地下取水水源論證中的軟件應用

王春霞，李承坤，霍東亞

（菏澤水文水資源勘測局，山東 菏澤 274000）

水量評價是建設項目地下取水水源論證的主要依據之一，其評價方法多種多樣。水源地在建立后，實際出水量往往與群孔干擾抽水試驗抽水量接近，相應的流量與降深也最直觀地體現在以后實際運作時相應的數值上。因此，在評價水量中群孔干擾抽水試驗計算是驗證是否建立水源地的必要手段。

1 Aquifer Test軟件介紹

Aquifer Test是由加拿大Waterloo Hydrogeologic Inc應用可視化技術開發研制的對抽水試驗數據進行分析的最新專業軟件。它提供了多種抽水試驗數據的分析方法，可以利用實驗數據計算含水層參數，預測不同時刻不同地點的水位變化值，生成圖表，而不必在某一地點設觀測井進行實地觀測水位降深數據。

利用Aquifer Test軟件對含水層抽水試驗數據進行分析，計算出導水系數和彈性釋水系數。通過模擬抽水試驗，預測一定開采定額下的水位降深值、抽水影響半徑，進行取水可靠性分析，還可以通過對不同保證率年份地下水位及地下含水層以豐補歉特性的分析，進行供水保證性分析，通過模擬抽水試驗，還可以達到優化規劃未來抽水井地點，確定合理的抽水流量和用水期，觀察井群之間的干擾，改進抽水試驗分析結果的目的。以下用實例說明Aquifer Test軟件在抽水試驗分析及建設項目地下取水水源論證中的應用。

2 根據抽水試驗數據確定含水層參數

2.1 判別含水層的類型

在Aquifer Test軟件中根據抽水試驗實測數據可生成時間～降深曲線，同時可生成相應的下降速率線（見圖1）。下降速率線其實是放大了降深隨時間的變化趨勢。根據實測數據點繪出的時間～降深曲線的形狀及相應的下降速率線的特點對照判別圖來確定含水層的類型。

通過分析時間～降深曲線和下降速率線的形狀特點發現，如果試驗含水層是潛水含水層，則抽水一段時間后存在滯后排水的現象，好象含水層得到了補給使水位下降速度明顯減緩，時間～降深曲線的斜率減小，表現為下降速率線的形狀有一個明顯的下凹。圖1中在抽水一段時間后時間～降深曲線的斜率沒有減小，下降速率線比較平直，可見該含水層不是潛水含水層。

經過對比看出，抽水試驗的時間～降深曲線和下降速率線的形狀特點與承壓含水層的井流狀態判別圖非常相似，因此可以確定試驗含水層的類型為承壓含水層。

2.2 計算含水層參數

根據時間～降深曲線與泰斯標準曲線的配線法原理，采用承壓完整井涌水量計算公式：

式中：s為以固定流量Q抽水時與抽水井距離為r處任一時間的水位降深，m；T為導水系數，m2/d；S為彈性釋水系數；W（u）為井函數，它是一個指數積分函數。u為井函數的自變量，用下式表示：

井函數W（u）可以用一個收斂級數表示：

在Aquifer Test軟件中輸入抽水流量、觀測井數據等，根據時間～降深曲線與泰斯標準曲線的配線法原理，可直接生成導水系數（T）和彈性釋水系數(S)。T的值為154 m2/d，S的值為0.000 63。

3 建設項目地下取水論證實例

3.1 基本概況

菏澤市某熱電廠一期工程用水由地下取水，擬建400 m左右深水井2眼，相距300 m以上，分別以1 080 m3/d的開采量開采。由綜合水文地質圖水文地質剖面圖上量取，含水層厚度M為28 m，以承壓開采井為中心的含水層半徑為10 km，根據附近地區的抽水試驗資料計算出導水系數T為154 m2/d，彈性釋水系數S為0.000 63。計算得深層地下水儲存量為549.5萬m3。經分析深層地下水的儲存量能夠滿足熱電廠抽水需要。

在Aquifer Test軟件中模擬群孔干擾抽水試驗，在影響半徑范圍內，2個鉆孔中同時進行抽水，通過干擾抽水試驗確定水位下降與總涌水量的關系，從而預測一定開采定額下的水位降深值，同時為確定合理的布井方案提供依據。

3.2 模擬兩抽水井干擾下的水位降深狀態

2個抽水井相距300 m，之間設5個虛擬的觀測井，間距為50 m。含水層參數選用以往的計算成果，根據附近地區的抽水試驗資料計算值，選取導水系數 T為 154 m2/d，彈性釋水系數 S=0.000 63，在Aquifer Test軟件各觀測井的試驗結果中人工輸入。生成預置參數后，對各虛擬觀測井人工輸入的參數數值逐一進行鎖定。

根據泰斯公式，各井相互干擾的承壓完整井涌水量計算公式為：

式中：n為抽水井數目；Qi為抽水井i的抽水流量，m3/d；ri為觀測孔距抽水井 i距離，m。

運行模型后，在Aquifer Test軟件中模擬抽水100 d、365 d后的兩抽水井干擾下的水位降深狀態（見圖2）。抽水365 d后動水位降深為12.5 m，小于含水層厚度的1/2，說明深層地下水開采時承壓井動水位降深能夠滿足抽水要求。

3.3 抽水影響半徑

抽水影響半徑公式為：

進行地下取水可靠性分析通常分析計算出的影響半徑是否形成連接漏斗，而在Aquifer Test中可以直觀方便的觀察生成的降深圖上抽水井相互之間是否形成連接漏斗。

4 結語

利用Aquifer Test軟件對含水層抽水試驗數據進行分析，采用配線法（泰斯圖解法）原理計算導水系數、彈性釋水系數。抽水試驗的模擬，預測了一定開采定額下的水位降深值、抽水影響半徑，從而進行取水可靠性分析。說明Aquifer Test軟件在抽水試驗分析及建設項目地下水源取水論證中發揮了較好的作用。