新技术方法在水文地质工作中的应用

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1、第十二篇新技术方法在水文地质工作中的应用第一章遥感技术在地下水研究中的应用遥感技术之所以能被应用于地下水研究是因为该技术能够显示地表特征同时航空地球物理学还能够提供地面以下的信息遥感技术在地下水研究中的应用主要有以下几个方面第一遥感图像显示地表特征到目前为止遥感获取的地下水信息大多是通过定性推理和半定量的方法获取的并与水文地质数据相结合使其具有实际意义一般来说遥感中应用的电磁波来源于地表或地表以下较浅土层少于1m的辐射或反射因此利用遥感不能直接探测深层含水层但是遥感技术为水文地质工作者提供了常规地球物理方法

2、以外的一种有效方法即可以通过航空和卫星像片解译得到的地表特征来推测含水层的位置从卫星图像中还可以获取地面调查甚至低空航空像片所无法得到的地面信息在植被或灌木层覆盖稠密的地区雷达能穿透地表覆盖物显示地表特征因此雷达图像在揭示地形起伏和地表粗糙度方面很有价值第二航空地球物理学如航空磁测调查能提供地面以下的信息但其分析结果不唯一因此必须对所获得的数据进行合理解释非地面的微波传感器具有一定的穿透能力但仅能获取一定条件下的信息如粗粒物质地质条件简单和水位较浅的地区的信息在一些特殊情况下微波图像能呈现沙漠中部分被掩埋的

3、古河网从热红外图像上能直接识别裂隙带航空像片初步用于地下水的探测已经有多年的历史近年来逐渐被卫星图像数据取代特别是陆地卫星Landsat系列卫星图像可以提供区域的概略特征大尺度区域的地表特征这些信息在航空图像和地面调查中往往不易获取通过卫星图像可以推断出地层结构及地层中岩石成分等在野外调查的基础上可根据卫星图像上的地面采样点进行插值再与单独进行野外调查的方法相比就能更准确地确定地表结构同时更加经济总体来说对航空像片或卫星图像的分析应该在实地调查之前进行这样可以排除贫水地层确定需进一步调查的区域通过遥感数据能

4、够提取的地下水信息量的多少取决于区域地质气候条件和地表覆盖类型等因素在干旱和半干旱区地表覆盖物较少很容易从遥感图像上解译地质特征在有植被覆盖的地方由于地表覆盖物和下伏地层之间联系紧密因此航空和卫星图像的解译结果需要结合实地调查来验证断层断裂带和其他线性构造的存在表明可能含有地下水同样沉积地层或特定地层的露头表明可能存在隐伏型的含水层由于遥感方法主要限于地表特征的研究因此利用遥感技术研究地下水的第一步主要是对地表特征和地貌形态进行描述319浅层地下水可以通过土壤含水量植被类型变化和模式来推定在一个流域盆地中地

5、下水的补给区和排泄区可以通过土壤植被和浅层含水层或上层滞水的特征来推测遥感监测地表温度变化的技术已经用于推断和确定浅层地下水和泉水这些温度的变化主要是由地下水的高热容量在夏季产生热沉在冬季产生热源所导致的近地表的土壤土壤水分和植被温度快速响应气象条件而地下水的温度变化则以日和季节为周期而衰减合成孔径雷达数据SAR在地下水监测中也有很大的应用潜力特别是在干旱和极干旱地区长波雷达的穿透能力和雷达探测土壤含水量的能力使得SAR在干旱区地下水探测中成为一个很有价值的工具机载侧视雷达SLAR已经成功地用于编制全球范围

6、的构造特征图而在此之前由于永久云层的覆盖或厚植被的影响全球范围的构造特征图一直没有编制成功与此同时构造特征图还可以用陆地卫星来辅助解译第一节卫星图像在地下水研究中的意义卫星图像包含了许多地质和水文信息但这些信息必须通过对图像进行分析和解译才能获得解译的参数包括地貌类型排水模式植被特性土地利用方式线性和弯曲的构造特征以及图像色调和纹理等在干旱区植被特性可能反映地下水的深度和水质状况卫星数据是全球范围制图和地质调查的唯一数据源其他信息源或不存在或不精确分析卫星图像是区域研究中最有效的方法也是快速经济地获取地下水

7、信息的方法区域范围大分辨率低的图像比单点的测试井更适合获取总体含水层信息对陆地卫星或SPOT图像解译的意义在于1可减少不必要的实地勘探2更详细地确定需研究和实地调查的区域3获取新的更好的地质和水文信息4具有其他勘探方法所不能实现的大区域视野然而需要强调的是遥感仅仅是一种提供信息源的手段它不能取代地下水调查常用的传统技术方法如地面的地质及水文地质调查地面物探等但由于卫星图像某些独特的特性使它在地下水勘察方面具有特殊的价值第二节遥感图像分析原理320卫星图像是地表特征的本质反映由反映景观的自然生物结构和人文特征

8、要素组成这些要素是图像分析的线索相似要素的组合能反映相似的水文地质状况水文地质工作者的任务是对具有地质和水文意义的各种要素的组合进行判断描绘确定和分类这必须遵循图像解译的原则充分利用图像的特征如色调色彩纹理图案大小形状位置高程和关联性等图像分析的过程是解译景观特性可划分为以下几个类型1地形在地球表面是一个可识别的自然特征如基岩山地火山冲积扇冰川特征例如可以认为地下水与地表水的流向一样从坡度高的地方流向坡度低的地方