遼中縣濱水新城供水水文地質勘察

王玉濤

(遼寧省水利水電勘測設計院，沈陽110000)

1 工程概況

隨著遼中縣濱水新城建設不斷發展以及城鎮居民的增加，供水規模遠遠滿足不了需要，急需改擴建水廠，增加供水量。按照規劃和設計要求，本次改擴建工程需達到10 000 m3/d的供水需求。

擬取水場地范圍為現水廠門前平行輸電線路一側，場區附近均為農田。地質條件的復雜程度為簡單，為中型供水水源地。

2 勘察方法和工作量布置

2.1 勘探

在場區及周邊布置抽水試驗井2眼，井深分別為50 m、30 m;觀測孔6眼，孔深6～15 m;水文地質勘察孔6個，孔深40～50 m。

2.2 坑探

探坑6個，坑深1.0～2.0 m，方量30 m3，其中試坑滲水試驗6組。

2.3 取樣與試驗

含水層取擾動樣，對上述樣品進行室內試驗，現場做抽水試驗、探坑注水試驗。

2.4 水文及工程地質測繪

進行1:10000水文及工程地質測繪。查明場區地貌形態、地層類型、地質構造、井、泉分布等。

2.5 物探

分別采用地震、電法等不同物探方法，查明場區覆蓋層厚度、隱伏的古河床、地下水位、流向和流速等[1－3]。

3 場地水文地質條件

場地水文地質條件主要包括3個方面:

3.1 地形地貌

場地位于沈陽市遼中縣，遼河一級階地，地貌單一，地形較平坦。地面高程在12.75～13.04 m。場區內及周圍為旱田和水田。

3.2 地層巖性

鉆孔揭露的地層巖性為第四系全新統沖洪積相沉積物，巖性描述如下:

3.2.1 耕植土

雜色，以黏性土為主，含植物根系。

3.2.2 雜填土

雜色，松散，由爐灰渣、碎石、黏性土等組成。

3.2.3 黏土

呈黃褐～灰黑色，稍濕，可塑狀態，具中等壓縮性，含鐵錳質結核及灰色銹斑，切面規則，光滑，無搖振反應，干強度和韌性中等。層厚2.9～6.9 m。場地均有分布。

3.2.4 細砂

呈灰黑色，飽和，中密狀態，分選性好，級配差。本次勘察未穿透該層，最大揭露46.0 m。

3.3 水文地質條件

3.3.1 含水層

區內主要含水層為細砂層，全區均有分布。根據淺層地震反射波勘探和20萬區域地質圖，工程區覆蓋層大約在100 m，其下伏基巖，基巖含水量很少，可視為底部隔水層。

工程區含水層平均厚度約96.0 m，含水層連續穩 定，滲 透 性 較 好[4－6]。 勘 察 期 間 地 下 水 埋深 2.61～3.70 m。

3.3.2 地下水特征

本區地下水類型按埋藏條件劃分，屬第四系孔隙潛水。區內地下水水位的變化主要受大氣降水的影響，每年枯水期地下水位逐漸下降，進入雨季地下水位開始上升，雨季過后地下水位呈現緩慢下降態勢。

地下水排泄方式主要為蒸發排泄和人工開采。根據場地各鉆孔水位標高值和四周井的地下水位標高值，勘察區地下水宏觀上由東北流向西南方向流動。

4 地下水資源評價

地下水資源評價主要包括5個方面:

4.1 抽水試驗

本次水文地質勘察共布置水文地質試驗點2組(垂直和平行附近地下水流向)，利用附近抽水試驗(抽水井W1)資料1組。

本次勘察共進行2組抽水試驗，1組干擾井抽水試驗。

抽水試驗共1次大落程，采用250 QJ 160—17型深井潛水泵，水位測量采用電測水位計，觀測動水位的時間間距為 1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、120 min，以后每隔30 min觀測一次，水位穩定＞4 h后停抽。

在停抽后進行恢復水位觀測，觀測時間間距的順序與開始抽水時間相同。

流量測量采用水表測量與觀測水位同步，水溫測量采用溫度感應計每2 h觀測1 次[7－9]。

各G1、G2和W1抽水試驗數據表見表1～表3。

表1 G1井抽水試驗數據表

表2 G2井抽水試驗數據表

表3 W1井抽水試驗數據表

4.2 水文地質參數

4.2.1 滲透系數

此次抽水試驗考慮地下水在穩定和非穩定兩種狀態下流動，分別采用Darcy和Theis公式求出相對狀態下滲透系數，兩種計算結果的K值取平均值為含水層的滲透系數[10]。

4.2.1.1 G1#抽水井

兩種計算結果的 K值取平均值，得到 K=7.69m/d。，M 為含水層厚度。

2)穩定流計算:井深H=50 m，滲透系數K=

4.2.1.2 G2#抽水井

2)穩定流計算，公式為:H=30 m，K=

兩種計算結果的 K值取平均值，得到 K=10.24m/d。

4.2.2 影響半徑

2#含水層厚度H0=30 m，觀3孔水位降S1=1.9 m，1#水位降 S2=0.75 m，1#到2#的距離 r1=145 m，觀3孔到2#距離r2=50 m。

4.2.3 水文地質參數取值

各水文地質參數取值見表4。

表4 水文地質參數計算結果表

4.3 抽水井出水量的合理性分析

根據《供水管井技術規范》(GB50296—99)中管井的設計出水量可以下式進行允許井壁進水流速復核:

式中:Q為設計出水量，m3/s;Dk為開采段井徑，m，DK=0.500 m;L為過濾器長度，m。取過濾管有效進水長度L=40.0 m;Vj為允許井壁進水流速，m/s)。

允許井壁進水流速宜按下式計算:

式中:K為含水層的滲透系數，K=8.66 m/d;Vj=0.00067 m/s。

因此，單井無干擾條件下井的出水量:

Qmax≤150.89 m3/h，提出單井設計開采量150.0 m3/h。

干擾情況下單井出水量的計算如下:

4.3.1 井間干擾系數計算

根據抽水試驗資料，G1井出水量 Q1為170 m3/h，水位下降S1=8.57 m，對G2井水位影響值為t1=0.54 m。G2井出水量Q1為132 m3/h，水位下降 S1=5.34 m，對 G1井水位影響值為 t2=0.45 m。根據水位削減法計算出水量減少系數a。

兩井不同間距時出水量減少系數按下式計算:

式中:LS為計算兩井間距;L為試驗兩井間距;a為兩井間距145.0 m時的出水量減少系數，取平均值0.075;as為計算兩井不同間距時的出水量減少系數;R為影響半徑，取243.70 m。

不同距離井間干擾系數計算結果見表5。

表5 兩井不同間距時的出水量減少系數

4.3.2 井距設計

根據現場實際情況，考慮出水量減少系數，設計井距為250 m。

4.3.3 井數計算

根據項目需水量為10 000.0 m3/d和單井設計出水量為150.0 m3/h，計算井數為3眼。井深＞80 m。井徑≥500 mm。

4.4 水質評價

4.4.1 生活飲用水水質單項評價

依據中華人民共和國國家標準《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)及遼寧省衛生防疫站控制指標，對取水區域內檢測的色度、嗅和味、混濁度、肉眼可見物、pH、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、揮發酚、硝酸鹽氮、氟化物、氰化物、六價鉻、總大腸菌群、細菌總數、銅、鋅、鉛、鎘、銀、砷、氨氮、亞硝酸鹽氮等27項參數進行評價[11]。

4.4.1.1 感官性狀指標

水溫9～11℃，色度一般≤15°，肉眼可見物和采樣條件有關，混濁度較大。

4.4.1.2 一般化學指標

pH值基本為7.5，屬于弱堿水;鐵、錳、氨氮檢出含量偏大，其他指標均合格。

4.4.1.3 毒理學指標

氟化物、氰化物、砷、六價鉻、鎘、鉛、銀等的檢出含量均合格。

4.4.1.4 細菌學指標

菌落總數符合國家生活飲用水標準。

4.4.2生活飲用水綜合評價

依據實測水質資料，采用生活飲用水質評價參數進行生活飲用水水質好壞或者適宜程度的綜合評價。采用計算公式為:

式中:PI為地下水生活飲用水水質評價指數;Ci為某項成分檢出含量，mg/L;Coi為某項成分生活飲用水水質標準，mg/L;I為1、2、3… n 。

生活飲用水水質分級及命名參照《遼寧省沈陽市環境水文地質調查研究》所提出五級劃分原則及命名，見表6。

表6 生活飲用水水質分級及命名表

根據水質評價表可知，場區地下水僅鐵、錳、氨氮檢出含量超標，n為 3，經計算本水樣的 PI為27.2。

由于鐵、錳超標系本身地質條件所致，非人為因素污染，故排除該兩項指標后對本取水區域水質進行生活飲用水水質評價，PI為1.98，為水質較好。

4.5 環境地質問題

該場地區域含水層細砂很厚，附近有蒲河等充足的補給來源，附近無新水源地和污染源，不會影響周邊自然生態，不會引起地面沉降問題。

為了使地下水合理開發和保護，應做地下水動態監測工作，并按國家有關規定的要求，設置水源衛生防護帶。

5 結論與建議

1)區域地貌單元為斷陷堆積地形－沖積低平原—沼澤化平洼地，抗震設防烈度為7°，設計基本地震加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s。廠區屬北溫帶受季風影響的半濕潤大陸性氣候。

2)水源地地下水類型為第四系孔隙潛水，主要含水層為細砂層，地下水埋深2.61～3.70 m。勘察區地下水流宏觀上由東北流向西南方向。由G1抽水井、G2抽水井和遼中法院抽水井綜合給出該水源地滲透系數為8.66 m/d，影響半徑為243.70 m。

3)根據項目需水量和單井設計出水量，設計布置井數為3眼。設計井距為250 m。井深＞80 m。井徑≥500 mm。

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