和区域的气候环境变化过程和模式，探讨全球的和区域的气候环境变化动力学机理，预测未来数十年、数百年尺度的气候、环境变化趋势提供了有力的年代学支撑。8.

13、1.2 孢粉与微体研究地层形成时的古气候环境。8.1.3 同位素通过对同位素样品的测定，分析确定地下水的年龄，测定地下水温度，示踪地下水运动及分析地下水化学成分的形成过程。8.1.4 微生物了解和掌握地表以下的各地质历史时期沉积物、地下水中所保存的微生物菌群的生存与演化规律。用于解读和认知各地质历史时期的水文地质、环境地质条件的演变规律，以及现代人类活动对地质环境的影响程度。8.1.5 水化学通过对地下水化学成分的测定，揭示地下水质量特征，研究地下水环境演化规律，评价地下水资源，通过与以往测试结果的比较，分析咸水面垂向上的变化。8.1.6 岩土物理力学性质测试样品进行岩土物理力学性质的测定，划

14、分岩性，求取含水层和弱透水层的有关水文地质参数，取原样进行室内实验，研究弱透水层的释水过程和地面沉降的形成原因及其与地下水开采的关系。8.2 年代学样品采集8.2.1 释光测年8.2.1.1测年物质风积物、河流相、洪积相、湖相、海相、冰水沉积等沉积埋藏前曝过光的物质，以及古陶片、古砖瓦、古窑壁、烘烤层等埋藏前受过热的物质。8.2.1.2测年范围释光测年的时间范围视测量矿物及测样的环境剂量率而定。测年范围从几百年到几十万年甚至上百万年。环境剂量率越小，可测时间段就越长。对于华北大多数沉积物，OSL可测的时间范围在十几万年以内。8.2.1.3释光样品的采集要求（1）样品采集时尽可能避光，可用黑布或

15、伞遮挡阳光。若在剖面上取样，应去除30-50cm的表样，取新鲜样品；（2）沉积物样品采集后应维持原状，并立即放入不透明容器，密封，防止漏光和水分的丢失；（3）沉积物样品尽量在岩性均一的细粉砂、亚砂土（适合释光测年的粒径范围为4-11mm或90-250mm）中采集，避免在地层界面上采样。若岩性不均匀或沉积层太薄，应在地层界面上下各取一个样品；采集陶片、瓷片样品时，应同时采集陶片、瓷片周围的土样；（4）对于沉积物，每个样品需要500克左右的样品。样品尽可能取块状，体积以101010 cm 为宜；（5）样品的采样和存放地点应远离高温环境；（6）记录采样点地理位置、标高、层位、埋深、岩性、样品周围是否

16、有放射性污染源等；（7）提供样品估计年龄。8.2.2 14C测年8.2.2.1测年物质所有含碳物质（有机碳或无机碳）和水8.2.2.2测年范围常规和小样品14C测年法可以测定5万年内含碳标本年龄，AMS14C法最大可测年龄为10万年。8.2.2.3采样要求（1）样品采集量与样品中碳的含量有关。下表所列各类样品的最小样品量可供在不能采集足够样品数量的情况下参考；14C测年样品采集量样品种类干重（mg）干重（g）颜色及特征AMS法小样品法常规法木头、树根15-751.5-7.525-30浅黄-棕黑色木炭5-100.5-1.010-20黑色炭块或炭粒25-502.5-5.050-200棕色含炭粒砂质

17、粘土珊瑚、贝壳100-50010-50100未风化的硬贝壳150-75015-75150-200风化的贝壳泥炭、淤泥200-200020-200500深棕色、黑色500-50浅灰-棕色土壤0-10002000-5000土壤中的腐植酸、胡敏素等有机碳组分50-2505-25100-500土壤中的钙结核骨头150-500015-500800-1500测定骨头中骨胶原组分水1500-500050-100500-1000水中的碳酸锶（2）将粘附于样品表面的污物及不含碳的泥沙去掉，并将现代的草根等杂物去掉，但样品不需要晒干或烧干；（3）样品应装入塑料袋中，不要用布袋或纸包装，不可将纸作的标签放入样品袋中

18、，因纸霉烂后会对样品造成污染；（4）水样应在野外进行处理后，将沉凝物装入玻璃或塑料瓶中。通常情况下需要100升左右的水样才能分离出足够的沉淀物进行14C测量；（5）应提供采样地点、样品岩性、经纬度、样品所在地层剖面、样品在野外和室内可能受的污染情况以及估计年龄。8.2.3 K-Ar法测年8.2.3.1测年物质单矿物类包括长石、云母、角闪石、海绿石等含钾矿物，全岩类包括结晶较好的玄武岩、辉绿岩、粗面岩等。8.2.3.2测年范围通常为几十万年至约十亿年，对于高含钾矿物，可测几万年甚至更年轻。8.2.3.3采样和送样要求：（1）样品保存环境良好，即样品自生成以来没有发生蚀变；（2）粘土矿物样品应选取

19、小于2mm粒级或小于1mm粒级的组分。选矿过程中应去除有机成分；（3）对于不同估计年龄样品，送样时应满足各自的最小样品量。K-Ar法测年样品采集估计年龄范围(Ma)含钾量（%）样品量（g）0.05-0.40.5-25-100.4-10.5-23-51-50.5-21-350.5-218.2.4 古地磁8.2.4.1测年物质古地磁年代学是利用地层磁性变化为基础把岩石地层系统地组成为能判别年代单位的相对测年手段。古地磁定年需要系统地定向采集钻孔各类岩心样品。通过系列样品的磁极性测定，建立钻孔磁极性柱，根据地磁极性“期”和“事件”的判别，对照国际通用的标准建立相应的年代界限。磁化率测定和分析是广泛应

20、用于环境变迁研究的一个很有价值的分析参数。可以利用便携式磁化率测量仪器在现场连续测定钻孔岩心的磁化率变化曲线，进而提取和分析堆积物形成及其演化过程的古环境变化信息。8.2.4.2井中采样间距第四系古地磁样品的采集，一般按30-50cm间隔连续采集。在有工作基础的地区，可以事先分析磁极性界限可能的位置，在推测磁极性变化的界限位置附近加密采样（20-30cm间隔），在其他区间可适当放宽采样间隔（50-100cm间隔）。磁化率原位测定（或采样），一般应保持5-10cm测量（采样）间隔，以便系统测定磁化率变化曲线。8.2.4.3采样量与采样方法古地磁样品采集使用标准样品盒，样盒采用直径2.54厘米，高

21、2厘米的圆柱体，或222厘米、333厘米立方体。采样前，应首先确认岩芯结构完整且上下未颠倒，并立即以基准线标注定向。按照古地磁采样要求，用取样盒加工处理样品。磁化率样品可直接采集分散样品，采样数量依据所使用的测量方法而定。8.3 孢粉与微体样品采集8.3.1 基本原则要求（1）土样的采取，取样要有代表性，能反映取芯层位的岩芯特征，并标注清楚取样位置。并在工作组的指导下根据各专题组的研究目的按采样要求采取综合测试样；（2）在采集样品时,要注意先将岩芯外壁的泥浆刮掉；（3）从钻孔取样时必须注明地点、钻孔位置、标高、样品编号、取样深度及岩性；（4）在岩性变化的顶、底要有控制样品；岩性单一厚度较大可以

22、适当放宽间距；岩性变化较大的层位，要加密取样；（5）为了更加有效地获取古环境信息,应注意特殊层位的取样；（6）凡是遇见软体化石或其他大化石必须随时采样。8.3.2 井中采样间距孢粉、微体按0.5米间距采样。8.3.3 采样重量孢粉100克(砂层200克)、微体100克。8.3.4 特殊层位的取样要求（1）在灰、深灰、灰黑色淤泥质层位中,取样间距可适当加密,一般为20cm；（2）要注意在黄灰、深灰色的小夹层中取样；（3）在含有螺化石及化石碎片的层位中应加密取样,取样间距为20cm；（4）在厚层的中粗砂、粘土层位中,取样间距可适当放宽,一般为100cm；（5）层厚在50cm以上的,应注意在层位的顶

23、、底部位取样。8.4 分层微生物样品采集8.4.1 基本原则（1）采样过程中不要被人为污染，采样过程中的人为污染或技术失误会破坏整个微生物研究工作的准确性；（2）以水文地质环境地质科学钻探的总体设计和采样要求为基础，结合微生物研究样品采样特点进行采样。8.4.2 采样要求8.4.2.1采样工具、样品容器的灭菌在采集样品之前要对所涉及接触到微生物样品的所有工具及容器进行灭菌，灭菌方法以化学、物理方法为主。化学方法主要用于较大采样工具和不易用物理方法灭菌的器皿，如塑料制品等。灭菌用化学灭菌剂，以医用灭菌液为主，如75%-85%的医用消毒酒精等消毒液。灭菌方法为表层擦拭和浸泡，浸泡一般为5-10分钟

24、，而后晾干即用，不现用的要用无菌装置包装好，一般保存期不超过5天，以现用现灭为好。物理灭菌方法主要用于样品容器，如水样瓶，土样铝盒等的灭菌。灭菌方法是，将取样容器刷洗干净晾干，用牛皮纸或报纸将取样容器包好，进行蒸汽高温灭菌（12130分钟，160-1802小时），一般保存期不超过一周。8.4.2.2采样间隔 采样间隔以水文地质环境地质科学钻探的总体设计和采样要求为基础，沉积物样一般每一层同样岩性取样一个，每层超过5米的每2-5米采样一个。地下水样一般每个含水层采样一组。8.4.2.3取样方法及保存（1）微生物细菌水样的采取要求取两瓶，一瓶取满，取样量为120mL，另一瓶不装满，取样量为120m

25、L，玻璃瓶取样，瓶要洗净凉干高温灭菌（12130分钟），取样时不需要冲洗直接取样，不加固定剂；（2）沉积物样的采取根据采样情况，如原状样和挠动样，微生物细菌分析的样品用灭菌的铝盒或塑料带装100-300g密封低温保存；（3）金属元素样的采取，采样瓶的处理首先要用1:1的硝酸浸泡洗净后，用蒸馏水冲洗三次，取样时用水样冲洗两到三次，必要时水样需用0.45微米的滤膜过滤，而后每100mL水样加入1:1优级纯硝酸1mL，使pH小于2；（4）水质全分析样，1000-2000mL的塑料瓶采取，瓶的前处理同前，取样时用水样冲洗2-3次，不加任何固定剂密封低温保存；（5）有机物分析样用2L的玻璃瓶，瓶子用洗液

26、泡洗干净，不加任何固定剂，密封低温保存；（6）气体样用1-3L的水样装入处理好的瓶内用真空泵脱气，装入集气瓶密封低温保存；（7）现场测试的水样，可直接取入分析器皿或水样瓶中，需要加固定剂的现场加入，取样瓶的处理同上；（8）以上样品除现场测试外，均应冷藏保存，温度在0-4。微生物细菌样应在现场测试，如不能，则应尽快送微生物实验室。8.5 分层同位素水样采集样品数量由元素含量确定。参照环境同位素研究GWID有关技术要求执行。8.6 分层水化学样品采集8.6.1 水化学样品分层取样，进行水质全分析和微量元素测试，参照野外水样采集与测试技术要求GWI-B6执行。8.6.2 原位测试现场对水土样品进行化

27、学常量组分及PH、Eh、电导率、温度等测试。参照地下水原位测试技术要求GWI-B8执行。8.7 岩土物理力学性质测试样品采集8.7.1 测试内容8.7.1.1必需作试验项目（1）室内测试：土的常规试验、颗粒分析试验、压缩试验、三轴剪切试验（不排水、读孔隙水压力u观测、主应力增量3）、高压固结与反复加卸荷试验（要原始曲线、求前期固结压力、固结系数、压缩指数、回弹指数）、水平垂直渗透系数K、静止侧压力系数K0 ；（2）野外：（特别是50m埋深以内）标准贯入试验、孔内十字板剪切、载荷试验；特殊土；l 湿陷土：湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力（Psh/MPa）；l 膨胀土：自由膨胀率、有无荷载膨胀率ep/%、膨胀压力Pe、收缩系数s；l 淤泥、泥碳层：有机质含量；l 盐渍土：易溶盐；l 污染土：污染指标、包括对金属和混凝土的腐蚀性等。8.7.1.2推荐作项目X光衍射，压汞试验，酸碱度试验，比表面积，易溶盐试验，扫描电镜，微生物（古生物），浅部50m以内击实试验，砂层的天然坡度角试验（由于这两项试验需用样的量特别大，20kg和10kg,留下所有的试验完毕剩下的样才有可能做）。8.7.2 样品采样8.7.2.1样品用量取得以上测试内容数据，至少需直径=10cm、高H=30cm的完整样品一组；或者是直径=10cm、