利用遥感数据研究红层丘陵区地下水赋存规律 Study on

利用遥感数据研究红层丘陵区地下水赋存规律李巨芬!，"， 杨进生"， 张晓娟"， 杨英健"（!中国地质大学， 武汉! " # # $ !；"地调局水文地质工程地质技术方法研究所， 河北# $ % # & %）摘要： 利用遥感数据对地物进行识别是获取地物信息的一种重要手段。在重庆荣昌县红层丘陵严重缺水区地下水勘查新技术应用课题研究中， 选取’ ( ) * + ( ,- . /数据和彩红外影像为数据源， 以影响丘陵区地下水赋存的主要因素为研究对象， 建立解译标志， 分析研究遥感影像特征， 计算机自动划分微地貌类型， 采用监督分类与非监督分类方法对红层丘陵区地表水体、 土壤湿度信息进行识别。在此基础上结合常规水文地质调查方法， 对地下水补、 径、 排条件进行分析， 划分出适宜于分散家户打井的区域。关键词： 红层丘陵； 遥感影像； 微地貌； 地下水中图分类号：0 1 " $ 2 3文献标识码：4文章编号：% # # # 5 " % $ $ （1 # # $） 6 3 5 # # ! ! 5 # "收稿日期： 1 # # 7 5 # $ 5 % 3基金项目： 中国地质调查局地质调查项目 （1 # # " 1 # % & # # # %）作者简介： 李巨芬 （% 3 7 ! #） ， 女， 高级工程师， 主要从事水工环地质遥感技术方法研究。

万方数据西南红层丘陵区主要为传统农业区， 人口密度大， 由于降雨时空分布不均， 春旱、 伏旱频率高， 造成区内十年九旱， 人畜饮用水都十分困难。缺水问题极大地制约了当地国民经济的持续稳定发展和社会进步。红层严重缺水问题早已引起党中央、 国务院和地方政府的高度重视， 为落实胡锦涛总书记做出 “ 要切实帮助老区人民解决生产生活中面临的实际困难”的重要指示， 国土资源部、 中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所于1 # # &年选取缺水较为严重的重庆荣昌县为典型示范区， 开展红层严重缺水区地下水勘查新技术应用研究工作。针对荣昌县红层丘陵区地貌类型简单、 地层岩性单一、 红层分布范围广、交通条件较差、 地下水研究程度低等特点， 采用遥感技术方法作为在该区开展地下水勘查新技术应用研究的主要技术手段。遥感技术在红层丘陵区找水工作中的成功应用为地下水勘查工作拓宽了道路， 为解决广大红层区缺水问题积累了宝贵的经验。% 研究区和影像数据% 2 % 研究区概况荣昌县位于重庆市的西端， 与四川省相接， 地理位置： 东径% # & 8 % $ 9 # # :至! ! 9， 北纬1 3 8 % & 9 # # :至! % 9。

面积% # $ 6 2 1; <1， 人口6 % 2 1 !万人， 人口密度大。属于亚热带湿润季风气候区， 具有气候温和， 四季分明的特点。年降水分布极不均匀， 在& # 3月降水占全年的$ ! =， 降水最少月份在% 1月至翌年"月， 春旱、 夏旱、 伏旱严重， 水资源贫乏， 形成区内十年九旱的状况， 再加上地表水受农田施肥、 工业排污等污染严重，造成了研究区居住分散的农户和居民点人畜饮用水十分困难的现状。该地区以构造剥蚀丘陵、 中浅丘为主要地貌类型， 多呈圆丘、 枝状丘、 平顶丘， 切割深度一般% # # $ # <， 红层丘陵面积达3 $ 2 6 " =。出露地层基本为一套巨厚的中生代碎屑岩， 浅层地下水基本为碎屑岩风化带孔隙裂隙水， 大气降水为主要补给源，分布普遍， 水量一般较小， 动态变化较大， 在枯水季节水量明显减少。% 2 1 数据源本次研究采用’ ( ) * + ( , - . /为数据源， 选取1 # # %年&月1 1日和1 # # %年% #月1 3日的影像作为原始数据， 轨道号为% 1 6／! #。其中， 1 # # %年&月1 1日影像可代表枯水季节， 丘间洼地基本无充水， 有利于浅层地下水信息的提取； 1 # # %年% #月1 3日影像可作为丰水期代表， 植被发育， 丘间充水， 有利于微地貌对比分析。

原理简述：丹霞地貌（danxia landform）系指由产状水平或平缓的层状铁钙质混合不均匀胶结而成的红色碎屑岩( 主要是砾岩和砂岩)，受垂直或高角度节理切割，并在差异风化、重力崩塌、流水溶蚀、风力侵蚀等综合作用下形成的有陡崖的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地貌特征。山体主要由燕山期花岗岩构成，垂直节理发育，侵蚀切割强烈，多悬崖峭壁和深谷，形成石柱、石笋等独特的黄山花岗岩峰林地貌。dtm的另外两个分支是各种非地貌特性的以矩阵形式表示的数字模型，包括自然地理要素以及与地面有关的社会经济及人文要素，如土壤类型、土地利用类型、岩层深度、地价、商业优势区等等。

地貌类型以丘陵为主，浅丘带坝、中丘中谷、高丘低山类型地貌大体各占三分之一。以枸杞种植区域提取为例，利用ecognition强大的面向对象的影像分析技术提取枸杞种植区域图斑，再通过blaze(火焰)产品利用其自带的dem信息对图斑进行错误图斑的筛查并展示其成果，使用高分二号卫星影像数据作为数据源，影像包括3.2米空间分辨率的多光谱影像与0.8米的全色影像。新疆地质构造与气候条件复杂，地貌类型多样，主要可划分为熔岩地貌、冰川地貌、冰缘地貌、流水地貌、黄土地貌、干燥地貌、风成地貌和湖成地貌等类型，具有山系走向与深大断裂方向一致，山地与盆地高差悬殊，山地层状地貌明显，山间盆地多，沙漠面积大，各山地气候地貌垂直分带各异，地貌类型组合呈环状结构等特点。

天坑的周边坡度不等，有的地方呈斜坡状，有的地方呈90度角垂直，有的地方甚至呈凹进的屋檐状，是典型的喀斯特地貌。岩性以软弱的砂页岩为主，丘陵坡度平缓，形状浑圆，相对高度一般在一二百米左右。宛州地形受到建水与西江以及诸多小河流的切割，大部分呈丘陵状，只有与中州交接的平原才是宛州的平坦部分。

丘坡植被不发育， 多见旱地。$中丘： 主要分布于研究区北部， 岩性为: +=、 : .=含石膏泥岩与粉细砂岩互层。沟谷宽展， 切割深度) * (左右。影像上山脊呈较圆缓串珠状、 鸡爪状。水系呈不规则树枝状， 一、 二级沟谷较深， 坡度较大， 三、四级沟谷较窄， 成 “?”型谷， 汇水条件较好。丘顶植被较发育， 丘坡以旱地为主。%浅丘： 遍布全区， 岩性为: + =泥岩与粉细砂岩互层。谷宽坡缓， 起伏绵延， 呈宽浅 “?”型谷， 切割深度小于, * (， 影像上山脊呈蠕虫状、 树枝状， 丘顶、 丘面均为旱地， 呈暗红色、 浅绿色斑块。汇水条件较好。&缓丘： 主要分布在中、 南部地区， 岩性为: + =泥岩与粉细砂岩互层。地势低平， 谷宽坡缓， 切割深度小于. * (。山脊影像呈孤立、 低矮、 平缓馒头状。水系成网状、 树枝状， 分布密度大， 连通性好， 主干水系粗而长， 延伸较平直， 水流汇集方向明显， 汇水区范围大。+ / + 地层岩性特征西南红层区地层岩性为一套巨厚的中生代碎屑岩， 岩性变化不大， 岩石均以紫红色调为主， 表层强风化， 受自然地理条件控制， 气候温和， 地表植被普遍较发育， 反映在影像上， 植被覆盖区呈绿色， 其他裸露区均为紫红;浅紫红色， 除碎屑岩地层外， 河谷区及山间谷地分布有松散岩类， 是地表及浅层地下水的排泄区， 地下水埋藏深度一般较小， 许多地段发育有地表水体 （水库或池塘） ， 是主要农业种植区。

基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，泥岩属相对隔水层，裂隙水较贫乏，多发育于浅 层风化裂隙中。9、单选题在极干旱地区干涸的湖底，常因干缩裂开，风沿着这些裂隙吹蚀，裂隙愈来愈大，原来平坦的地面发育成许多不规则的背鳍形垄脊和宽浅沟槽，这种支离破碎的地貌被称为“雅丹地貌”。上述含水层中，除奥陶系中统和太原组灰岩岩溶裂隙含水层、第四系孔隙含水层组富水性弱—中等外，二叠系砂岩含水层属弱富水性性。

由于丘陵呈不规则树枝状或鸡爪状， 丘陵顶部多为尖棱状， 接受降水补给面积小， 大部分降水以地表径流形式快速向丘间洼地排泄， 风化裂隙水补给径流途径短， 水交替快， 不利于浅层地下水的储存， 水量较贫乏。丘顶潜水位埋深较大， 丘坡中下部水位埋藏较浅， 属风化裂隙水相对富集区， 也是居民生产生活所在区。丘间谷地狭窄细长， 是地表及浅层地下水的富集区， 也是农田主要种植区， 水质一般较差， 且远离居民地， 不适合生活用水。! " # " $ 宽谷中丘地貌区浅层地下水宽谷中丘地貌区， 丘顶较平坦或浑圆， 连续性较差。紫红色泥岩分布区表层粘性土覆盖层较厚， 植被相对发育。紫红色砂岩分布区岩石弱风化， 表层覆盖层较薄， 植被稀少。部分谷坡开发为农田， 以旱地居多。丘间谷地基本为长条形， 旱地居多， 少数地段见水田。大气降水是丘陵浅层风化裂隙水的主要补给源， 由于地貌不连续， 汇水范围较小， 地表及浅层地下水由丘陵就近向丘间洼地排泄。该区居民地均分布于丘坡中下部及丘间沟谷的中部。野外调查、 验证，丘坡中下部常出露下降泉， 水量虽小， 但可满足分散居民生活用水。! " # " ! 宽谷浅丘地貌区浅层地下水宽谷浅丘地貌连续性差， 谷宽坡缓， 坡面及丘顶覆盖层较厚， 植被稀少， 农田种植面积大， 部分为水田， 少数为旱地。红层丘陵地貌

丘间沟谷或洼地多为水田。居民地分布于缓坡中部。大气降水是浅层地下水的唯一的补给源， 降水通过松散堆积层向下入渗， 汇集于浅层风化裂隙中， 形成风化裂隙水， 在沟谷低洼地得到排泄或补给深部含水岩组。! " # " % 缓丘地貌类型区浅层地下水缓丘地貌区丘陵以独立的圆顶状凸起呈现， 以紫红色泥岩构成， 表层覆盖有较厚的粘性土层， 植被发育， 居民地多分布于较平缓的丘顶及丘坡， 丘间谷地平坦开阔， 均为水稻田， 是地表及浅层地下水的集中排泄区， 赋水条件好， 水量充足。但是由于地处大面积农田种植区， 加之地形平缓， 地表及浅层地下水补给、 径流途径长， 径流缓慢， 排泄不畅， 主要的排泄途径为水面蒸发， 属长年性湿地， 水质较差。对于分散住户需水量较小， 取缓坡下部风化裂隙水可解决生活用水。在有一定分布规模较为平坦的缓丘顶部， 相对低洼的微地貌区也可能富存有浅层地下水。! " $ 宜井区确定利用& ’ (遥感图像， 针对荣昌县红层丘陵区风化带裂隙水主要赋存环境及其影像特征， 通过监督分类和非监督分类方法［! ! %］提取红层丘陵区浅层风化带裂隙水特征信息； 根据地下水补给、 径流、 排泄区的地貌及岩性等控制条件， 圈定浅层地下水相对富水区； 结合居民地分布确定宜井区 （见彩色插页%图!、图%） 。

通过不同类型风化带裂隙水的主要赋存环境解译， 将宜井靶区圈定在分布于河谷和支沟地带及沟谷中下游地下水的补给—径流地带， 适宜于分散农户人畜饮用水布井。地下水主要接受大气降水及地表水的入渗补给， 丘陵斜坡为地下水径流区， 地下水沿风化裂隙向沟谷埋藏区径流或以下降泉的方式排泄。补给及径流区上部斜坡无浅层地下水埋藏， 径流区靠近埋藏区地段适宜布井。经统计， 全县宜井区面积# ) * " ! $ + ,$， 占红层区面积# - " $ ! .。! " ! 成果验证荣昌县铜鼓镇高山村深丘宜井区， 丘间谷地构成小型汇水区 （见彩色插页%图*、 图/） ， 岩石节理裂隙较发育， 在谷坡中下部宜井区打成# $眼水井， 涌水量0 " * ! # % + ,!， 可满足当地人畜用水。荣昌县观胜镇睡佛村梨子坪中丘地貌宜井区， 打成!眼水井， 涌水量0 " 1 ! $ + ,!， 可满足梨子坪居民用水。% 结束语遥感技术的应用极大地提高了红层丘陵区地下水勘查工作效率， 同时， 节约了经费。经验证， 遥感技术应用成果具有较好的预见性， 宜井区的圈定为红层丘陵区地下水进一步勘查和布井提供了科学的依据。

我国是世界上少数建立完整气象卫星系统的国家，目前风云系列气象卫星已列入国际气象业务卫星序列，接收和应用风云卫星资料的国家和地区达70多个。(3)空中机器人在通信、气象、灾害监测、农业、地质、交通、广播电视等方面都有广泛的应用，目前其技术已趋成熟，性能日臻完善，逐步向小型化、智能化、隐身化方向发展，同时与空中机器人相关的雷达、探测、测控、传输、材料等方面也正处于飞速发展的阶段。加快气象、水文、地震、地质、测绘地理信息、农业、林业、海洋、草原、野生动物疫病疫源等灾害地面监测站网和国家民用空间基础设施建设，构建防灾减灾卫星星座，加强多灾种和灾害链综合监测，提高自然灾害早期识别能力。