開采性抽水試驗方法評價水源地允許開采量

賀海松 祁澤學 黃亞玲 李 云

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007； 2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007； 3.合陽縣建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，陜西 合陽 715300)

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開采性抽水試驗方法評價水源地允許開采量

賀海松1，2祁澤學1，2黃亞玲3李 云1，2

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007； 2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007； 3.合陽縣建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，陜西 合陽 715300)

為充分利用和開發(fā)大柴旦地區(qū)豐富的鹽類礦產(chǎn)資源，在塔塔棱河沖洪積扇勘探一水源地，通過開采性抽水試驗方法，計算了地下水允許開采量，并揭示了含水層的特征，獲得了較為精確的水文地質(zhì)參數(shù)。

開采性抽水試驗，水源地，地下水，開采量

1 評價區(qū)水文地質(zhì)條件

勘探區(qū)為柴達木盆地的重要組成部分，東北側(cè)為柴達木北山和庫爾雷克山，南側(cè)為綠梁山余脈，呈東西向橫亙于沖洪積扇下游，東端掩蓋在沖洪積扇之下，構(gòu)成相對隔水邊界；北側(cè)與大頭羊洪積扇接壤，從地貌上看二者之間在洪積扇上游分界線相對較明顯，但至中下游兩洪積扇基本上連為一體，界線已不明顯。

根據(jù)鉆孔揭露，其內(nèi)沉積了巨厚的第四系松散堆積物，由中、上更新統(tǒng)的礫、卵石層、泥質(zhì)礫卵石層和上更新統(tǒng)的沖洪積卵石、礫石層，構(gòu)成了本區(qū)地下水的主要含水層，是地下水賦存的良好介質(zhì)和空間場所。三者之間巖性呈漸變性，無明顯的隔水層，具有良好水力聯(lián)系，含水層在垂直方向上是均質(zhì)的。總的規(guī)律是：在橫向上，沖洪積扇北翼，現(xiàn)代河床、古河床透水性好，地下水水量豐富；沖洪積扇南側(cè)靠近邊界地帶，透水性逐漸減弱，富水性變差；在縱向上，從后緣到前緣由于含水層顆粒變細，透水性逐步變?nèi)酰芯壍囟嗡孔顬樨S富，后緣次之，前緣最弱[1]。

2 井群布設(shè)

參考該地區(qū)前人水源地井群布設(shè)方案，結(jié)合具體的水文地質(zhì)條件，擬建水源地布設(shè)10眼大口徑探采結(jié)合孔組成5個井組。垂直塔塔棱河河谷布設(shè)三排開采井，井間距為500 m，梅花狀布設(shè)井群(見圖1)。JK1井徑為550 mm，井深度為150 m，下入325 mm的纏絲球墨鑄鐵濾水管、套管和沉淀管，濾水管放置同深，長度48 m，井壁與井管之間填入直徑為1 cm～2 cm的礫料，礫料填至含水層以上后用水泥砂漿封至井口，下入300QJ230-60/3型深井潛水泵；JK2開采井井徑為750 mm，井深度為120 m，下入377 mm的纏絲球墨鑄鐵濾水管、套管和沉淀管，濾水管放置同深，長度48 m，井壁與井管之間填入直徑為1 cm～2 cm的礫料，礫料填至含水層以上后用水泥砂漿封至井口，下入300QJ320-56/2型深井潛水泵；JK3～JK10開采井井徑為750 mm，井深度為120 m～150 m，下入377 mm的纏絲球墨鑄鐵濾水管、套管和沉淀管，濾水管放置同深，長度48 m～60 m，井壁與井管之間填入直徑為1 cm～2 cm的礫料，礫料填至含水層以上后用水泥砂漿封至井口，各井組中分別下入300QJ230-60/3,300QJ320-56/2型深井潛水泵。

擬建水源解決了大柴旦飲馬峽工業(yè)園區(qū)迫切的生活及工業(yè)供水需求，采用開采性抽水試驗法評價該水源的允許開采量，評價并提交B級地下水允許開采量5.0×104m3/d。

3 開采性抽水試驗

3.1 試驗過程

開采性抽水試驗于3月15日14時～4月15日14時進行。布設(shè)21個觀測點組成動態(tài)觀測網(wǎng)，將區(qū)域已調(diào)查到的機、民井與所布設(shè)的觀測孔相結(jié)合組成地下水水位統(tǒng)測點。抽水試驗劃分為三個階段即抽水前統(tǒng)測階段、抽水試驗階段和水位恢復階段。

1)抽水前統(tǒng)測階段。抽水前共進行為期3 d的區(qū)域地下水位觀測，觀測結(jié)果為：枯水期天然狀態(tài)下，地下水位處于緩慢下降階段。統(tǒng)測地下水位的同時在廠區(qū)內(nèi)每天8次觀測場區(qū)地下水位的日變幅，以便獲取抽水試驗過程中的地下水天然變幅。觀測地下水位的同時對塔塔棱河流量亦進行定期觀測，獲取河水滲漏量。

2)抽水試驗階段。抽水試驗共分S1，S2，S3三個落程，其中S1，S2落程不涉及水位恢復。抽水試驗開始后對廠區(qū)觀測孔按照水文地質(zhì)手冊要求，開始抽水后的第1，2，3，4，6，8，10，15，20，25，30，40，50，60，80，100，120 min各觀測一次，之后觀測頻率為30 min或60 min一次；場區(qū)外圍觀測點觀測頻率為每隔4 h一次。用Diver結(jié)合電測繩觀測水位，精度為毫米。抽水試驗的出水量采用堰箱觀測，觀測頻率為每小時一次，抽水過程共持續(xù)15 d[2]。

3)水位恢復階段。第三個落程S3停泵開始水位恢復試驗。關(guān)泵后按照抽水實驗時的觀測頻率進行水位觀測，當距離抽水孔最遠處敏感觀測孔水位穩(wěn)定后表明水位已完完全全恢復結(jié)束，整個過程共15 d，整個過程形成系統(tǒng)技術(shù)資料。

3.2 試驗結(jié)果

抽水試驗S1落程，依次開啟JK3～JK6四眼抽水井進行第一個落程的抽水試驗，當最遠處敏感觀測孔水位穩(wěn)定時四眼主孔總出水量達1.8×104m3/d，為設(shè)計出水量的36.4%，抽水試驗共經(jīng)歷168 h。穩(wěn)定后主孔水位降深2.76 m～8.05 m，中心觀測孔水位降0.77 m，場區(qū)觀測孔水位降在0.14 m～0.77 m。

S1進行的同時開啟JK7～JK10四臺泵進行S2落程，當降深不再發(fā)生變化時總出水量為3.8×104m3/d,占總設(shè)計水量的75.4%。此時各抽水井的降深在2.22～8.04之間，場地中心水位降深1.54 m，外圍降深0.45 m～1.54 m。S1，S2持續(xù)進行的同時增加JK1，JK2兩臺泵抽水，此時總出水量5.2×104m3/d，已超過設(shè)計出水量，且滿足規(guī)范要求的穩(wěn)定持續(xù)時間，故而擬建水源地開采設(shè)計所需5.0×104m3/d的開采量是有保障的。抽水試驗結(jié)束停泵后開始恢復水位[3]，水位恢復試驗共進行了360 h。水位恢復階段場區(qū)水位由急劇上升逐漸向緩慢上升過渡，最后區(qū)域穩(wěn)定。至此完成抽水試驗整個過程。

4 評價允許開采量

擬建水源地S1落程穩(wěn)定時出水量為1.8×104m3/d；S2落程穩(wěn)定時總出水量3.8×104m3/d，達到目標所需的75.45%,第二階段比第一階段增加1.95×104m3/d，且很快穩(wěn)定，S3落程進行穩(wěn)定時總出水量已達5.2×104m3/d，且相對于S2落程水位幾乎無變化。僅僅隨著區(qū)域地下水天然變幅有所起伏，由此表明此時擬建水源地區(qū)域內(nèi)地下水已形成新的動態(tài)平衡，故而水位在允許降深范圍內(nèi)，以此抽水量開采是有保證的[4]，評價該水源地的允許開采量為5.0×104m3/d。

[1] 青海省地質(zhì)局區(qū)測一隊.大柴旦幅地質(zhì)調(diào)查報告[Z].1979.

[2] 韓再生.《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》GB 50027—2001對地下水數(shù)值法計算的技術(shù)要求[J].工程建設(shè)標準化,2001(6):23-26.

[3] 汪生斌,劉振英.青海省大柴旦行委鹽化工業(yè)園供水塔塔棱河水源地水文地質(zhì)勘探報告[D].北京：中國地質(zhì)大學，2010.

[4] 薛禹群.地下水動力學[M].北京：地質(zhì)出版社，1988.

Evaluation on water source allowable exploitation quantity using exploitation pumping test method

He Haisong1,2Qi Zexue1,2Huang Yaling3Li Yun1,2

(1.QinghaiEnvironmentalGeologicalExplorationBureau,Xining810007,China; 2.QinghaiEnvironmentalGeologicalKeyLaboratory,Xining810007,China; 3.HeyangConstructionEngineeringQualityandSafetySupervisionStation,Heyang715300,China)

In order to full utilization and development of rich salt geology resources in Qaidam area, this paper explored a water source in Tataling river alluvial-proluvial fan, through the exploitation pumping test method, calculated the groundwater allowable exploitation quantity, and revealed the characteristics of aquifer, gained the accurately hydrology geology parameters.

exploitation pumping test, water source, groundwater, exploitation quantity

1009-6825(2017)09-0085-02

2017-01-16

賀海松(1989- )，男，工程師

P624

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