某化工廠中試區(qū)域抽水試驗設(shè)計與水文地質(zhì)參數(shù)研究

高亮 張永明 胡濤

摘 要： 我們通過開展帶觀測孔混合型抽水試驗，為某化工廠中試區(qū)域降水方案的設(shè)計提供了參考。該抽水試驗以SK01抽水孔作為主要研究對象，即以反向抽水的方式分別進行3次降深過程。最終確定中試區(qū)地下含水層滲透系數(shù)為8.1725～9.9673m/d，平均滲透系數(shù)為9.0104m/d;在穩(wěn)定動水位埋深為11.94m、降深5.20m時影響半徑約為150m。

關(guān)鍵詞： 抽水試驗;降深;滲透系數(shù);影響半徑

【中圖分類號】TU46 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.011

1 引言

抽水試驗作為水文地質(zhì)勘察工程的重要組成部分，目前已經(jīng)得到廣泛地開展和應(yīng)用，如基坑工程的降水設(shè)計[1]、相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)的求取[2]等。尤其在具有觀測孔的抽水試驗中，可以獲得地下含水層在不同地段的滲透性、補給能力等信息[3]。此外，在土壤修復(fù)工程中，由于原位熱脫附技術(shù)與地下水有著密切的聯(lián)系，設(shè)計抽水試驗也可以為原位熱脫附抽降水施工提供有效的參數(shù)。抽水試驗一般可分為單孔穩(wěn)定流抽水試驗、多孔穩(wěn)定流抽水試驗、單孔非穩(wěn)定流抽水試驗、多孔非穩(wěn)定流抽水試驗等。選取每種類型主要取決于抽水試驗的目的和任務(wù)。如在水文地質(zhì)條件相對簡單的工程區(qū)域，主要研究地下含水層的滲透性等參數(shù)時，一般采用單孔抽水試驗方法[4]。本文在某化工廠中試區(qū)域的西北側(cè)進行3次穩(wěn)定流抽水試驗，定時記錄SK01抽水孔的水位、涌水量及各觀測孔的水位變化情況，以確定滲透系數(shù)和影響半徑等。

2 工程概況

該化工廠中試區(qū)域地貌類型為河漫灘，水位情況隨季節(jié)變化明顯。需在中試區(qū)域西北側(cè)建井進行抽水試驗，通過確定滲透系數(shù)和影響半徑等參數(shù)為后續(xù)原位熱脫附施工提供依據(jù)。

3 地層巖性特征

在目標(biāo)抽水孔附近開展取芯鉆進工作來判斷該場地的地層巖性及查明試驗區(qū)域承壓含水層的頂?shù)装迓裆睿唧w場區(qū)內(nèi)地層巖性特征如表1所示。

4 抽水試驗概況

4.1 抽水試驗?zāi)康?/p>

對SK01孔進行抽水試驗，記錄數(shù)據(jù)并繪制曲線，以了解試驗區(qū)域承壓含水層的滲透系數(shù)、影響半徑等水文地質(zhì)參數(shù)，便于指導(dǎo)后續(xù)中試區(qū)域的抽降水工作。

4.2 建井過程

根據(jù)地層巖性分析結(jié)果及附近區(qū)域水位埋深情況，在中試區(qū)域西北側(cè)布設(shè)抽水孔一口（SK01），觀測孔三口（GK01、GK02、GK03），鉆探施工設(shè)備為SL-1000S型多功能水井鉆機。抽水孔及觀測孔的分布位置如圖1所示。其中，SK01抽水孔的孔深約為38.36m，井徑為273 mm。GK01、GK02、GK03觀測孔孔深分別約為35.90m、30.90m、25.90m，距離抽水孔分別為6.35m、16.05m、31.08m。

建井施工的主要工序為：測量放線定點-鉆機鉆孔-井管安裝-井管外圈填封-洗井。

4.3 抽水試驗方法

抽水設(shè)備主要為深井潛水泵，水泵下入深度為30m。在洗井結(jié)束后（抽水試驗開始前）需準(zhǔn)確測量抽水孔和觀測孔的靜止水位，觀測靜止水位時間應(yīng)超過24h。SK01、GK01、GK02、GK03孔的靜止水位分別為6.74m、6.21m、6.62m、6.72m。抽水試驗采用帶觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗，即以反向抽水的方式分別完成3次落程。最大落程（S1）抽水結(jié)束后進行第二落程（S2）、第二落程抽水結(jié)束后進行第三落程（S3）、第三落程結(jié)束后進行恢復(fù)水位觀測。

4.4 記錄數(shù)據(jù)

在抽水試驗過程中觀測的數(shù)據(jù)如表2、表3所示，我們發(fā)現(xiàn)GK01觀測孔動水位變化有異常現(xiàn)象，其水位降深遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于距離較遠(yuǎn)的GK02、GK03孔。根據(jù)試驗區(qū)情況，判斷為可能受到中試區(qū)未知地下構(gòu)筑物影響，故在相關(guān)參數(shù)分析中，不參與計算。

5 水文地質(zhì)參數(shù)分析

試驗?zāi)康暮畬勇裆顬?0.75-38.00 m，SK01抽水孔屬于承壓完整井，井徑為273 mm。在試驗過程中，觀測孔GK01數(shù)據(jù)異常，故不參與相關(guān)參數(shù)的求取。影響半徑、滲透系數(shù)按帶一孔觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗類型求取。

式中：K-含水層滲透系數(shù)（m/d）;Q-抽水井流量（m3/d）;Sw-抽水井中水位落程（m）;M-承壓含水層厚度（m）;R-影響半徑（m）;rw-抽水井半徑（m）;r1-觀測井與抽水井距離（m）;S1-觀測井降深（m）。

如表4所示，通過最大落程值及對應(yīng)的涌水量值，在帶GK02觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗中，計算得出含水層滲透系數(shù)K=8.1725m/d，影響半徑R=149m;在帶GK03觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗中，含水層滲透系數(shù)K=8.9896m/d，影響半徑R=156m;平均滲透系數(shù)K=8.5811m/d。通過第二落程值及對應(yīng)的涌水量值，在帶GK02觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗中，計算得出含水層滲透系數(shù)K=8.9123m/d，影響半徑R=99m;在帶GK03觀測孔穩(wěn)定流抽水試驗中，含水層滲透系數(shù)K=9.9673m/d，影響半徑R=105m;平均滲透系數(shù)K=9.4398m/d。排出第三落程異常數(shù)據(jù)后，得出中試區(qū)域地下含水層滲透系數(shù)為8.1725～9.9673m/d，平均滲透系數(shù)為9.0104m/d;在穩(wěn)定動水位埋深11.94m、降深5.20m時影響半徑約為150m。

6 結(jié)論

本文通過在某化工廠中試區(qū)域西北側(cè)布置一口抽水井、三口觀測井，進行帶觀測孔混合型抽水試驗，獲取了相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)，為中試區(qū)域的抽降水工作提供了有效參考。

參考文獻

[1] 鄭棟材，張婭，朱玉娟，等.地鐵車站深基坑工程降水設(shè)計與研究[J].地下水，2020，42（4）108-110.

[2] 黃義佳.單孔穩(wěn)定流抽水試驗求取水文地質(zhì)參數(shù)[J].西部探礦工程，2019 （5）：173-175.

[3] 唐德康.上海某深基坑降水抽水試驗研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，37（3）：363-366.

[4] 周子俁，秦志泉.單孔穩(wěn)定流抽水試驗計算滲透系數(shù)對比研究[J].礦產(chǎn)勘查，2018，9（4）：706-713.