水文地质勘察主要在野外进行，工作的结果需要提交水文地质勘察报告并附有相应的图件。根据目的、任务、要求和比例尺的不同，水文地质勘察可分为综合性的水文地质普查和专门性的水文地质勘探两类。
其目的是查明区域水文地质条件，了解该调查地区地下水的埋藏、分布状况及补给、径流、排泄条件，概略估算地下水资源的数量和质量，为国民经济规划提供基础资料。普查的结果一般用水文地质图（比例尺一般为1:20万或更小）表示并附有相应的普查报告。中国的1:20万的水文地质普查已完成了 700余万平方公里，编制出版了许多图幅的1:20万的水文地质图。到1980年,前苏联已完成1:20万的区域水文地质调查750万平方公里。到1970年，美国已进行过地下水资源调查的面积约占国土面积的三分之二。
水文地质勘察的工作内容包括：
①水文地质测绘。对地下水和与其有关的各种地质现象进行实地观测和填图工作，包括收集有关的资料；布置观测点和观测线进行实地调查；测定井、泉等地下水露头的流量和水质；研究其形成条件，以查明地下水的形成、分布、埋藏条件和岩土的含水性；寻找地下水的富水地段，选定进一步勘探和试验工作的地点等。利用遥感技术，对卫星照片和航空照片进行解译，以配合水文地质测绘，是一种又快又好的方法，可以提高地面测绘的效率和精度。
②地球物理勘探。地球物理勘探（简称物探）常用来寻找地下水，确定含水层的位置，划分咸水体和淡水体界线等。在水文地质勘探中常用的地面物探方法有电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、α－径迹法等。 常用的钻井地球物理方法有电测井法、放射性测井法等。物探方法由于比较快速、经济，常与水文地质钻探和试验配合进行，利用物探确定钻孔和抽水试验地点，可以提高效率。
③水文地质钻探。钻探的目的是确定含水层的位置与分布，以查明地下水的存在条件。所获岩心要进行详细编录，并且利用钻孔进行抽水试验或其他水文地质试验。水文地质钻探的要求和一般的矿产钻探不同，要求有较大的孔径并且用清水钻进。否则利用钻孔求得的水文地质参数可能失真。
④水文地质试验。水文地质试验的目的是取得各种参数，为地下水资源评价或矿山涌水量计算等提供基础资料，包括抽水试验、压水试验、注水试验和弥散试验等，最常用的是抽水试验。
⑤地下水动态观测。地下水动态观测是水文地质勘察的一项重要内容。在布置钻探和水文地质试验时，就要考虑到保留一部分钻孔用来进行长期观测，定期测定地下水的水位、水质和水温，以便为以后的地下水资源评价或其他水文地质计算提供基础资料。一般要求动态观测的时间不少于一个水文年，时间系列愈长愈好。
⑥实验室分析。在水文地质勘察过程中，要选取水样、岩样或土样进行实验室的水质分析、粒度分析、孢粉或微体古生物分析、同位素年龄测定等。
⑦编制水文地质报告和图件。水文地质勘察的成果一般分为报告和图件两部分。报告应当正确地反映实际的水文地质条件，回答要求解决的问题。图件一般是一系列的水文地质图，根据勘察的目的、要求的不同，图件的数量和内容都可以不同，常见的有综合水文地质图、地下水等水位线图、岩石含水性图、水化学图、地下水埋深图、地下水污染程度图、水文地质参数分区图等。
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