基于AQUIFER TEST軟件修定的水文地質參數計算在承壓水資源量評價中的應用

郭祥旭（黑龍江省第二水文地質工程地質勘察院，哈爾濱150030）

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基于AQUIFER TEST軟件修定的水文地質參數計算在承壓水資源量評價中的應用

郭祥旭
（黑龍江省第二水文地質工程地質勘察院，哈爾濱150030）

摘要：目前針對承壓水的資源量評價，有成熟的計算模型和公式，其計算結果的可靠性基本取決于水文地質參數選取的準確度。本研究以松遼盆地北部某地區為例，針對古近系碎屑巖類孔隙裂隙水進行了資源量的計算評價。求取水文地質參數時，嘗試有效結合穩定流抽水試驗和非穩定流抽水試驗。取兩次參數計算結果的平均值作為最終值，有效提升了水文地質參數的可靠性，為地下水資源量的準確評價打下了堅實的基礎。

關鍵詞：承壓水；穩定流抽水；非穩定流抽水；水文地質參數；計算方法

1　水文地質條件概述

松遼盆地北部某地區古近系碎屑巖類含水層分布廣泛，大多隱伏于第四系含水層之下，由古近系泥巖構成第四系和古近系含水層之間的隔水層［1］。含水層由砂巖構成，含水層粒度成分在垂向上具有自上而下、由細到粗的變化韻律，水平方向上無明顯變化［2］。含水層巖性為灰白、灰綠色含礫細砂巖、中粗砂巖，與灰、灰白色泥巖互層。砂巖為泥質半膠結，易碎。

研究區面積40km2，地貌類型為河谷平原。區內分布有ZK- 1、ZK- 2、ZK- 3、ZK- 4和ZK- 5五口勘探孔。首先依據抽水試驗結果，用曲度法求得n值，再確定Q- S曲線類型，按所確定的曲線類型選擇相應的公式，進行涌水量推斷，本次工作統一推斷降深50m，統一換算管徑300mm，五口勘探孔推斷涌水量分別為98.5 m3/d、219.9m3/d、1 521.4m3/d、1 568.8m3/d和3 300.3m3/d。根據換算后的推斷涌水量進行富水性分區，水量豐富區12.53 km2，水量中等區23km2，水量貧乏區4.47km2。

2　依據單孔抽水試驗恢復水位觀測資料計算參數

2.1計算過程

表1　鉆孔抽水試驗的恢復水位資料Tab.1　Recovery water level data of water drilling pumping test

依據單孔抽水試驗恢復水位觀測資料(表1)，用S- lgt直線法［3］計算導水系數T、導壓系數a及彈性釋水系數、滲透系數K［4］。

導水系數T、導壓系數a計算公式：

式中：T為導水系數（m2/d）；a為導壓系數（m2/d）；Q為涌水量（m3/d）；S0為停泵前水位降深（m）；t1、t2為水位恢復延續時間（min）；s1、s2為t1、t2時刻剩余水位降深（m）；r為抽水井半徑（m）。

彈性釋水系數計算公式：μ*=T/a。

式中：μ*為彈性釋水系數；T為導水系數（m2/d）；a為導壓系數（m2/d）。

滲透系數K計算公式：K=T/M。

式中：K為滲透系數（m/d）；T為導水系數（m2/d）；M為含水層厚度（m）。

2.2計算結果

鉆孔抽水試驗恢復水位資料代入上述計算公式，得到導水系數T、導壓系數a及彈性釋水系數、滲透系數K（表2）。

表2　古近系承壓水參數計算結果Tab.2　Calculation results of paleogene confined water parameter

3　依據單孔抽水試驗非穩定流觀測資料計算參數

3.1計算過程

圖1　泰斯（Theis）理論分析圖（YSZK- 3）Fig.1　Theis theory analysis diagram (YSZK- 3)

圖中：Transmissivity為導水系數，m2/d；Conductivity為滲透系數，m/d；Storativity為彈性釋水系數，無量綱。

本次施工的古近系砂巖孔隙裂隙承壓水井，選擇單孔抽水試驗（ZK- 3）數據，用非穩定流理論計算水文地質參數［5］。使用Waterloo Hydrogeologic公司的AQUIFER TEST軟件，主要確定含水層的滲透系數K、導水系數T及彈性釋水系數S［6］。計算過程見圖1。同樣，根據每口井的抽水數據，其余鉆孔（ZK- 1、ZK- 2、ZK- 4、ZK- 5）含水層參數計算結果見表3所示。

3.2計算結果

表3　AQUIFER TEST參數計算表Tab.3　AQUIFER TEST parameter calculation table

4　水文地質參數可靠性分析

針對古近系碎屑巖類孔隙裂隙水，本研究在求取水文地質參數時，首先依據單孔抽水試驗恢復水位觀測資料，用S- lgt直線法計算導水系數T、導壓系數a及彈性釋水系數S、滲透系數K。然后使用加拿大Waterloo公司的AQUIFER TEST軟件［7］對含水層的滲透系數K、導水系數T、彈性釋水系數S等參數進行驗證計算，見表3，取兩次參數計算結果的平均值作為最終值，有效提升了水文地質參數的可靠性，為地下水資源量的準確計算奠定了良好的基礎。

5　資源量計算與評價

古近系砂巖孔隙裂隙承壓水含水層由粉細砂巖、中粗砂巖層構成，計算區地下水自北西流向南東。

5.1資源量計算

體積儲存量的計算公式：Qr=μ·F·M。式中：Qr為體積儲存量，m3；μ為含水層給水度，無量綱，根據巖性查閱水文地質手冊（1978年版）并結合測井的有效孔隙度確定；F為各亞區面積，m2，據1∶5萬地形圖查得；M為各亞區含水層的平均厚度，m。計算結果見表4所示。

表4　體積儲存量計算成果表Tab.4　Calculation results table of the volume storage

表5　彈性儲存量計算結果表Tab.5　Calculation results table of flexible storage volume

彈性儲存量計算公式：Qt=F·S·H。式中：Qt為彈性儲存量，m3；F為各亞區面積，m2；S為彈性釋水系數，無量綱；H為由含水層頂板算起的壓力水頭高度（m）。承壓水含水層多層疊置，綜合確定其頂板埋深［8］，各亞區取各孔平均值。計算結果見表5所示。

古近系砂巖孔隙裂隙承壓水儲存量為體積儲存量和彈性儲存量之和，即：

Qc=Qr+Qt=3.1×108+1.81×106=3.1181×108 m3。

綜上，研究區古近系砂巖孔隙裂隙承壓水儲存量為3.118×108 m3。

5.2資源量評價

本次研究對象是古近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，為了使計算結果更準確，評價工作更科學，根據含水層的分布特征，將研究區劃分為3個計算亞區（A、B、C）［9］。各項原始參數是根據勘探試驗第一手材料，經過反復核對、驗證，計算求得，取值正確，符合要求。在此基礎上進行水資源量的計算評價，計算結果可靠，可作為規劃、開發利用本區地下水資源，建設水源地的依據［10］。

參考文獻：

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［7］Ramireddygari Sreepathi Reddy.A comprehensive，integraled computer model for basin- wide water resources management( D)，Kansas lJniversity，1998.

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［9］張高鋒，穆建軍，李曉輝.基于抽水試驗的地熱儲層水文地質特性研究［J］.地下水，2009，(05)：114- 116.

［10］張先，周亮.許昌麥嶺水源地可開采量的水均衡法計算［J］.水文地質工程地質，2004，(02)：83- 87.

Application of Hydrogeological Parameters Calculation Based on AQUIFER TEST Software Revision in Confined Water Resources Quantity Evaluation

GUO Xiang-xu
(Heilongjiang Second Hydrogeology Engineering Geological Investigation, Harbin 150030, China)

Abstract:At present, there are mature calculation model and formulas aimed at the resources quantity evaluation of confined water, the reliability of calculating results depends on the accuracy of the selected hydrogeological parameters.Taking the a north region of Songliao basin as example, this paper made resources quantity calculating evaluation of paleogene clastic rocks fissure water.When calculating hydrogeological parameters, it took the effective combination of steady flow pumping test and unsteady flow pumping test.Taking the average of the calculated results of two parameters as the final value can effectively increase the reliability of the hydrogeological parameters and provide a solid foundation to accurate evaluation of groundwater resources quantity.

Key words:Confined water; Steady flow pumping; Unsteady flow pumping; Hydrogeological parameters; Calculation method

中圖分類號：P641.7

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）02-0006-03

收稿日期：2015- 11- 29

作者簡介：郭祥旭(1983- )，男，山東菏澤人，碩士，工程師，主要從事水文地質生產和技術研究。