伊犁山區(qū)河谷截潛集中式滲流井取水方式探討

額爾德木圖 顧新魯 賀根義丁光發(fā)

(①新疆自然資源廳地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目管理中心 烏魯木齊 830000②新疆地礦局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 昌吉 831100)

伊犁山區(qū)地表諸小河流較為發(fā)育，但對(duì)于人類(lèi)工程活動(dòng)密集區(qū)域（如村莊、礦區(qū)等）取地表水做為供水水源存在較大限制，如地表水水量動(dòng)態(tài)變化大，枯水期取水工程較難保證取水量，同時(shí)河流中泥砂含量高，對(duì)取水設(shè)備的除砂要求較高，因此在河谷區(qū)截潛集中式取地下水做為水源成為較理想的選擇。對(duì)于不同的河谷地段，地下水水文地質(zhì)條件差異性較大，對(duì)于含水層較薄的地段，常規(guī)的井采取水方式解決不了大水量需求的問(wèn)題，本文以伊寧縣金山礦區(qū)依托帕能恰特河河谷段為例，探討截潛集中式滲流井取水方式的合理性，以供在類(lèi)似地區(qū)提供借鑒及推廣應(yīng)用。

1 河谷取水段地表水特征

取水點(diǎn)位于依托帕能恰特河中上游，據(jù)地表水測(cè)流及地表水取水水源評(píng)價(jià)中成果，選定的取水?dāng)嗝嬖?5%的來(lái)水情況下，其年徑流量為477×104立方米［1］（表1）。

表1 取水段河流水文特征

2 河谷地下水水文地質(zhì)條件

2.1 含水層富水性分布與賦存特征

依據(jù)取水區(qū)段地下水賦存條件，含水層巖性和水動(dòng)力特征，取水區(qū)段地下水有松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水兩種基本類(lèi)型［2］。

（1）上覆山間河谷帶狀沖洪積層潛水

河谷谷底寬一般50～160m，最寬可達(dá)200m以上，含水層巖性為卵礫石、粗砂，厚度由河床向漫灘至山體坡角逐漸由厚變薄，沉積厚度多大于5m，地下水埋深隨河水遠(yuǎn)近由淺變深，一般在0.5～3.1m。含水層結(jié)構(gòu)松散，孔隙度較高，具有良好的儲(chǔ)水空間，其富水性主要取決于含水層厚度和補(bǔ)給條件。淺井抽水試驗(yàn)結(jié)果表明（表2），地下水埋深一般1～5m，涌水量 2.51-～31.10m3/d.m，滲透系數(shù) 3.03～15.82m/d,水質(zhì)與河水基本一致，屬HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4·Cl-Ca·Na·Mg型水，礦化度0.18～0.29g/L。由于含水層分布不穩(wěn)定，厚度不大，富水性較差，供水采用單井井采的方式不可行。

（2）下伏基巖裂隙水

取水區(qū)段下伏基巖裂隙水主要為層狀巖類(lèi)裂隙水，沿線(xiàn)出露多處泉水（Q24-Q28，均為侵蝕下降泉），地下水主要賦存于上古生界石炭系下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組一、二、四巖性段礫巖、砂巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖各種成因的裂隙中，其富水性受巖性、構(gòu)造、地形地貌和補(bǔ)給因素的嚴(yán)格控制。受河水補(bǔ)給的影響，位于河流侵蝕基準(zhǔn)面以下的基巖含水層富水性較強(qiáng)，反之較弱。在同等補(bǔ)給條件下，富水性受裂隙發(fā)育程度控制，裂隙發(fā)育程度則與巖石性質(zhì)和所處構(gòu)造部位有關(guān)。

表2 孔隙潛水含水層特征一覽表

TEM視電阻率成果反映了第四系地層及基巖風(fēng)化帶［3］的存在，風(fēng)化帶厚度26-35米。

2.2 地下水補(bǔ)、徑、排特征

從地下水位流場(chǎng)判定，河谷潛水主要接受河水補(bǔ)給，而基巖裂隙水則接受大氣降水經(jīng)上部循環(huán)后向河水補(bǔ)給，由于下部較完整基巖的隔水作用，河水與潛水（河川潛流）全部由北向南徑流并排泄，而河谷區(qū)松散巖類(lèi)與基巖上部強(qiáng)風(fēng)化殼構(gòu)成了地下潛水（河水潛流）的儲(chǔ)水空間，有一定的取水條件。

2.3 地下水動(dòng)態(tài)特征

由于河水含水層顆粒較粗大，連通性較好，其地下潛水（含風(fēng)化殼裂隙水）動(dòng)態(tài)基本與河水動(dòng)態(tài)一致，屬于水文型，下部基巖裂隙水多數(shù)受深大斷裂影響，接受大氣降水及北部地下水深部側(cè)向補(bǔ)充，顯示混合型動(dòng)態(tài)。

3 集中式截潛滲流井取水方式探討

3.1 取水方案分析

河水的徑流量是有保證的，但作為礦區(qū)與取水段相對(duì)高差較大（大于200米）且河谷區(qū)空間不足的情況，修壩取水并揚(yáng)水的可能性不大，建議利用河谷區(qū)潛水的儲(chǔ)存空間，在河谷區(qū)大量施工集水廊道或輻射管道，將地表水、地下水集中至巷道中利用豎井抽取是可行的。

3.2 取水方式分析

先將河水引流，沿橫河開(kāi)挖硐室及平巷集水道（間隔60～80米）［4］，并埋下輻射井管（管徑900毫米，埋深5～8米），考慮河水與地下水有一定的水位差，在下部10～15處應(yīng)設(shè)置地下阻水壩（至微風(fēng)化-中等風(fēng)化殼基巖深度內(nèi)），通過(guò)平巷集水道與河谷附近的豎井（大口井，口徑1.2米）相連，大口井不封閉（作為檢修、通氣、清淤使用），可下入泵量（1.0萬(wàn)立方米/日）及揚(yáng)程達(dá)到設(shè)計(jì)供水要求的潛水泵，分級(jí)泵水。須保證河水中的含砂量（0.5%）不超過(guò)設(shè)計(jì)要求。

3.3 滲流井取水結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

河床滲流井（豎井）建于河床岸邊，深度20米，井壁采用砼支護(hù)［5］，內(nèi)徑2.5～3米。在豎井內(nèi)向河床方向開(kāi)挖平巷，平巷頂面埋深為基巖以下5米，凈截面尺寸為2m×1.5m（高×寬）。設(shè)計(jì)硐室5～10個(gè)，間距為50～80米，硐室頂面高出平巷頂面2米，每個(gè)硐室的尺寸為3m×3.5m×3m（高×寬×長(zhǎng)）。硐室內(nèi)布設(shè)輻射孔10個(gè)，孔徑200～500mm，單孔長(zhǎng)度以進(jìn)入第四系孔隙含水層（含強(qiáng)風(fēng)帶）3m為宜［6］。

考慮河水與地下水有一定的水位差，在下部10-15處應(yīng)設(shè)置地下阻水壩（至微風(fēng)化-中等風(fēng)化殼基巖深度內(nèi)），通過(guò)平巷集水道與河谷附近的豎井相連，大口井不封閉（作為檢修、通氣、清淤使用），可下入泵量及揚(yáng)程達(dá)到設(shè)計(jì)供水要求的潛水泵，分級(jí)泵水。

滲流井包括豎井、平巷、硐室和輻射孔。

4 小結(jié)

⑴在山區(qū)河谷段截潛集中式取地下水做為水源（水量穩(wěn)定、泥砂含量要求?。┦禽^理想的選擇。

⑵通過(guò)伊寧縣金山礦區(qū)依托帕能恰特河河谷段截潛集中式取水方式的探討分析，采用滲流井（豎井、平巷、硐室和輻射孔）取水工程是技術(shù)可行與合理的。

⑶對(duì)比常規(guī)的井采取水方式解決不了大水量需求的問(wèn)題，此種取水工程可供在類(lèi)似地區(qū)借鑒及推廣應(yīng)用。