德陽市旌陽區(qū)某水源地地下水可開采資源評價

李仁海 榮欣萍 萬朔陽 劉敏 吳勇

摘要：為重新擬選水源地，使其滿足每天4×104m3的開采量，在水文地質(zhì)鉆探的基礎(chǔ)上進(jìn)行潛水非完整井單孔抽水試驗(yàn)，采用潛水非完整井穩(wěn)定流公式計算出滲透系數(shù)K，將擬選水源地布設(shè)的18口井假象為一口大井計算地下水可開采資源量。結(jié)果表明研究區(qū)平均滲透系數(shù)K為52.63m/d，地下水可開采資源量為1561.3×104m3/a，達(dá)到設(shè)計開采要求。

Abstract： In order to reselect the water source to meet the daily production of 4×104m3， a single-hole pumping test of submerged incomplete wells was performed on the basis of hydrogeological drilling. The permeability coefficient K was calculated by using the steady flow formula of submerged incomplete wells. The illusion of 18 wells in the proposed water source area is considered as a large well to calculate the recoverable groundwater resources. The results show that the average permeability coefficient K of the study area is 52.63m/d， and the amount of groundwater recoverable resources is 1561.3×104m3/a， which meets the design and mining requirements.

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)鉆探;單孔抽水試驗(yàn);滲透系數(shù);可開采資源量

Key words： hydrogeological drilling;single hole pumping test;permeability;coefficient recoverable resources

中圖分類號：P641.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）03-0248-03

0? 引言

地下水可開采資源評價為地下水的合理開發(fā)利用和地下水的優(yōu)化配置提供了科學(xué)依據(jù)，因此不乏對地下水可開采資源評價的研究。毛磊等[1]通過建立區(qū)域尺度的地下水-地面沉降耦合模型，推算出江蘇省沿海各縣市地面沉降約束下的地下水可采資源量。陸瑋等[2]通過建立淺層地下水系統(tǒng)水文地質(zhì)概念模型，依據(jù)滲流理論，構(gòu)建出吳江地區(qū)淺層地下水系統(tǒng)三維非穩(wěn)定流數(shù)值模型，在此基礎(chǔ)上評價了從2016年6月底起，將開采10a后淺層地下水水位不低于微承壓含水層頂板和水位越來越穩(wěn)定作為約束條件下的地下水允許開采量。權(quán)開兄等[3]在基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)上，通過非穩(wěn)定干擾井群法和概化模型計算了海晏縣西海鎮(zhèn)青稞灘地區(qū)允許開采資源量。李霄[4]等利用開采系數(shù)法計算渾河沖洪積扇區(qū)域的可開采資源量，并將結(jié)果與實(shí)際開采量對比，分析出目前的可開采潛力。高東東等[5-7]在總結(jié)水文地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，研究德陽平原區(qū)地下水富集規(guī)律，分析德陽市平原區(qū)地下水資源稟賦特征，從而構(gòu)建出一套研究德陽平原區(qū)地下水可持續(xù)開發(fā)利用評價指標(biāo)體系，提出相應(yīng)的指標(biāo)處理和綜合評價等級劃分方法，為城區(qū)建設(shè)和規(guī)劃提供了重要價值參考。

1? 水源地概況

研究區(qū)隸屬于德陽市旌陽區(qū)天元鎮(zhèn)及周邊地區(qū)，位于成都平原北部邊緣，屬四川盆地亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫16.1℃，多年平均年降水量896.94mm。區(qū)內(nèi)地貌大致以石亭江為界，為平原區(qū)，海拔460～520m，主要為綿遠(yuǎn)河、石亭江等河流沖洪積所形成的漫灘I級階地和上更新統(tǒng)冰水-流水堆積的II級階地，比較平灘。水源地地下水按埋藏條件分類主要是第四系松散巖類孔隙水，進(jìn)一步可細(xì)分為兩個亞類，即風(fēng)化帶孔隙裂隙水和風(fēng)化帶裂隙水。

2? 水文地質(zhì)調(diào)查

本次對擬選水源區(qū)進(jìn)行了1：1000水文地質(zhì)測繪，主要進(jìn)行民井和機(jī)井調(diào)查、地層巖性調(diào)查等。共調(diào)查71口水井，其中60口民井，11口機(jī)井。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水位埋深較淺，介于3～8m之間;井深度小于10m，極少數(shù)較深的在20m以上。井的類型都為鋼管井，水主要用作洗衣和飼養(yǎng)家禽，極少數(shù)用作飲用水。從走訪的情況看，水井的水量豐富，有鐵銹味或腥臭味，水靜置有黃色沉淀產(chǎn)生。機(jī)井都為惠民工程所開挖，井深12m，井徑120mm，極大多數(shù)都已廢棄。所有的水井開挖在上部風(fēng)化含水層，含水層多為含泥質(zhì)砂礫石層及粘土層。本次調(diào)查所有地表水、機(jī)井和民井分布見圖1。

3? 地下水可開采資源量計算

3.1 計算原則

①“三水”聯(lián)系，互相轉(zhuǎn)化，統(tǒng)一評價的原則。地下水是與大氣降水和地表水密切聯(lián)系的，地下水與地表水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

②以豐補(bǔ)欠，調(diào)節(jié)平衡的原則。在整個開采期限內(nèi)要求不變儲量不能減少，但當(dāng)枯水期因補(bǔ)給量不足時，可以使用儲存量，但是必須從豐水期得到的補(bǔ)給量加以償還。

3.2 水文地質(zhì)參數(shù)求取

在水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，為了準(zhǔn)確查明擬選水源區(qū)水文地質(zhì)條件，布設(shè)三個鉆孔進(jìn)行水文地質(zhì)鉆探，鉆探結(jié)束后洗井，接著對鉆孔ZK01、ZK03采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，同時進(jìn)行水量和水位觀測記錄，參數(shù)計算采用潛水非完整井穩(wěn)定流公式計算。其中ZK1處于古河道階地上，ZK3處于現(xiàn)代河流階地上，距離現(xiàn)代河流約70m。主要含水層為全新統(tǒng)砂礫卵石含水層（Q ）和上更新統(tǒng)含泥砂礫卵石含水層（Q■■）。ZK1孔徑為130mm，井深60m，初始水位5.29m，ZK2作為觀測孔，與ZK1相距50m，初始水位3.92m。ZK3孔徑為200mm，井深42m，初始水位4.12m。由鉆孔巖芯資料得出，ZK3礫石含量低于ZK1，且礫石粒徑較小。期間兩抽水孔記錄水位埋深、涌水量（Q），然后根據(jù)間隔時間計算出水位變化值和流量（L/s）;觀測孔ZK2僅記錄同時刻水位。兩孔抽水試驗(yàn)均為潛水非完整井單孔抽水試驗(yàn)，采用公式①、②，計算滲透系數(shù)和影響半徑。試驗(yàn)結(jié)束后繪制Sw—t曲線如圖2、圖3所示，抽水試驗(yàn)成果如表1所示。

式中：K—滲透系數(shù)（m/d）;H—含水層厚度;Sw—水位降深;Q—流量：rw—鉆孔半徑;R—影響半徑（m）。

3.3 地下水可開采資源量計算

對于計算水源區(qū)地下可開采資源量可以采用假象大井法，即將規(guī)劃開采布設(shè)的18口井假象為一口大井，其中規(guī)劃開采井共3排，井距250米，排距500米，共計18口井，每口井井徑300毫米，井深60米。其可開采量計算公式為：

式中Q為大井涌水量，k為含水層滲透系數(shù)，S為大井降深;R為影響半徑，按經(jīng)驗(yàn)公式求得： ;r0為大井假想半徑，當(dāng)井群分布長寬之比小于2.5時： ，F(xiàn)為布井區(qū)面積。當(dāng)井群分布長寬之比大于2.5時： 。系數(shù)？濁與L/B的關(guān)系如表2所示。

K值采用抽水試驗(yàn)2個井的平均值，含水層厚度取12m，設(shè)計降深4m，得到擬定水源區(qū)地下水可開采資源量計算如表2所示，最終計算得到地下水可開采資源量為1561.3×104m3/a。

4? 結(jié)語

在水源地調(diào)查了71口水井發(fā)現(xiàn)水位埋深較淺，大多數(shù)井深度小于8m。在水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行水文地質(zhì)鉆探，通過潛水非完整井單孔抽水試驗(yàn)，采用潛水非完整井穩(wěn)定流公式計算出滲透系數(shù)平均值為52.63m/d，最后根據(jù)假象大井法將規(guī)劃開采的18口井假象為一口大井計算得到地下水可開采資源量為1561.3×104m3/a，滿足每天4×104m3的設(shè)計開采量。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛磊，張巖，劉明遙，龔緒龍，于軍，葉淑君.江蘇沿海地區(qū)地面沉降約束下的地下水可采資源量評價[J].南京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2019，55（03）：429-439.

[2]陸瑋，駱祖江，杜菁菁，寧迪.吳江地區(qū)淺層地下水可開采資源量評價[J].中國煤炭地質(zhì)，2018，30（09）：51-55.

[3]權(quán)開兄，楊玲，蔣南杰，權(quán)國蒼.海晏縣西海鎮(zhèn)青稞灘地區(qū)地下水開采方案及允許開采資源量評價[J].地下水，2016，38（05）：67-68.

[4]李霄，都基眾，崔健，柴璐，楊澤，馬宏偉.渾河沖洪積扇淺層地下水資源評價與可開采潛力分析[J].中國農(nóng)村水利水電，2012（12）：49-54，58.

[5]高東東，吳勇，陳盟.德陽市平原區(qū)地下水資源稟賦特征與可持續(xù)開發(fā)利用評價[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018，18（12）：24-31.

[6]高東東，吳勇，陳盟.德陽市地下水富集規(guī)律及可持續(xù)開發(fā)利用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018，18（04）：8-14.

[7]高東東.德陽市地下水資源稟賦特征及可持續(xù)開發(fā)利用研究[D].成都理工大學(xué)，2017.