閩寧鎮地下水水源地水文地質參數計算＊

段曉龍

（寧夏回族自治區水文環境地質調查院，寧夏 銀川 750021）

1 自然地理概況

研究區位于寧夏永寧縣閩寧鎮，地理坐標為E105°49′00″—E106°01′00″，N38°13′00″—N38°23′00″。屬于溫帶大陸性干旱、半干旱氣候，降雨稀少，蒸發強烈。

研究區西鄰賀蘭山，東接沖湖積平原，南抵花布山丘陵區，北至洪積斜平原三關口溝口[1]。在內、外地質營力共同作用下，自西向東依次形成了賀蘭山高中山區、低山丘陵區、洪積斜平原及沖湖積平原多種地貌形態，如圖1所示。山區地勢陡峭溝谷發育，平原區地勢平緩，海拔高度為1 120～2 400 m。賀蘭山區出露寒武系、奧陶系、白堊系及侏羅系地層，花布山山前分布新近系砂巖，洪積斜平原區堆積第四系松散砂礫石[2]。

圖1 研究區地貌分區圖

2 抽水試驗概況

2.1 基本情況

研究區位于賀蘭山東側沖洪積傾斜平原，含水層巖性由礫石、粗砂、細砂夾少量黏砂土構成，屬于單一潛水。抽水試驗主孔MK16深度200 m，井內徑305 mm，水位埋深46.79 m。觀測孔MG19位于MK16正北方35 m處，井深186 m，內徑203 mm，水位埋深46.82 m。抽水試驗場地平面及剖面圖如圖2所示。

圖2 抽水試驗場地平面及剖面圖

2.2 抽水試驗

非穩定流抽水試驗以MK16孔作為抽水主孔，選用125 m3/h潛水泵定流量抽水。抽水時長為10 080 min（7 d），抽水結束后，立即進行水位恢復，水位恢復觀測時長為24 h。抽水及水位恢復過程中，使用Diver水位儀連續觀測水位及水溫數據，流量表同步觀測水量數據[3]。

2.3 試驗結果及分析

降深-時間曲線分布圖如圖3所示，從圖中可以看出，抽水試驗數據基本符合潛水完整井流特征。抽水過程大致分為4個階段：①抽水早期（0～190 min）屬于水位持續下降階段。主孔降深由0 m下降到3.368 m，觀測孔降深到0.746 m。該階段抽水曲線與Theis曲線一致，地下水以彈性釋水為主，水流主要是水平運動。②水位假穩定階段（190～620 min）。主孔水位變幅在3.368～3.363 m，觀測孔水位在0.746～0.742 m間波動。水位下降速度明顯減緩，降深S-時間t曲線斜率減小，明顯偏離Theis曲線，反映出含水層的疏干排水作用。③水位波動下降階段（620～10 080 min），降深S-時間t曲線趨向于Theis曲線。④水位恢復階段。主孔和觀測孔水位迅速回升，在停泵24 h后水位恢復至初始靜水位，反映出含水層滲透性較好、地下水補給能力較強。

圖3 降深-時間曲線分布圖

3 參數計算

3.1 配線法

本次抽水試驗采用潛水完整井非穩定流Boulton模型[4]求解參數，公式如下：

式（1）—式（5）中：T為含水層導水系數，m2/d；Q為抽水井出水量，m3/d；W（μA，μy，r/D）為縱坐標井函數，無量綱；r為觀測孔距抽水井的距離，m；SA為早期的貯水系數，無量綱；μe為水層重力給水度，無量綱；t為計算點抽水時間，d；為配線擬合點橫坐標前、后期井函數，無量綱；k為滲透系數，m/d；h0為含水層平均厚度，m；a為導壓系數，m2/d。

根據觀測孔實測資料繪制log（S）-log（t）曲線，與Boulton潛水完整井流標準曲線[4]進行擬合，選出擬合點求得相應參數，計算結果如表1所示。

表1 Boulton模型參數計算結果一覽表

3.2 Jacob直線圖解法

Jacob直線圖解法[4]計算公式為：

式（6）（7）中：i為降深時間對數曲線S-log（t）直線段斜率。

利用MG19孔抽水觀測數據，繪制觀測孔的S-log（t）曲線，如圖4所示。在S-log（t）曲線上選取一段直線段，求得直線的斜率為0.285，參數計算為

圖4 觀測孔S-log（t）曲線

3.3 水位恢復法

水位恢復法[4]計算公式為：

式（8）中：S′為水位恢復時的剩余降深，m；t為抽水開始累計時間，min；t′為水位恢復累計時間，min。

在單對數紙上，以對數表示的時間log（t/t′）為橫坐標，剩余水位降深S′為縱坐標，繪制觀測孔的剩余水位降深S′﹣log（t/t′）曲線，如圖5所示。聯結直線段求出斜率，并進行參數計算，即：

圖5 觀測孔S′﹣log（t/t′）曲線

3.4 計算結果

經計算，含水層導水系數平均為1 760.95 m2/d，導壓系數為5 945.96 m2/d，滲透系數為19.60 m/d，給水度為0.26，如表2所示。含水層巖性為砂礫石、粗砂夾黏砂土，滲透系數經驗值為10～25 m/d，給水度為0.25～0.35[5]。計算結果與經驗值相符，其數值能代表該地區含水層的滲透性和富水性。

表2 水文地質參數一覽表

4 結論

閩寧水源地位于賀蘭山洪積扇前緣，含水層巖性為砂礫石層，孔隙大滲透性好，屬典型的潛水含水層。抽水試驗曲線符合考慮遲后疏干的博爾頓模型特點。采用博爾頓模型配線法、直線圖解法和水位恢復法計算的滲透系數為17.2～21.12 m/d，平均為19.6 m/d，給水度為0.26。計算結果與經驗值相符，其數值能代表該地區含水層的水文地質特征。