一個求深部含水層滲透系數(shù)的實例

龔雯任恩

（四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院 四川 成都 610061）

0 引言

水利水電工程抽水試驗的主要任務(wù)是測定含水層的滲透系數(shù)。為計算單井涌水量提供依據(jù)。在抽水試驗前，根據(jù)試驗地段的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件做好設(shè)計工作至關(guān)重要，在本工程中我們采用單孔鉆孔抽水試驗，從而測定了該含水層的滲透系數(shù)。

1 工程概況及場地工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該井位于新泰市放城鎮(zhèn)郗家峪村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117° 33′21.7″，北緯35°40′06.1″，井口標(biāo)高231m，地處魯中南中低山地貌單元的新泰斷陷盆地南部邊緣的次級溝谷谷地中，地勢上總體較平緩開闊，其南北兩側(cè)低山、丘陵山峰海拔高程350～600m，與山腳的相對高差約120～330m。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)地面調(diào)查和鉆井揭露，地層自上而下可分為第四系（Q4）和奧陶系中統(tǒng)（O2）。主要巖性是深灰色、灰白色致密厚層狀純灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、豹皮灰?guī)r。巖溶發(fā)育，是地下水賦存的良好地段。

2 水文地質(zhì)條件

該井所處的水文地質(zhì)單元為“魯中南中低山丘陵、山前沖積扇平原地下水資源區(qū)，魯山背斜悲翼單斜構(gòu)造地下水資源亞區(qū)”之泗水-平邑谷地水文地質(zhì)區(qū)。

受地質(zhì)構(gòu)造、地貌及地表、地下分水嶺的控制，形成具有完整、統(tǒng)一的補給、徑流、排泄條件的獨立水文地質(zhì)單元[1]。該谷地呈西北、東南向展布，自平邑向西北經(jīng)泗水縣至東風(fēng)；自平邑向東南沿河經(jīng)地方延入臨沂幅。谷地南北變質(zhì)巖組成的低山丘陵區(qū)為本谷地地下水的間接補給區(qū)，地下水受大氣降水補給，自分水嶺向谷地方向運動，并沿途補給各類型地下水。泗河與河河谷及其沖、洪積層為谷地內(nèi)各類地下水之匯集中心，本區(qū)地下水與河水關(guān)心密切，根據(jù)77年長期觀測資料繪制的等水位線圖明顯反映了第四系潛水補給河水。

圖1 水文地質(zhì)圖

表1 抽水試驗結(jié)果

該井所處的次級水文地質(zhì)單元為泗水—平邑谷地水文地質(zhì)區(qū)的支流谷地（圖1），為平邑-泉林徑流排泄區(qū)其東以柏林-銅石阻水?dāng)鄬?，西介為獨?梁邱斷層。地下水流向為自北向南。

3 水文地質(zhì)參數(shù)的計算

3.1 試驗原理

實驗時，抽水孔以設(shè)計的流量向外抽水時，在抽水孔影響半徑以內(nèi)會形成一降落。通過觀測抽水量，在規(guī)定時間內(nèi)觀測到水位。利用穩(wěn)定流理論，依據(jù)裘布衣理論計算完整井單孔抽水計算公式計算出滲透系數(shù)。

3.2 水文地質(zhì)滲透系數(shù)計算

為了計算水文地質(zhì)參數(shù)，確定該井的滲透系數(shù)，洗井結(jié)束后，進行抽水試驗。根據(jù)不同的抽水量和降深來求滲透系數(shù)，抽水試驗結(jié)果見表1。

本井為承壓水完整井，承壓水完整井的示意圖見圖2。

圖2 完整井示意圖Fig2 Full well schematic

承壓水完整井采用的計算公式為：

式中：K——滲透系數(shù)，m/d；

Q——抽水量，m3/d；

M——承壓水含水層厚度，（m）；

R——影響半徑（m）；

r——井半徑（m）。

圖3 Q、S～t曲線Fig3 Q,S～t curve

根據(jù)三次降深抽水試驗：S1為99.43m，Q1為603.33m3/ d；S2為59.9m，Q2為507.77m3/d；S3為23.0m，Q3為294.11m3/ d。將各參數(shù)代入上式可得：K1=0.60m/d，R1=771.12m；K2= 0.81m/d，R2=537.79m；K3=1.10m/d，R3=241.36m；平均滲透系數(shù)K=0.84m/d，即9.72×10-4cm/s，屬中透水性。

根據(jù)試驗結(jié)果可以畫出抽水試驗曲線（圖3、圖4）。

圖4 Q～s關(guān)系曲線Fig4 Q～s curve

4 結(jié)論

在抽水試驗過程中，應(yīng)注意以下工作：

4.1 試驗前應(yīng)注意洗孔，洗孔應(yīng)達到水清砂盡，無沉淀，洗孔工作沒作好，會造成測得的滲透系數(shù)偏小甚至導(dǎo)致試驗失??；

4.2 試驗過程中，應(yīng)邊測讀流量和降深，邊繪制Q～s關(guān)系曲線，一旦發(fā)現(xiàn)Q～s關(guān)系曲線反常，如Q～s關(guān)系曲線呈反拋物型，應(yīng)查明原因，必要時重做；

4.3 試驗中抽水設(shè)備及電力設(shè)備要有富余，以防出現(xiàn)意外，影響試驗進行。

［1］工程地質(zhì)手冊[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］陳雨孫，顏旺志.抽水試驗原理與參數(shù)測定[M].北京:水利電力出版社，1985.

［3］DL/T5213-2005水電水利工程鉆孔抽水試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2005.