長(zhǎng)慶橋深層承壓水水文地質(zhì)參數(shù)的求取實(shí)踐

尹念文，劉心彪

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州 730050)

隴東盆地是鄂爾多斯盆地的組成部分，位于鄂爾多斯盆地西南緣，是甘肅省重要的能源化工開發(fā)基地，水資源短缺問(wèn)題已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，對(duì)隴東盆地地下水的勘查和研究工作一直在逐步深入開展。筆者就目前最新的生產(chǎn)科研成果，對(duì)長(zhǎng)慶橋深層承壓水宜君－洛河組水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，為隴東盆地深層承壓水地下水資源的評(píng)價(jià)求取必要參數(shù)。

1 水文地質(zhì)條件及邊界條件概化

隴東盆地白堊系地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要有:大氣降水面狀垂向入滲補(bǔ)給、地表水條帶狀垂向補(bǔ)給、地下水的側(cè)向補(bǔ)給三種方式。長(zhǎng)慶橋白堊系承壓水宜君－洛河組地下水的補(bǔ)給主要為地下水側(cè)向補(bǔ)給［1］。

隴東白堊系盆地地下水系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，但白堊系地下水總的徑流特征是:以順層水平徑流為主，徑流的方向總體上是由東部子午嶺、北部的白于山、西部的六盤山等地表水分水嶺指向盆地中部的馬蓮河谷地［1］(圖1)。長(zhǎng)慶橋白堊系宜君－洛河組承壓水是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的含水層段，上覆白堊系環(huán)河－華池組承壓地下水，這兩層承壓水之間基本不直接補(bǔ)給和排泄，本區(qū)大氣降水直接滲流補(bǔ)給宜君－洛河組的水量也不存在，在評(píng)價(jià)計(jì)算中可以忽略不計(jì);在開采條件下，相對(duì)于開采井而言，宜君 －洛河組可視為無(wú)限含水層，四周均可補(bǔ)給;南東邊界為地下水側(cè)向流出邊界。

圖1 白堊系各含水層地下水流場(chǎng)圖(劉心彪)

2 鉆探及抽水試驗(yàn)

2.1 鉆探

長(zhǎng)慶橋?qū)嵤┑叵滤碧姐@孔2眼，勘探目的層為白堊系宜君－洛河組含水層，均為完整井，對(duì)目的層以上層段均進(jìn)行了固井止水工藝。揭露含水層情況如下表1。

表1 長(zhǎng)慶橋勘探孔揭露含水層情況

2.2 抽水試驗(yàn)

勘查工作中完成抽水試驗(yàn)工作:Q1、Q2號(hào)鉆孔分別作為主孔，并帶有1個(gè)觀測(cè)孔，主孔與觀測(cè)孔距離為492.39 m。抽水試驗(yàn)結(jié)果如下表2。

表2 長(zhǎng)慶橋勘探孔抽水情況

3 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

本次利用無(wú)越流非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求取滲透系數(shù)(K)和彈性釋水系數(shù)(s)。

3.1 降深 －時(shí)間(s－lgt)直線圖解法［2］

根據(jù)同一觀測(cè)孔不同時(shí)間的降深資料在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上作關(guān)系曲線(圖2)，取其后期直線段斜率 i(一個(gè)對(duì)數(shù)周期內(nèi)水位的下降值)和直線段在時(shí)間軸上截距 t0，用公式(1)、(2)求出 T、μ*，再用公式(3)求出 K(表 3)。

式中:T為導(dǎo)水系數(shù)(m2/d);Q為抽水量(m3/d);μ*為彈性失水系數(shù)(無(wú)綱量);i、t0為計(jì)算直線斜率、截距;

表3 直線圖解法水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

3.2 水位恢復(fù)法［3］

抽水孔以定流量Q抽水停止，水位恢復(fù)過(guò)程可等同認(rèn)為

由此可見，不同時(shí)刻t與對(duì)應(yīng)的水位恢復(fù)高度S(從停抽時(shí)刻的穩(wěn)定水位S0算起)，在半對(duì)數(shù)紙上成直線，其斜率(一個(gè)對(duì)數(shù)周期內(nèi)水位的下降值)i=0.183 Q/T，由此得到

T=0.183Q/i (5)

取t1時(shí)刻為S－lgt直線段的起點(diǎn)，則t1時(shí)刻水位恢復(fù)高度 ΔS1為:從停抽時(shí)刻起，有一個(gè)流量為Q的注水井開始工作，其水位回升適用泰斯公式。

當(dāng) t≥5 r2/a時(shí)，

當(dāng)t=t2時(shí)，以t1為起點(diǎn)，t2時(shí)刻水位恢復(fù)高度為:

聯(lián)解式(6)、(7)，得:

利用抽水試驗(yàn)的水位恢復(fù)資料，在半對(duì)數(shù)紙上點(diǎn)繪水位恢復(fù)高度 S與對(duì)應(yīng)時(shí)刻 t關(guān)系圖(圖3)，按公式(5)、(8)、(9)、(3)計(jì)算得到各水文地質(zhì)參數(shù)值見表4。

圖2 直線圖解法計(jì)算圖

圖3 水位恢復(fù)法計(jì)算圖

表4 水位恢復(fù)法水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

4 水文地質(zhì)參數(shù)可靠析分性

綜上，采用觀測(cè)孔非穩(wěn)定流的二種計(jì)算方法，得出滲透系數(shù)值在 0.83～1.11 m/d之間，按平均值確定為 0.96 m/d;彈性釋水系數(shù) s值在 1.93×10－4－3.01 ×10－4之間，按平均值確定為2.48×10－4?？梢钥闯鲇?jì)算出的結(jié)果都非常接近，從而說(shuō)明抽水試驗(yàn)過(guò)程成功，計(jì)算公式選擇合理，得出的水文地質(zhì)參數(shù)真實(shí)可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)隴東盆地長(zhǎng)慶橋深層承壓水水文地質(zhì)勘探，采用非穩(wěn)定流大型抽水試驗(yàn)資料，對(duì)長(zhǎng)慶橋深層承壓水水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，以明確長(zhǎng)慶橋深層承壓水的滲透系數(shù)、彈性釋水系數(shù)等重要水文地質(zhì)參數(shù)，并分析其可靠性。為隴東盆地深層承壓水地下水資源的評(píng)價(jià)求取必要參數(shù)，對(duì)經(jīng)后隴東盆地的深層地下水勘查工作具有示范作用。

致謝:本次計(jì)算是隴東盆地深層承壓水地下水第一次帶有觀測(cè)孔抽水試驗(yàn)的水文參數(shù)計(jì)算，參數(shù)的準(zhǔn)確求取，資料來(lái)源于甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院趙成、郭富赟組織實(shí)施的鄂爾多斯盆地甘肅能源基地地下水勘查項(xiàng)目，以及項(xiàng)目組成員的團(tuán)結(jié)協(xié)力，在此表示真誠(chéng)感謝!