基于抽水試驗的含漂石卵石地層滲透特性研究

付 博，苗永梅，沈 澤

(中國建筑西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610081)

“5·12”特大地震給震中映秀造成了極大的損失，在國家和社會各界的援助下恢復(fù)重建工作有條不紊地進行。隨著重建的進行，當?shù)鼐用窦案髟▎挝坏娘嬘盟畣栴}成為迫切需要解決的問題。由于該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，可利用的含水層有限，如何在有限的含水層中找到可供飲用的儲量豐富的地下水成為急待解決的問題。

1 工程概況

汶川映秀鎮(zhèn)地處龍門山系和邛崍山系之間，為高山峽谷地區(qū)，地勢西北高東南低，呈傾斜狀。映秀鎮(zhèn)的整個地勢呈羽型槽狀地形，南西高，北東低，境內(nèi)村寨最高海拔1006 m，最低海拔880 m。研究區(qū)域為中低山峽谷地貌，位于漁子溪左側(cè)階地上，漁子溪上下游河床高差在1.5～4.0 m 之間，河谷最低標高為870 m，水力坡度約3%。

本項目試驗地點位于映秀鎮(zhèn)漁子溪橋東側(cè)，原有一口深約40 m，內(nèi)徑0.30 m 的井點。由于多年停抽，加之地震使得井底淤積，實際井深34 m 左右。

2 水文地質(zhì)條件

3 滲透系數(shù)測試

3.1 觀測井設(shè)置

為了較為準確地掌握在抽水條件下，水位降深的情況，在試驗井周邊布置了兩口觀測井，平面位置見圖1，觀測井1與試驗井距離為8 m，觀測井2 與試驗井距離為20 m，同時觀測試驗井與觀測井的水位情況。

3.2 試驗要點

圖1 試驗井及觀測井平面布置

利用取水井和觀測井進行抽水試驗，目的是測定取水井的出水量、確定含水層的滲透系數(shù)、影響半徑等。本次試驗為單井定流量非穩(wěn)定流抽水，分別采用80 t/h、120 t/h及200 t/h 水泵進行抽水，形成三次不同的降深，以測定降深與時間的關(guān)系，同時在出水口位置設(shè)置水表，以核對校準出水量。進行抽水試驗時，開泵后1 min、2 min、3 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、80 min、100 min、120 min 各觀測一次，以后每隔30 min 觀測一次，直到水位穩(wěn)定［1］，每次降深抽水時間為11 d。

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

研究區(qū)域地下水類型為卵石層孔隙潛水，選用直線圖解法［2］利用抽水試驗資料計算其滲透系數(shù)。

式中:T為含水層導(dǎo)水系數(shù)(m2/d);C1為與計量單位有關(guān)的系數(shù)，單位用g·cm·s 國際制時，C1=2.303/(4π)=0.183;Q為抽水井的出水量(m3/d);ΔS為在半對數(shù)值上沿穿過晚期資料的直線在一個對數(shù)周期內(nèi)下降的增加量(m)，即斜率;k為滲透系數(shù)(m/d);h為含水層厚度(m)，抽水井區(qū)域為34.0 m。

3.3.1 80 t/h 水泵抽水試驗

采用80 t/h 水泵，水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)如表1。

表1 80t/h 水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)

此次試驗觀測井降深與試驗井降深相差很小，不作統(tǒng)計計算。試驗井降深與時間關(guān)系單對數(shù)曲線如圖2 所示，根據(jù)直線圖解法利用晚期觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，從圖2可以得出，ΔS=0.253 m，故T=1416.77 m2/d、k=41.67 m/d。

3.3.2 120 t/h 水泵抽水試驗

采用120 t/h 水泵，水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)如表2。

表2 120t/h 水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)

此次試驗井及觀測井降深與時間關(guān)系單對數(shù)曲線如圖3所示，根據(jù)直線圖解法利用晚期觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，從圖3可以得出:

圖3 抽水井降深、時間單對數(shù)曲線(120 t/h 水泵)

①主井(rw=0.15 m)，圖解法得到Δs=0.389 m，故T=1354.86 m2/d、k=39.85 m/d

②1號觀測井(r1=8 m)，圖解法得到Δs=0.371 m，故T=1420.59 m2/d、k=41.78 m/d

③2號觀測井(r2=20 m)，圖解法得到Δs=0.375 m，故T=1405.44 m2/d、k=41.34 m/d

3.3.3 200 t/h 水泵抽水試驗

采用200 t/h 水泵，水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)如表3。

表3 200t/h 水泵抽水試驗基本數(shù)據(jù)

此次試驗試驗井及觀測井降深與時間關(guān)系單對數(shù)曲線如圖4 所示，根據(jù)直線圖解法利用晚期觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，從圖4可以得出:

①主井(rw=0.15 m)，圖解法得到Δs=0.625 m，故T=1405.44 m2/d、k=41.33 m/d

②1號觀測井(r1=8 m)，圖解法得到Δs=0.630 m，故T=1394.28 m2/d、k=41.01 m/d

③2號觀測井(r2=20 m)，圖解法得到Δs=0.635 m，故T=1383.31 m2/d、k=40.69 m/d

圖4 抽水井降深、時間單對數(shù)曲線(200 t/h 水泵)

從80 t/h、120 t/h 及200 t/h 三種類型水泵抽水試驗資料計算的結(jié)果可以看出，所得出的滲透系數(shù)相差較小，綜合考慮各種因素影響，取平均值，計算得出滲透系數(shù)k=41.10 m/d。

4 結(jié)論

通過抽水試驗的方法，結(jié)合分析計算研究得出該區(qū)域卵石層的滲透系數(shù)，結(jié)果是比較合理科學(xué)的，可以用于后續(xù)的研究和水資源開發(fā)，也為該區(qū)域的地下水開采提供了很好的依據(jù)。雖然本文根據(jù)現(xiàn)場試驗方法得到了含漂石卵石層的滲透系數(shù)，后期的供水也證實了本次得出滲透系數(shù)的合理性，但由于地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及地層差異性，只有通過大量的現(xiàn)場試驗，才能更加深入地掌握不同地層滲透系數(shù)的規(guī)律性，為工程建設(shè)及人民群眾生產(chǎn)生活服務(wù)。

［1］房佩賢.專門水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1996

［2］陳崇希.地下水動力學(xué)［M］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1999