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參數中的應用

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K值、影響半徑R值的工作方法，。

抽水試驗；水文地質；參數確定

1 項目概況

北票市金祿礦業(yè)有限公司現有地下水取水井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東岸，2眼井相距140 m，串聯供水；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，補充生產用水。

根據企業(yè)發(fā)展需要，北票市金祿礦業(yè)有限公司擬新增年設計生產5萬t的鐵礦石加工磁選鐵精粉項目，設計生產期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)正常生產用水以及對周邊地下水環(huán)境的影響，對其進行抽水試驗工作，確定涌水量Q及滲透系數K值、影響半徑R值，為企業(yè)取水許可的審批提供技術依據。

2 項目區(qū)區(qū)域地質及水文地質概況

2.1 地層與巖性

第四系地層：分析區(qū)內的地形、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)內含水層分布及其特征嚴格受地形、地貌、巖性構造等因素的控制。依據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巖含水巖系

主要出露在山咀至小巴溝一帶，為太古界變質巖，變質、風化作用強烈，巖石表層風化破碎，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 設備的準備工作

抽水水泵為沈陽產深井潛水泵，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長導線，容量2 t儲水箱，萬能表等。

3.2 設備安裝及測試方法

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導線接接探頭垂入抽水井中，導線地面端接萬能表，銅釬入地，通過大地傳導與靜水面構成通路，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，實現串聯供水，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時停泵結束，歷經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。結合先期鉆孔資料，現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 水文地質參數確定

根據抽水試驗結果，依據經驗公式計算分析區(qū)涌水量、影響半徑、滲透系數等水文地質參數。

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，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。

把現場各記錄原始數據代入公式（1—2）中，聯立方程，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K值為7.1 m/d。取水井水文地質參數見表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 取水井水文地質參數成果表

4 結語

地下水動力變化非常復雜，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、導壓系數、釋水系數等），適用前提是假定含水層均質、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勘察工作，在地質條件復雜或技術要求較高的實際工作中，還應結合其他的一些理論、方法等，相互比較，相互印證，最終達到一個與實際結果最為接近的目的。

［1］袁開先，付麗華，徐先領.水文地質學［M］.北京：水利電力出版社，1984，6.

［2］李國慶，劉之平.水力學［M］.北京：中央廣播電視大學出版社，2001，11.

［3］于義彬，譚炳卿.SL/322—2013，建設項目水資源論證導則［S］.北京：中國水利水電出版社，2014，3.

［4］GB50487—2008，水利水電工程地質勘察規(guī)范［S］.

［5］貴州地調，非穩(wěn)定流抽水試驗的理論及資料整理［J/OL］.《貴州地調》微信版.2015-01-05/2017-02-09.

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