珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水勘查設計

何慶鵬 廣東省珠海工程勘察院

珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水勘查設計

何慶鵬 廣東省珠海工程勘察院

通過水文地質勘查，判斷含水層的富水性，主要研究由含水層補給的各種地下水露頭的出水量及其動態變化；查明各含水層水位，確定各含水層的初見水位和穩定水位，確定各含水層之間的水力聯系；測定含水層的水文地質參數，監測的內容包括：對采用的原始數據、計算方法、計算選用的參數，以及計算結果的準確性、合理性、可靠性等作出評定。確定群井開采水源地允許開采量；為礦泉水開采設計提供依據。

1、工程簡介

珠海市灣仔雷公石壁水源地屬于珠海飲用水源保護區，位于與澳門一河之隔的灣仔雷公石壁山畔，與專供澳門飲用水的竹仙洞水庫、銀坑水庫為同一水源地，目前開發范圍不到一半，極具開發價值。珠海永隆飲品有限公司，擬在珠海市灣仔雷公石壁谷篸一帶2.38km2小區范圍內進行飲用天然礦泉水勘查工作，以查明小區內的水文地質條件，對礦泉水井進行動態監測，掌握礦泉水資源天然動態和開采動態變化規律；依據豐水期、平水期和枯水期的水質分析結果進行評價；根據水源地群井干擾抽水試驗資料，確定群井開采水源地允許開采量；為礦泉水開采設計提供依據。

2、水文地質勘查的目的與任務

2.1 目的：

在珠海市灣仔雷公石壁谷篸一帶2.38km2小區范圍內尋找和評價可作為天然飲用礦泉水的地下水源，為勘查小區提供礦泉水找水方向和開采設計規劃提供依據，評價抽水對周圍環境的影響，并為取水工程的設計、地下礦泉水水資源的保護與管理提供一般的水文地質資料。

2.2 主要任務：

2.2.1 初步查明小區范圍內地層巖性、構造、地貌等因素對小區水文地質條件的影響，著重分析研究控制地下水的形成、分布的主導因素和條件，劃分含水層、組、帶及地下水的類型，確定具體的開采層位和開采地段；

2.2.2 對小區內主要含水層，特別是基巖裂隙含水層的巖性、厚度、埋深、分布范圍及其空間變化特征等進行研究，通過對地表水及地下水的開采量、蒸發量等，搜集泉和受季節影響較大的地下水動態變化資料，對地下水補給、徑流、儲存、排泄作出評價。

2.2.3 依據豐水期、平水期和枯水期進行水井抽水采樣，按水質分析結果，對小區水化學特征作出評價；

2.2.4 計算地下水量，提出允許開采量，評價地下水水質；

2.2.5 評價抽水對周圍環境的影響，確定合理的開采水量和抽水方案；

2.2.6 提出新建礦泉水水源地的建議和水源衛生防護措施。

3、水文地質勘探工作內容

水文地質勘查工作內容包括：水文地質測繪、水文地質勘探、水文地質（現場）試驗、地下水動態（長期）觀測、室內試驗分析鑒定和室內資料整理工作六個部分。

3.1 水文地質測繪調查

3.1.1 收集與熟悉區內現有的自然地理、地貌、地質及水文地質資料；

3.1.2 觀察地層的空隙及其含水性，確定含水層和隔水層的巖性結構、厚度、分布、破碎情況及其變化；

3.1.3 判斷含水層的富水性，主要研究由含水層補給的各種地下水露頭的出水量及其動態變化；

3.1.4 分析斷裂構造的水文地質特征；

3.1.5 觀察地貌、自然地理、地層構造等對地下水補給、運動、排泄的控制情況及主要含水層間的水力聯系，以及地下水與地表水間的聯系；

3.1.6 研究區內地下水的化學成分及地下水污染情況；

3.1.7 掌握區內現有地下水供水或排水設施的工作情況。

雷公石壁谷篸地礦泉水水源地位于珠海市西南側的灣仔鎮，距區內道路2.5km.小區由燒豬石、雷公石壁和谷篸地三座山峰及其山脊線與山間谷口組成，地貌類型為山間谷地。谷中林木繁茂，植被發育，地形地貌保持完好。本次勘查側重勘查山間谷地地層構造等對地下水補給、運動、排泄的控制情況，研究其中地下水的補徑排條件，地下水位及流量的變化關系。

3.2 水文地質勘探

在水文地質測繪的基礎上，為進一步查明主要含水層（段）和斷裂構造富水帶等的水文地質特征和水文地質條件，設計和布置一定數量的水文地質勘探鉆孔，并根據“以探為主，探采結合”的原則，可將部分鉆孔建井供后期使用或留做長期觀測孔之用。勘查工程布置圖如圖1。

圖1

3.2.1 主要任務：

a.揭露地下水，確定含水層位，并查明含水層（體）的巖性、結構及埋藏深度，以及含水層和隔水層的上述特征的變化規律；

b.查明各含水層水位，確定各含水層的初見水位和天然（穩定）水位，確定各含水層之間的水力聯系；

c.測定含水層的水文地質參數；

d.進行地下水動態觀測，了解地下水的補排條件，及其動態變化；

e.采取巖心或巖土樣作巖土的水理性質和物理力學性質實驗，取水樣作水質分析，測水溫；

f.結合開采地下水，施工勘探生產井。

3.2.2 主要工作內容：

a.根據區內現有地質、水文地質資料結合現場情況，針對場地地質條件確定勘探鉆孔數量、位置和鉆孔深度、口徑等技術參數及抽水試驗方案；

b.組織鉆機進行鉆進，鉆進過程中進行初檢水位、涌水量等的觀測，采取土樣進行水理性質實驗；

c.鉆探施工完畢后，對鉆孔進行清孔工作，以清除孔壁泥漿、巖屑等雜物；

d.根據鉆探巖心確定含水層（帶），設計和下井管、過濾管進行多孔抽水試驗工作，未抽水孔作為觀測孔，以取得礦泉水儲量、允許降深等可靠的水文地質計算參數；

e.取水樣進行水質分析以了解區內礦泉水的化學特征；

f.抽水試驗停止后，進行恢復水位的觀測工作；

g.根據抽水試驗取得的資料進行礦泉水儲量的計算，確定合理的開采方案、選擇抽水設備和設計安裝設備，確定供水井成井工藝。

根據珠海永隆飲品有限公司提出的施工技術要求，確定在珠海市灣仔雷公石壁谷篸地一帶2.38km2小區水源地范圍內，布設探采結合井3～6口；孔深控制在100m；鉆探方案采用：開孔口徑為250mm，本段鉆探深度30m；往下變徑為146mm，本段鉆探深度20m；再往下變徑為127mm和110mm，本段鉆探深度控制在50m。成井方案設計為：井管采用146mm無縫鋼管，井管長度30m（含過濾管），下至完整穩定基巖內；以下為基巖穩定探井。鉆孔柱狀圖與成井結構如圖2。

3.3 水文地質（現場）試驗

水文地質試驗以抽水試驗為主，抽水試驗是在實際井孔中進行抽水和觀測，以研究井的涌水量與水位降深的關系及其抽水延續時間的關系；求得含水層及越流層的水文地質參數；研究降落漏斗的形狀、大小及擴展過程；研究含水層之間及含水層與地表水體之間的水力聯系；確定含水層（或含水體）邊界位置及性質；進行開采或疏干的模擬，以確定井間距、開采降深、合理井徑等設計井群時所需的技術參數。水源地水文地質剖面圖如圖3。

采取多孔穩定流抽水試驗，主要工作內容：

3.3.1 測量抽水試驗前后的孔深，核查抽水段深度、層位、孔是否坍塌、沉淀和淤塞；

3.3.2 觀測天然水位、動水位及恢復水位，主孔和觀測孔的水位應同時觀測；

3.3.3 觀測流量，流量與水位應同時觀測；

3.3.4 觀測記錄氣溫、水溫；

3.3.5 在抽水試驗過程中，連續多次采取水樣作化學和細菌分析；

3.3.6 對抽水試驗取得的觀測數據進行整理，繪制流量、降深與時間的關系曲線等。

根據珠海市灣仔雷公石壁谷篸地礦泉水水源地水文地質條件，確定采用單孔抽水試驗；抽水試驗層段，應以主要開采礦泉水含水層為目的層；抽水試驗的水位降深，不得大于井內水柱高度的1／3，并能保證水質達標成分穩定條件下的出水能力；抽水穩定延續時間不少于48h；抽水試驗過程中，應連續多次采取水樣，測定水中礦泉水水質界限指標達標成份的含量變化。

3.4 礦泉水動態觀測

礦泉水動態觀測主要針對井孔進行一定時期的地下水位、水量、水溫等項目的長期觀測，以評價礦泉水資源，計算有遠景意義的礦泉水動儲量和開采儲量，并對計算地區的礦泉水資源作出開發利用的遠景評價。

對礦泉水井進行動態監測，掌握礦泉水資源天然動態和開采動態變化規律。

監測的內容包括：水位、開采量、溫度和水質，可每月觀測2～3次，水源勘查階段要求連續監測一個水文年以上，水質每年按豐水期、平水期和枯水期至少監測3次。繪制動態變化曲線圖。

3.5 礦泉水水質評價

依據豐水期、平水期和枯水期的水質分析結果進行評價。飲用天然礦泉水按GB8537-2008規定，對感官要求、界限指標、限量指標、污染物指標和微生物要求等各項指標進行評價；礦泉水水質全分析測試報告，必須有國家級計量認證的兩個以上測試單位的對應分析或外檢數據。天然礦泉水水源的水質動態變化，界限指標含量變化不超過30%，水化學類型不得改變。水溫變化不超過±1℃.

3.6 礦泉水允許開采量計算與評價

圖2

圖3

珠海市灣仔雷公石壁谷篸地群井開采的礦泉水水源，根據水源地水文地質條件和干擾抽水試驗資料，建立水文地質模型，確定允許開采量。

對采用的原始數據、計算方法、計算選用的參數，以及計算結果的準確性、合理性、可靠性等作出評定。

根據天然礦泉水資源開采方案確定在保障水質穩定條件下的允許開采量，預測礦泉水水源地開采動態的趨勢，論證礦泉水水源地允許開采量的保障程度。

天然礦泉水資源允許開采量，要求大于400m3/d。

3.7 評價抽水對周圍環境的影響

抽取礦泉水時，合理開采和管理至關重要，如開采水量過大，開采地段、開采層次和時間上沒有合理的布局和管理，將導致開采量長期大于補給量，造成地下水位持續和大幅度下降，使周圍土層中含水量減少，浮托力減小，等于增加了附加荷重，使土產生固結、壓縮，使周圍地面發生沉降或不均勻沉降。因此，必須進行對周圍環境的影響評價。

3.7.1 查明工程地質情況，包括地層分布，透水性，以及與水體的聯系和水位變化情況，各層土體的滲透系數、土體孔隙比、壓縮指標等；

3.7.2 查明周圍地面和地下建筑物的情況，包括這些建筑物的基礎形式，上部結構，在抽水區的位置和對差異沉降的適應能力；

3.7.3 確定抽水井的影響范圍，可根據公式進行計算；

3.7.4 計算抽水后各土層有效應力的增量；

3.7.5 用分層總和法計算周圍地面所產生的理論沉降量；

3.7.6 分析評價抽水對周圍環境的影響；

3.7.7 確定井群抽水的合理開采量和抽水方案，抽水必然會形成降落漏斗，從而造成周圍地面的沉降，但只要合理開采，可以把這類影響控制在周圍環境可以承受的范圍之內。

為防范抽水對周圍環境的不良影響，對水源地應統籌兼顧，全面規劃，合理開采；供水井設計和施工應根據周圍土層的情況選用合適的濾網、成孔和回填濾料，防止抽水帶走土層中的細顆粒；盡量避免單井大降深抽水，可改用井群抽水，適當放緩降落漏斗線的坡度，坡度越平緩，影響范圍越大，而影響深度越小，使單井抽水對小面積環境的集中作用分散成井群抽水的大范圍環境，從而減小產生不均勻沉降的不良影響。

3.8 勘查評價報告編寫

本階段主要是指最終資料整理，野外工作期間的當日資料整理、階段資料整理工作將貫穿于整個礦泉水水文地質勘察之中。

3.8.1 在野外工作結束之后，首先對野外測繪、勘探、試驗、動態觀測及室內試驗等資料進行全面、系統的校核、整理和驗收，及時進行必要的野外補充工作以保證原始資料的全面、可靠及滿足設計和規范要求；

3.8.2 修改、豐富報告大綱，確定圖件和報告的編制原則；

3.8.3 正式編制圖件和編寫文字報告；勘查評價報告應滿足天然礦泉水資源開發的基本要求；

3.8.4 按規定送審報告，根據評審意見進行修改和補充；

3.8.5 經復審通過后正式清繪復制，提交報告，資料歸檔保存。

勘查評價報告編寫內容，應符合下列規定要求：

A1報告編寫提綱

a.前言；

b.礦泉水水源地自然地理條件；

c.礦泉水水源地地質水文地質條件；

d.礦泉水水源動態特征；

e.礦泉水水源水質評價

f.礦泉水水源允許開采量評價；

g.礦泉水水源地保護區的建立與劃分；

h.結論。

A2 附圖、附表要求

A2.1主要附圖

a. 礦泉水水源地區域地質圖（比例尺1：50000～1：200000）；

b. 礦泉水水源地綜合水文地質圖（比例尺1：5000～25000）；

c. 礦泉水水源地保護條件圖（圖上應反映礦泉水的出露條件，各級保護區的界限、范圍，現有污染因素等）；

d. 礦泉水水源動態曲線圖；

e. 水文地質剖面圖；

f. 鉆井剖面及生產井結構圖。

A2.2主要附表

a. 鉆井抽水試驗成果表；

b. 水質全分析成果表；

c. 微生物檢驗成果表；

d. 礦泉水水源動態監測數據表。

[1] GB/T13727-200X.天然礦泉水資源地質勘察評價規范[S]

[2] GB8537-2008.飲用天然礦泉水[S]

[3]廣東省珠海工程勘察院.珠海市灣仔雷公石壁飲用天然礦泉水詳查報告[M].2005年