珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水勘查設計

何慶鵬 廣東省珠海工程勘察院

珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水勘查設計

何慶鵬 廣東省珠海工程勘察院

通過水文地質(zhì)勘查，判斷含水層的富水性，主要研究由含水層補給的各種地下水露頭的出水量及其動態(tài)變化；查明各含水層水位，確定各含水層的初見水位和穩(wěn)定水位，確定各含水層之間的水力聯(lián)系；測定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，監(jiān)測的內(nèi)容包括：對采用的原始數(shù)據(jù)、計算方法、計算選用的參數(shù)，以及計算結(jié)果的準確性、合理性、可靠性等作出評定。確定群井開采水源地允許開采量；為礦泉水開采設計提供依據(jù)。

1、工程簡介

珠海市灣仔雷公石壁水源地屬于珠海飲用水源保護區(qū)，位于與澳門一河之隔的灣仔雷公石壁山畔，與專供澳門飲用水的竹仙洞水庫、銀坑水庫為同一水源地，目前開發(fā)范圍不到一半，極具開發(fā)價值。珠海永隆飲品有限公司，擬在珠海市灣仔雷公石壁谷篸一帶2.38km2小區(qū)范圍內(nèi)進行飲用天然礦泉水勘查工作，以查明小區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件，對礦泉水井進行動態(tài)監(jiān)測，掌握礦泉水資源天然動態(tài)和開采動態(tài)變化規(guī)律；依據(jù)豐水期、平水期和枯水期的水質(zhì)分析結(jié)果進行評價；根據(jù)水源地群井干擾抽水試驗資料，確定群井開采水源地允許開采量；為礦泉水開采設計提供依據(jù)。

2、水文地質(zhì)勘查的目的與任務

2.1 目的：

在珠海市灣仔雷公石壁谷篸一帶2.38km2小區(qū)范圍內(nèi)尋找和評價可作為天然飲用礦泉水的地下水源，為勘查小區(qū)提供礦泉水找水方向和開采設計規(guī)劃提供依據(jù)，評價抽水對周圍環(huán)境的影響，并為取水工程的設計、地下礦泉水水資源的保護與管理提供一般的水文地質(zhì)資料。

2.2 主要任務：

2.2.1 初步查明小區(qū)范圍內(nèi)地層巖性、構造、地貌等因素對小區(qū)水文地質(zhì)條件的影響，著重分析研究控制地下水的形成、分布的主導因素和條件，劃分含水層、組、帶及地下水的類型，確定具體的開采層位和開采地段；

2.2.2 對小區(qū)內(nèi)主要含水層，特別是基巖裂隙含水層的巖性、厚度、埋深、分布范圍及其空間變化特征等進行研究，通過對地表水及地下水的開采量、蒸發(fā)量等，搜集泉和受季節(jié)影響較大的地下水動態(tài)變化資料，對地下水補給、徑流、儲存、排泄作出評價。

2.2.3 依據(jù)豐水期、平水期和枯水期進行水井抽水采樣，按水質(zhì)分析結(jié)果，對小區(qū)水化學特征作出評價；

2.2.4 計算地下水量，提出允許開采量，評價地下水水質(zhì)；

2.2.5 評價抽水對周圍環(huán)境的影響，確定合理的開采水量和抽水方案；

2.2.6 提出新建礦泉水水源地的建議和水源衛(wèi)生防護措施。

3、水文地質(zhì)勘探工作內(nèi)容

水文地質(zhì)勘查工作內(nèi)容包括：水文地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)（現(xiàn)場）試驗、地下水動態(tài)（長期）觀測、室內(nèi)試驗分析鑒定和室內(nèi)資料整理工作六個部分。

3.1 水文地質(zhì)測繪調(diào)查

3.1.1 收集與熟悉區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的自然地理、地貌、地質(zhì)及水文地質(zhì)資料；

3.1.2 觀察地層的空隙及其含水性，確定含水層和隔水層的巖性結(jié)構、厚度、分布、破碎情況及其變化；

3.1.3 判斷含水層的富水性，主要研究由含水層補給的各種地下水露頭的出水量及其動態(tài)變化；

3.1.4 分析斷裂構造的水文地質(zhì)特征；

3.1.5 觀察地貌、自然地理、地層構造等對地下水補給、運動、排泄的控制情況及主要含水層間的水力聯(lián)系，以及地下水與地表水間的聯(lián)系；

3.1.6 研究區(qū)內(nèi)地下水的化學成分及地下水污染情況；

3.1.7 掌握區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地下水供水或排水設施的工作情況。

雷公石壁谷篸地礦泉水水源地位于珠海市西南側(cè)的灣仔鎮(zhèn)，距區(qū)內(nèi)道路2.5km.小區(qū)由燒豬石、雷公石壁和谷篸地三座山峰及其山脊線與山間谷口組成，地貌類型為山間谷地。谷中林木繁茂，植被發(fā)育，地形地貌保持完好。本次勘查側(cè)重勘查山間谷地地層構造等對地下水補給、運動、排泄的控制情況，研究其中地下水的補徑排條件，地下水位及流量的變化關系。

3.2 水文地質(zhì)勘探

在水文地質(zhì)測繪的基礎上，為進一步查明主要含水層（段）和斷裂構造富水帶等的水文地質(zhì)特征和水文地質(zhì)條件，設計和布置一定數(shù)量的水文地質(zhì)勘探鉆孔，并根據(jù)“以探為主，探采結(jié)合”的原則，可將部分鉆孔建井供后期使用或留做長期觀測孔之用?？辈楣こ滩贾脠D如圖1。

圖1

3.2.1 主要任務：

a.揭露地下水，確定含水層位，并查明含水層（體）的巖性、結(jié)構及埋藏深度，以及含水層和隔水層的上述特征的變化規(guī)律；

b.查明各含水層水位，確定各含水層的初見水位和天然（穩(wěn)定）水位，確定各含水層之間的水力聯(lián)系；

c.測定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)；

d.進行地下水動態(tài)觀測，了解地下水的補排條件，及其動態(tài)變化；

e.采取巖心或巖土樣作巖土的水理性質(zhì)和物理力學性質(zhì)實驗，取水樣作水質(zhì)分析，測水溫；

f.結(jié)合開采地下水，施工勘探生產(chǎn)井。

3.2.2 主要工作內(nèi)容：

a.根據(jù)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地質(zhì)、水文地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場情況，針對場地地質(zhì)條件確定勘探鉆孔數(shù)量、位置和鉆孔深度、口徑等技術參數(shù)及抽水試驗方案；

b.組織鉆機進行鉆進，鉆進過程中進行初檢水位、涌水量等的觀測，采取土樣進行水理性質(zhì)實驗；

c.鉆探施工完畢后，對鉆孔進行清孔工作，以清除孔壁泥漿、巖屑等雜物；

d.根據(jù)鉆探巖心確定含水層（帶），設計和下井管、過濾管進行多孔抽水試驗工作，未抽水孔作為觀測孔，以取得礦泉水儲量、允許降深等可靠的水文地質(zhì)計算參數(shù)；

e.取水樣進行水質(zhì)分析以了解區(qū)內(nèi)礦泉水的化學特征；

f.抽水試驗停止后，進行恢復水位的觀測工作；

g.根據(jù)抽水試驗取得的資料進行礦泉水儲量的計算，確定合理的開采方案、選擇抽水設備和設計安裝設備，確定供水井成井工藝。

根據(jù)珠海永隆飲品有限公司提出的施工技術要求，確定在珠海市灣仔雷公石壁谷篸地一帶2.38km2小區(qū)水源地范圍內(nèi)，布設探采結(jié)合井3～6口；孔深控制在100m；鉆探方案采用：開孔口徑為250mm，本段鉆探深度30m；往下變徑為146mm，本段鉆探深度20m；再往下變徑為127mm和110mm，本段鉆探深度控制在50m。成井方案設計為：井管采用146mm無縫鋼管，井管長度30m（含過濾管），下至完整穩(wěn)定基巖內(nèi)；以下為基巖穩(wěn)定探井。鉆孔柱狀圖與成井結(jié)構如圖2。

3.3 水文地質(zhì)（現(xiàn)場）試驗

水文地質(zhì)試驗以抽水試驗為主，抽水試驗是在實際井孔中進行抽水和觀測，以研究井的涌水量與水位降深的關系及其抽水延續(xù)時間的關系；求得含水層及越流層的水文地質(zhì)參數(shù)；研究降落漏斗的形狀、大小及擴展過程；研究含水層之間及含水層與地表水體之間的水力聯(lián)系；確定含水層（或含水體）邊界位置及性質(zhì)；進行開采或疏干的模擬，以確定井間距、開采降深、合理井徑等設計井群時所需的技術參數(shù)。水源地水文地質(zhì)剖面圖如圖3。

采取多孔穩(wěn)定流抽水試驗，主要工作內(nèi)容：

3.3.1 測量抽水試驗前后的孔深，核查抽水段深度、層位、孔是否坍塌、沉淀和淤塞；

3.3.2 觀測天然水位、動水位及恢復水位，主孔和觀測孔的水位應同時觀測；

3.3.3 觀測流量，流量與水位應同時觀測；

3.3.4 觀測記錄氣溫、水溫；

3.3.5 在抽水試驗過程中，連續(xù)多次采取水樣作化學和細菌分析；

3.3.6 對抽水試驗取得的觀測數(shù)據(jù)進行整理，繪制流量、降深與時間的關系曲線等。

根據(jù)珠海市灣仔雷公石壁谷篸地礦泉水水源地水文地質(zhì)條件，確定采用單孔抽水試驗；抽水試驗層段，應以主要開采礦泉水含水層為目的層；抽水試驗的水位降深，不得大于井內(nèi)水柱高度的1／3，并能保證水質(zhì)達標成分穩(wěn)定條件下的出水能力；抽水穩(wěn)定延續(xù)時間不少于48h；抽水試驗過程中，應連續(xù)多次采取水樣，測定水中礦泉水水質(zhì)界限指標達標成份的含量變化。

3.4 礦泉水動態(tài)觀測

礦泉水動態(tài)觀測主要針對井孔進行一定時期的地下水位、水量、水溫等項目的長期觀測，以評價礦泉水資源，計算有遠景意義的礦泉水動儲量和開采儲量，并對計算地區(qū)的礦泉水資源作出開發(fā)利用的遠景評價。

對礦泉水井進行動態(tài)監(jiān)測，掌握礦泉水資源天然動態(tài)和開采動態(tài)變化規(guī)律。

監(jiān)測的內(nèi)容包括：水位、開采量、溫度和水質(zhì)，可每月觀測2～3次，水源勘查階段要求連續(xù)監(jiān)測一個水文年以上，水質(zhì)每年按豐水期、平水期和枯水期至少監(jiān)測3次。繪制動態(tài)變化曲線圖。

3.5 礦泉水水質(zhì)評價

依據(jù)豐水期、平水期和枯水期的水質(zhì)分析結(jié)果進行評價。飲用天然礦泉水按GB8537-2008規(guī)定，對感官要求、界限指標、限量指標、污染物指標和微生物要求等各項指標進行評價；礦泉水水質(zhì)全分析測試報告，必須有國家級計量認證的兩個以上測試單位的對應分析或外檢數(shù)據(jù)。天然礦泉水水源的水質(zhì)動態(tài)變化，界限指標含量變化不超過30%，水化學類型不得改變。水溫變化不超過±1℃.

3.6 礦泉水允許開采量計算與評價

圖2

圖3

珠海市灣仔雷公石壁谷篸地群井開采的礦泉水水源，根據(jù)水源地水文地質(zhì)條件和干擾抽水試驗資料，建立水文地質(zhì)模型，確定允許開采量。

對采用的原始數(shù)據(jù)、計算方法、計算選用的參數(shù)，以及計算結(jié)果的準確性、合理性、可靠性等作出評定。

根據(jù)天然礦泉水資源開采方案確定在保障水質(zhì)穩(wěn)定條件下的允許開采量，預測礦泉水水源地開采動態(tài)的趨勢，論證礦泉水水源地允許開采量的保障程度。

天然礦泉水資源允許開采量，要求大于400m3/d。

3.7 評價抽水對周圍環(huán)境的影響

抽取礦泉水時，合理開采和管理至關重要，如開采水量過大，開采地段、開采層次和時間上沒有合理的布局和管理，將導致開采量長期大于補給量，造成地下水位持續(xù)和大幅度下降，使周圍土層中含水量減少，浮托力減小，等于增加了附加荷重，使土產(chǎn)生固結(jié)、壓縮，使周圍地面發(fā)生沉降或不均勻沉降。因此，必須進行對周圍環(huán)境的影響評價。

3.7.1 查明工程地質(zhì)情況，包括地層分布，透水性，以及與水體的聯(lián)系和水位變化情況，各層土體的滲透系數(shù)、土體孔隙比、壓縮指標等；

3.7.2 查明周圍地面和地下建筑物的情況，包括這些建筑物的基礎形式，上部結(jié)構，在抽水區(qū)的位置和對差異沉降的適應能力；

3.7.3 確定抽水井的影響范圍，可根據(jù)公式進行計算；

3.7.4 計算抽水后各土層有效應力的增量；

3.7.5 用分層總和法計算周圍地面所產(chǎn)生的理論沉降量；

3.7.6 分析評價抽水對周圍環(huán)境的影響；

3.7.7 確定井群抽水的合理開采量和抽水方案，抽水必然會形成降落漏斗，從而造成周圍地面的沉降，但只要合理開采，可以把這類影響控制在周圍環(huán)境可以承受的范圍之內(nèi)。

為防范抽水對周圍環(huán)境的不良影響，對水源地應統(tǒng)籌兼顧，全面規(guī)劃，合理開采；供水井設計和施工應根據(jù)周圍土層的情況選用合適的濾網(wǎng)、成孔和回填濾料，防止抽水帶走土層中的細顆粒；盡量避免單井大降深抽水，可改用井群抽水，適當放緩降落漏斗線的坡度，坡度越平緩，影響范圍越大，而影響深度越小，使單井抽水對小面積環(huán)境的集中作用分散成井群抽水的大范圍環(huán)境，從而減小產(chǎn)生不均勻沉降的不良影響。

3.8 勘查評價報告編寫

本階段主要是指最終資料整理，野外工作期間的當日資料整理、階段資料整理工作將貫穿于整個礦泉水水文地質(zhì)勘察之中。

3.8.1 在野外工作結(jié)束之后，首先對野外測繪、勘探、試驗、動態(tài)觀測及室內(nèi)試驗等資料進行全面、系統(tǒng)的校核、整理和驗收，及時進行必要的野外補充工作以保證原始資料的全面、可靠及滿足設計和規(guī)范要求；

3.8.2 修改、豐富報告大綱，確定圖件和報告的編制原則；

3.8.3 正式編制圖件和編寫文字報告；勘查評價報告應滿足天然礦泉水資源開發(fā)的基本要求；

3.8.4 按規(guī)定送審報告，根據(jù)評審意見進行修改和補充；

3.8.5 經(jīng)復審通過后正式清繪復制，提交報告，資料歸檔保存。

勘查評價報告編寫內(nèi)容，應符合下列規(guī)定要求：

A1報告編寫提綱

a.前言；

b.礦泉水水源地自然地理條件；

c.礦泉水水源地地質(zhì)水文地質(zhì)條件；

d.礦泉水水源動態(tài)特征；

e.礦泉水水源水質(zhì)評價

f.礦泉水水源允許開采量評價；

g.礦泉水水源地保護區(qū)的建立與劃分；

h.結(jié)論。

A2 附圖、附表要求

A2.1主要附圖

a. 礦泉水水源地區(qū)域地質(zhì)圖（比例尺1：50000～1：200000）；

b. 礦泉水水源地綜合水文地質(zhì)圖（比例尺1：5000～25000）；

c. 礦泉水水源地保護條件圖（圖上應反映礦泉水的出露條件，各級保護區(qū)的界限、范圍，現(xiàn)有污染因素等）；

d. 礦泉水水源動態(tài)曲線圖；

e. 水文地質(zhì)剖面圖；

f. 鉆井剖面及生產(chǎn)井結(jié)構圖。

A2.2主要附表

a. 鉆井抽水試驗成果表；

b. 水質(zhì)全分析成果表；

c. 微生物檢驗成果表；

d. 礦泉水水源動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)表。

[1] GB/T13727-200X.天然礦泉水資源地質(zhì)勘察評價規(guī)范[S]

[2] GB8537-2008.飲用天然礦泉水[S]

[3]廣東省珠海工程勘察院.珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水詳查報告[M].2005年