沿海地帶潛水含水層水文地質(zhì)參數(shù)的單孔抽水試驗(yàn)研究

蔡曉琳

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺 054000）

水文地質(zhì)調(diào)查是查明地下水環(huán)境影響的主要手段，其中抽水試驗(yàn)是研究涌水量和水位降深關(guān)系，并求得水文地質(zhì)參數(shù)的一種野外水文地質(zhì)試驗(yàn)。樂亭沿海地區(qū)屬于冀東濱海平原南端的沿海地帶，區(qū)內(nèi)基本被第四系沉積物所覆蓋，受渤海灣海侵事件的影響，區(qū)內(nèi)分布有大面積的咸水體。本次工作對樂亭沿海地帶進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查，這對了解當(dāng)?shù)厮那闆r有重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)屬濱海平原區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢平坦，微向渤海傾斜，地面標(biāo)高為1.4 ～3.4 m，地面坡度為0.10%～0.15%。研究區(qū)屬于暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，平均降水量為492.7 mm，平均蒸發(fā)量為1 672.2 mm，年平均氣溫為11.1 ℃，平均風(fēng)速為4.9 m/s，主要河流為溯河、大青河等季節(jié)性河流。自更新世以來，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多次海侵事件，致使濱海平原區(qū)沉積了巨厚的第四系松散沉積物，總的沉積規(guī)律為：由西向東，由北向南，沉積厚度由小變大。全新世沉積1個(gè)海相層，含水組底板埋深為15 ～27 m。晚更新世沉積上、中、下3 個(gè)海相層，含水組底板埋深為70 ～80 m。

2 水文地質(zhì)概況

研究區(qū)的地下水分為三大類型，即碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、基巖裂隙水、松散巖類孔隙水。其中，松散巖類孔隙水的含水層巖性以細(xì)砂、粉砂為主，且含水層厚度差異較大，由北向南，顆粒逐漸變細(xì)，礦化度逐步提高。該區(qū)主要接受大氣降水補(bǔ)給，還可通過松散巖孔隙、構(gòu)造裂隙、地表水滲透等形式接受地下水補(bǔ)給。按含水組劃分原則，自上而下將水體劃分為4 個(gè)含水組，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水組分別相當(dāng)于全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)及下更新統(tǒng)，第Ⅰ、Ⅱ含水組為本次抽水試驗(yàn)的目的層位。

3 抽水試驗(yàn)概況

本次抽水試驗(yàn)共進(jìn)行5 組，均為單孔抽水試驗(yàn)，孔徑為390 mm，孔深為45 ～50 m，鉆進(jìn)過程未見隔水層，因此其非完整井，可概化處理為完整井。正式抽水前，對鉆孔進(jìn)行了長時(shí)間的靜水位觀測，每30 min 觀測一次，連續(xù)4 h 升降不超過5 cm，最終水位為穩(wěn)定期間的平均值。自抽水開始后，動水位及流量觀測分別于1 min、2 min、3 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min 和60 min 觀測一次，此后每30 min 觀測一次，直至抽水結(jié)束。

抽水試驗(yàn)孔3 次降深與出水量數(shù)據(jù)如表1 所示，抽水過程曲線如圖1 所示，T孔以554.40 m/d、432.24 m/d、310.56 m/d 的流量進(jìn)行抽水時(shí)，孔內(nèi)均出現(xiàn)了穩(wěn)定水位，表明其降落漏斗外形成了穩(wěn)定的補(bǔ)給，地下水流動狀態(tài)可視為穩(wěn)定流，含水介質(zhì)可視為無限延展的含水層。以抽水試驗(yàn)孔T為例，現(xiàn)場分別繪制抽水流量、單位涌水量與水位降深的關(guān)系曲線，即滿足=()，=()，如圖2、圖3 所示。-曲線表現(xiàn)為直線趨勢，表明水流的流動阻力不大，三維流、紊流對井壁的影響不明顯，基本沒有水頭損失，因此抽水試驗(yàn)采用無壓穩(wěn)定流試驗(yàn)的裘布依公式計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)。

表1 單孔抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖1 流量-降深-時(shí)間（Q-S-t）曲線

圖2 Q-S 關(guān)系曲線

圖3 q-S 關(guān)系曲線

4 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

影響半徑和滲透系數(shù)是計(jì)算和評價(jià)地下水資源的重要數(shù)據(jù)。滲透系數(shù)反映介質(zhì)的滲透能力，其物理意義是當(dāng)水力坡度等于1 時(shí)的滲透速度。根據(jù)抽水試驗(yàn)場地條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照相關(guān)規(guī)范，采用無壓穩(wěn)定流試驗(yàn)的裘布依公式計(jì)算影響半徑和滲透系數(shù)。

式中：為影響半徑，m；為滲透系數(shù)，m/d；為自然狀態(tài)下潛水含水層的厚度，m；為抽水孔徑，m；為水位降深，m；為抽水流量，m/d。

依據(jù)裘布依公式進(jìn)行計(jì)算，抽水試驗(yàn)孔水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2 所示。5 組抽水試驗(yàn)孔的影響半徑介于119.05 ～167.40 m，平均值為148.28 m；滲透系數(shù)介于1.571 ～2.034 m/d，平均值為1.656 m/d。結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)狀況，建議研究區(qū)場地潛水含水層的影響半徑取148.28 m，滲透系數(shù)取1.656 m/d。

表2 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)論

本文以單孔抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用裘布依公式計(jì)算了樂亭沿海地帶潛水含水層水文地質(zhì)參數(shù)。研究區(qū)場地潛水含水層的影響半徑取148.28 m，滲透系數(shù)取1.656 m/d。潛水完整井獲取的水文地質(zhì)參數(shù)可為地下水環(huán)境影響評價(jià)項(xiàng)目提供一定參考。