抽水試驗在確定水文地質(zhì)參數(shù)中的應(yīng)用

李秉偉

（遼寧省北票市水資源辦公室，遼寧北票122100）

抽水試驗在確定水文地質(zhì)參數(shù)中的應(yīng)用

李秉偉

（遼寧省北票市水資源辦公室，遼寧北票122100）

本文以北票市金祿礦業(yè)有限公司取水井抽水試驗為例，介紹利用抽水試驗確定涌水量Q及滲透系數(shù)K值、影響半徑R值的工作方法，。

抽水試驗；水文地質(zhì)；參數(shù)確定

1 項目概況

北票市金祿礦業(yè)有限公司現(xiàn)有地下水取水井3眼，其中有1眼50 m基巖深井和1眼深25.1 m沉圈大口井位于東官河?xùn)|岸，2眼井相距140 m，串聯(lián)供水；另1眼深19 m沉圈大口井位于東官河西岸，枯水季節(jié)東岸2眼取水井水量不足時啟用，補充生產(chǎn)用水。

根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要，北票市金祿礦業(yè)有限公司擬新增年設(shè)計生產(chǎn)5萬t的鐵礦石加工磁選鐵精粉項目，設(shè)計生產(chǎn)期300 d，年需水量15萬m3，日用水500 m3。取水水源為地下水，采用沉圈大口井、基巖深井2眼自備井同時取水。為驗證查明其是否能夠保障企業(yè)正常生產(chǎn)用水以及對周邊地下水環(huán)境的影響，對其進(jìn)行抽水試驗工作，確定涌水量Q及滲透系數(shù)K值、影響半徑R值，為企業(yè)取水許可的審批提供技術(shù)依據(jù)。

2 項目區(qū)區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

2.1 地層與巖性

第四系地層：分析區(qū)內(nèi)的地形、地貌，主要為低山丘陵及其相間的河谷平地，這種地貌形態(tài)嚴(yán)格控制了堆積物的分布規(guī)律，即低山丘陵鞍部及鈄坡上為殘積或殘坡積物，山前、山麓地帶為坡洪積物。河谷兩側(cè)為沖積或沖洪積物。

2.2 含水層的分布規(guī)律及其特征

分析區(qū)內(nèi)含水層分布及其特征嚴(yán)格受地形、地貌、巖性構(gòu)造等因素的控制。依據(jù)前人鉆探資料和此次抽水實驗成果分析，將分析、論證區(qū)含水層分為3種類型：

1）強富水的河谷階地漫灘砂礫石含水層

主要分布在山咀至小巴溝一帶，沿東官河兩岸呈條帶狀展布。含水層主要為沖積砂礫石、卵石層。透水性好，厚5～10 m。水位埋深14～15 m。根據(jù)以往鉆孔抽水實驗，涌水量30～50 m3/h。

2）中等富水的山前洪積扇裙亞粘土砂礫石含水層

主要分布在小巴溝村西、北、西倉、山咀一帶，含水層厚度變化大，由后緣至前緣覆蓋厚度由薄逐漸變厚，一般厚10～20 m。水位埋深15～17 m，涌水量10～20 m3/h。

3）弱富水的太古界變質(zhì)巖含水巖系

主要出露在山咀至小巴溝一帶，為太古界變質(zhì)巖，變質(zhì)、風(fēng)化作用強烈，巖石表層風(fēng)化破碎，裂隙發(fā)育，涌水量5～10 m3/h。

2.3 地下水的形成及補給來源

區(qū)內(nèi)地下水的形成主要受降雨、地形、地貌、含水層厚度的控制。地下水的來源主要依靠大氣降雨入滲補給形成地下水。

河谷兩岸是低山丘陵區(qū)，由于植被不發(fā)育，巖石差異性大，地形坡度陡，大氣降雨只能沿風(fēng)化裂隙入滲形成地下水，入滲補給能力有限。

山前扇裙發(fā)育了第四系松散堆積物，成因有坡積、坡洪積。地下水在垂直方向上接受大氣降雨的入滲補給。在水平方向上接受基巖山區(qū)的補給，形成地下水的徑流區(qū)。

河谷區(qū)是孔隙比較大的中粗砂、礫卵石層，含水層較厚，垂直方向上易接受大氣降雨的入滲補給，水平方向上接受山區(qū)山前扇裙地下水的補給。該區(qū)是地下水的高集區(qū)，也是地下水的排泄區(qū)。

3 抽水試驗

3.1 設(shè)備的準(zhǔn)備工作

抽水水泵為沈陽產(chǎn)深井潛水泵，額定流量50 m3/h，揚程130 m，石家莊恒源科技有限公司超聲波流量計、地下水位智能觀測儀器，手動觀測水位100 m長導(dǎo)線，容量2 t儲水箱，萬能表等。

3.2 設(shè)備安裝及測試方法

將潛水泵安裝在大口井中，出水口前端安裝超聲波流量計，再將100 m導(dǎo)線接接探頭垂入抽水井中，導(dǎo)線地面端接萬能表，銅釬入地，通過大地傳導(dǎo)與靜水面構(gòu)成通路，利用萬能表及地下水位智能觀測儀器共同觀測降深，相互驗證。在基巖深井中安裝1臺流量25 m3/h的潛水泵往大口井中注水，實現(xiàn)串聯(lián)供水，采用超聲波流量計及水箱容積法共同測量取水井的涌水量，互相驗證。容積法水箱開始抽水時計量所需時間，抽水過程中，每1 h測量1次，記錄小時涌水量的大??；超聲波流量計從開始抽水時，分別以5，10，15，20，30，40，50 min和1 h為計量單位，觀測記錄單位時間涌水量。

3.3 抽水試驗成果

取水井井深50 m，井徑0.325 m，為機械管井。抽水試驗啟泵從上午8時開始，下午15時停泵結(jié)束，歷經(jīng)7 h，穩(wěn)定時間6 h，穩(wěn)定流量816 m3/d，靜水位埋深17.8 m，穩(wěn)定水位埋深24.3 m，穩(wěn)定水位下降6.5 m。結(jié)合先期鉆孔資料，現(xiàn)場試驗和分析成果見表1，圖1，2。深井潛水泵流量25 m3/h，揚程30 m。

表1 取水井抽水試驗觀測成果表m

3.4 水文地質(zhì)參數(shù)確定

根據(jù)抽水試驗結(jié)果，依據(jù)經(jīng)驗公式計算分析區(qū)涌水量、影響半徑、滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)。

圖1 北票市金祿礦業(yè)有限公司取水井抽水試驗S-T曲線圖

式中：Q——礦井涌水量，m3/h；K——基巖滲透系數(shù)，m/d；H——礦井含水層厚度，m；Sω——礦井疏干后水位降深，m；R——礦井影響半徑，m；r——礦井半徑，m。

把現(xiàn)場各記錄原始數(shù)據(jù)代入公式（1—2）中，聯(lián)立方程，利用試算法（逼近法）最終求得金祿礦業(yè)有限公司生產(chǎn)取水井正常取水前提下，涌水量Q為34 m3/h，影響半徑R值為93.6 m，含水巖系滲透系數(shù)K值為7.1 m/d。取水井水文地質(zhì)參數(shù)見表2。

圖2 北票市金神妙礦業(yè)有限公司取水井抽水試驗Q-T曲線圖

表2 取水井水文地質(zhì)參數(shù)成果表

4 結(jié)語

地下水動力變化非常復(fù)雜，至今還在不斷探索研究之中，利用抽水試驗確定Q，K，R值是水文地質(zhì)中常用的方法，具有一定的可靠性及簡單實用性，但這種方法也有其局限性（不能確定給水度、導(dǎo)壓系數(shù)、釋水系數(shù)等），適用前提是假定含水層均質(zhì)、相對等厚、無限、各項同性等，裘布衣穩(wěn)定流理論才能夠最好地成立，能夠滿足一般水文地質(zhì)勘察工作，在地質(zhì)條件復(fù)雜或技術(shù)要求較高的實際工作中，還應(yīng)結(jié)合其他的一些理論、方法等，相互比較，相互印證，最終達(dá)到一個與實際結(jié)果最為接近的目的。

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