遼中縣濱水新城供水水文地質(zhì)勘察

王玉濤

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，沈陽110000)

1 工程概況

隨著遼中縣濱水新城建設(shè)不斷發(fā)展以及城鎮(zhèn)居民的增加，供水規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要，急需改擴(kuò)建水廠，增加供水量。按照規(guī)劃和設(shè)計(jì)要求，本次改擴(kuò)建工程需達(dá)到10 000 m3/d的供水需求。

擬取水場地范圍為現(xiàn)水廠門前平行輸電線路一側(cè)，場區(qū)附近均為農(nóng)田。地質(zhì)條件的復(fù)雜程度為簡單，為中型供水水源地。

2 勘察方法和工作量布置

2.1 勘探

在場區(qū)及周邊布置抽水試驗(yàn)井2眼，井深分別為50 m、30 m;觀測孔6眼，孔深6～15 m;水文地質(zhì)勘察孔6個(gè)，孔深40～50 m。

2.2 坑探

探坑6個(gè)，坑深1.0～2.0 m，方量30 m3，其中試坑滲水試驗(yàn)6組。

2.3 取樣與試驗(yàn)

含水層取擾動(dòng)樣，對(duì)上述樣品進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，現(xiàn)場做抽水試驗(yàn)、探坑注水試驗(yàn)。

2.4 水文及工程地質(zhì)測繪

進(jìn)行1:10000水文及工程地質(zhì)測繪。查明場區(qū)地貌形態(tài)、地層類型、地質(zhì)構(gòu)造、井、泉分布等。

2.5 物探

分別采用地震、電法等不同物探方法，查明場區(qū)覆蓋層厚度、隱伏的古河床、地下水位、流向和流速等[1－3]。

3 場地水文地質(zhì)條件

場地水文地質(zhì)條件主要包括3個(gè)方面:

3.1 地形地貌

場地位于沈陽市遼中縣，遼河一級(jí)階地，地貌單一，地形較平坦。地面高程在12.75～13.04 m。場區(qū)內(nèi)及周圍為旱田和水田。

3.2 地層巖性

鉆孔揭露的地層巖性為第四系全新統(tǒng)沖洪積相沉積物，巖性描述如下:

3.2.1 耕植土

雜色，以黏性土為主，含植物根系。

3.2.2 雜填土

雜色，松散，由爐灰渣、碎石、黏性土等組成。

3.2.3 黏土

呈黃褐～灰黑色，稍濕，可塑狀態(tài)，具中等壓縮性，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及灰色銹斑，切面規(guī)則，光滑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度和韌性中等。層厚2.9～6.9 m。場地均有分布。

3.2.4 細(xì)砂

呈灰黑色，飽和，中密狀態(tài)，分選性好，級(jí)配差。本次勘察未穿透該層，最大揭露46.0 m。

3.3 水文地質(zhì)條件

3.3.1 含水層

區(qū)內(nèi)主要含水層為細(xì)砂層，全區(qū)均有分布。根據(jù)淺層地震反射波勘探和20萬區(qū)域地質(zhì)圖，工程區(qū)覆蓋層大約在100 m，其下伏基巖，基巖含水量很少，可視為底部隔水層。

工程區(qū)含水層平均厚度約96.0 m，含水層連續(xù)穩(wěn) 定，滲 透 性 較 好[4－6]。 勘 察 期 間 地 下 水 埋深 2.61～3.70 m。

3.3.2 地下水特征

本區(qū)地下水類型按埋藏條件劃分，屬第四系孔隙潛水。區(qū)內(nèi)地下水水位的變化主要受大氣降水的影響，每年枯水期地下水位逐漸下降，進(jìn)入雨季地下水位開始上升，雨季過后地下水位呈現(xiàn)緩慢下降態(tài)勢。

地下水排泄方式主要為蒸發(fā)排泄和人工開采。根據(jù)場地各鉆孔水位標(biāo)高值和四周井的地下水位標(biāo)高值，勘察區(qū)地下水宏觀上由東北流向西南方向流動(dòng)。

4 地下水資源評(píng)價(jià)

地下水資源評(píng)價(jià)主要包括5個(gè)方面:

4.1 抽水試驗(yàn)

本次水文地質(zhì)勘察共布置水文地質(zhì)試驗(yàn)點(diǎn)2組(垂直和平行附近地下水流向)，利用附近抽水試驗(yàn)(抽水井W1)資料1組。

本次勘察共進(jìn)行2組抽水試驗(yàn)，1組干擾井抽水試驗(yàn)。

抽水試驗(yàn)共1次大落程，采用250 QJ 160—17型深井潛水泵，水位測量采用電測水位計(jì)，觀測動(dòng)水位的時(shí)間間距為 1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、120 min，以后每隔30 min觀測一次，水位穩(wěn)定＞4 h后停抽。

在停抽后進(jìn)行恢復(fù)水位觀測，觀測時(shí)間間距的順序與開始抽水時(shí)間相同。

流量測量采用水表測量與觀測水位同步，水溫測量采用溫度感應(yīng)計(jì)每2 h觀測1 次[7－9]。

各G1、G2和W1抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表見表1～表3。

表1 G1井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 G2井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表3 W1井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4.2 水文地質(zhì)參數(shù)

4.2.1 滲透系數(shù)

此次抽水試驗(yàn)考慮地下水在穩(wěn)定和非穩(wěn)定兩種狀態(tài)下流動(dòng)，分別采用Darcy和Theis公式求出相對(duì)狀態(tài)下滲透系數(shù)，兩種計(jì)算結(jié)果的K值取平均值為含水層的滲透系數(shù)[10]。

4.2.1.1 G1#抽水井

兩種計(jì)算結(jié)果的 K值取平均值，得到 K=7.69m/d。，M 為含水層厚度。

2)穩(wěn)定流計(jì)算:井深H=50 m，滲透系數(shù)K=

4.2.1.2 G2#抽水井

2)穩(wěn)定流計(jì)算，公式為:H=30 m，K=

兩種計(jì)算結(jié)果的 K值取平均值，得到 K=10.24m/d。

4.2.2 影響半徑

2#含水層厚度H0=30 m，觀3孔水位降S1=1.9 m，1#水位降 S2=0.75 m，1#到2#的距離 r1=145 m，觀3孔到2#距離r2=50 m。

4.2.3 水文地質(zhì)參數(shù)取值

各水文地質(zhì)參數(shù)取值見表4。

表4 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

4.3 抽水井出水量的合理性分析

根據(jù)《供水管井技術(shù)規(guī)范》(GB50296—99)中管井的設(shè)計(jì)出水量可以下式進(jìn)行允許井壁進(jìn)水流速復(fù)核:

式中:Q為設(shè)計(jì)出水量，m3/s;Dk為開采段井徑，m，DK=0.500 m;L為過濾器長度，m。取過濾管有效進(jìn)水長度L=40.0 m;Vj為允許井壁進(jìn)水流速，m/s)。

允許井壁進(jìn)水流速宜按下式計(jì)算:

式中:K為含水層的滲透系數(shù)，K=8.66 m/d;Vj=0.00067 m/s。

因此，單井無干擾條件下井的出水量:

Qmax≤150.89 m3/h，提出單井設(shè)計(jì)開采量150.0 m3/h。

干擾情況下單井出水量的計(jì)算如下:

4.3.1 井間干擾系數(shù)計(jì)算

根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，G1井出水量 Q1為170 m3/h，水位下降S1=8.57 m，對(duì)G2井水位影響值為t1=0.54 m。G2井出水量Q1為132 m3/h，水位下降 S1=5.34 m，對(duì) G1井水位影響值為 t2=0.45 m。根據(jù)水位削減法計(jì)算出水量減少系數(shù)a。

兩井不同間距時(shí)出水量減少系數(shù)按下式計(jì)算:

式中:LS為計(jì)算兩井間距;L為試驗(yàn)兩井間距;a為兩井間距145.0 m時(shí)的出水量減少系數(shù)，取平均值0.075;as為計(jì)算兩井不同間距時(shí)的出水量減少系數(shù);R為影響半徑，取243.70 m。

不同距離井間干擾系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 兩井不同間距時(shí)的出水量減少系數(shù)

4.3.2 井距設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮出水量減少系數(shù)，設(shè)計(jì)井距為250 m。

4.3.3 井?dāng)?shù)計(jì)算

根據(jù)項(xiàng)目需水量為10 000.0 m3/d和單井設(shè)計(jì)出水量為150.0 m3/h，計(jì)算井?dāng)?shù)為3眼。井深＞80 m。井徑≥500 mm。

4.4 水質(zhì)評(píng)價(jià)

4.4.1 生活飲用水水質(zhì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)及遼寧省衛(wèi)生防疫站控制指標(biāo)，對(duì)取水區(qū)域內(nèi)檢測的色度、嗅和味、混濁度、肉眼可見物、pH、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、揮發(fā)酚、硝酸鹽氮、氟化物、氰化物、六價(jià)鉻、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)、銅、鋅、鉛、鎘、銀、砷、氨氮、亞硝酸鹽氮等27項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]。

4.4.1.1 感官性狀指標(biāo)

水溫9～11℃，色度一般≤15°，肉眼可見物和采樣條件有關(guān)，混濁度較大。

4.4.1.2 一般化學(xué)指標(biāo)

pH值基本為7.5，屬于弱堿水;鐵、錳、氨氮檢出含量偏大，其他指標(biāo)均合格。

4.4.1.3 毒理學(xué)指標(biāo)

氟化物、氰化物、砷、六價(jià)鉻、鎘、鉛、銀等的檢出含量均合格。

4.4.1.4 細(xì)菌學(xué)指標(biāo)

菌落總數(shù)符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

4.4.2生活飲用水綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)實(shí)測水質(zhì)資料，采用生活飲用水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行生活飲用水水質(zhì)好壞或者適宜程度的綜合評(píng)價(jià)。采用計(jì)算公式為:

式中:PI為地下水生活飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)指數(shù);Ci為某項(xiàng)成分檢出含量，mg/L;Coi為某項(xiàng)成分生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，mg/L;I為1、2、3… n 。

生活飲用水水質(zhì)分級(jí)及命名參照《遼寧省沈陽市環(huán)境水文地質(zhì)調(diào)查研究》所提出五級(jí)劃分原則及命名，見表6。

表6 生活飲用水水質(zhì)分級(jí)及命名表

根據(jù)水質(zhì)評(píng)價(jià)表可知，場區(qū)地下水僅鐵、錳、氨氮檢出含量超標(biāo)，n為 3，經(jīng)計(jì)算本水樣的 PI為27.2。

由于鐵、錳超標(biāo)系本身地質(zhì)條件所致，非人為因素污染，故排除該兩項(xiàng)指標(biāo)后對(duì)本取水區(qū)域水質(zhì)進(jìn)行生活飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)，PI為1.98，為水質(zhì)較好。

4.5 環(huán)境地質(zhì)問題

該場地區(qū)域含水層細(xì)砂很厚，附近有蒲河等充足的補(bǔ)給來源，附近無新水源地和污染源，不會(huì)影響周邊自然生態(tài)，不會(huì)引起地面沉降問題。

為了使地下水合理開發(fā)和保護(hù)，應(yīng)做地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測工作，并按國家有關(guān)規(guī)定的要求，設(shè)置水源衛(wèi)生防護(hù)帶。

5 結(jié)論與建議

1)區(qū)域地貌單元為斷陷堆積地形－沖積低平原—沼澤化平洼地，抗震設(shè)防烈度為7°，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。廠區(qū)屬北溫帶受季風(fēng)影響的半濕潤大陸性氣候。

2)水源地地下水類型為第四系孔隙潛水，主要含水層為細(xì)砂層，地下水埋深2.61～3.70 m。勘察區(qū)地下水流宏觀上由東北流向西南方向。由G1抽水井、G2抽水井和遼中法院抽水井綜合給出該水源地滲透系數(shù)為8.66 m/d，影響半徑為243.70 m。

3)根據(jù)項(xiàng)目需水量和單井設(shè)計(jì)出水量，設(shè)計(jì)布置井?dāng)?shù)為3眼。設(shè)計(jì)井距為250 m。井深＞80 m。井徑≥500 mm。

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