大安市第二水源地地下水開采降落漏斗預測

曲克宏，張振權

吉林省地質環境監測總站， 吉林 長春 130021

大安市位于本省西部干旱地區，多年平均降水量不大于400mm，地表水資源較匱乏，當地工農業、生活供水以地下水為主，目前全市自來水公司日供水能力僅1×104m3、全年開采量365萬噸左右。保證用水僅占城市人口40%；自備井現有123眼（其中深井48、淺井75）為確保本市經濟發展和生活生產用水開發第二水源。2015年前供水量達4.8×104m3/d，2020年達6.7×104m3/d。由于工業、生活用水連續開采，農業用水是季節性間歇開采、且隨著引嫩工程的實施、地下水開采量不會大量增加，能夠維持即定的供水目標。按規劃開采量開采地下水能否維持采補平衡、資源永續利用、不出現不良水文地質、環境問題。本文試圖通過“開采下降漏斗”預測，初步探討開采條件下地下水動力場變化趨勢，提出地下水資源及環境保護意見。

在第二水源集中開采水源地、持續5～10年、開采量（4.8～6.7×104）m3/d，連續抽水勢必形成地下水局部下降漏斗?！奥┒贰睌U展范圍、不同時間不同距離的水位降、中心最大水位降、對水源地周圍開發地下水影響程度作出評價。

1 模型選擇.

供水含水層為典型承壓水，可視為均質等厚側向無限延展（多層疊置含水系統的松嫩盆地中一個開采點），天然水力坡度較小，少量越流補給可忽略，抽水量近穩定，園周補給邊界，無限遠處抽水影響不存在，于此初始和邊界條件基礎，把供水水源地分成北部（1～4號井）南部（5～23號井）兩個集中開采水源地，間距（4號至5號井）2 333.3m，前者為直線井排，后者為“半月形”布局。分別概化為兩個與實際布井面積（井間距800m）2.01 km2及9.5 km2面積等同的“園形大井”、以日開采量最大6.7萬噸為依據（北水源1.17萬噸、南水源5.53萬噸）預測水位變化值、則日開采量4.8萬噸引起的“水位降值定小于此值、不再預測。概化后的大井半徑分別為800m及1 739m、總面積相當于11.51 km2。適宜非穩定流“泰斯”解析解模型。

式中：ΣS——不同時間和距離的水位降（m）。

ΣQ——水源地總開采量（m3/d）。

T—— 含水層導水系數（m3/d）。

a——導壓系數（m2/d）。

r——開采中心至不同降落點距離（m）。

t——開采時間（d）。

表1 北水源地（1～4號井）日開采量1.17萬噸水位降深值預測表Table 1 Drawdown value prediction of withdrawal 11700 tons per day, north source (Well 1 - Well 4)

表2 南水源地（5～23號井）日開采量5.53萬噸水位降深值預測表Table 2 Drawdown value prediction of withdrawal 55300 tons per day, south source (Well 5 – Well 23)

2 參數確定

結合水源地水文地質條件、并參考新一輪中國地下水資源評價“吉林卷”資料、確定相關水文地質參數值如下：

T=1 500m2/d，a=0.9×105m2/d，分別對北、南水源以日開采量1.17萬噸及5.53萬噸（單井涌水量平均2 913m3/d）。預測1、3、5、10年降深值。

3 預測結果

預測結果見表1、2。

4 預測結果評價.

北水源地持續日開采1.17萬噸水量條件下、開采10年后水源地地下水將形成影響半徑大于2 500m的降落漏斗，最大中心水位降10.04m，距中心 2 500m下降值3.03m；在南水源持續日開采量5.53萬噸條件下、地下水降落漏斗最大中心水位降達47.55m，距中心2 500m處14.35m。枯、豐水期上表中計算值相應的加減1.5～2.0m。由于開采井是泰康組和白土山組承壓水混合開采、因此必需用其最高承壓水位、最大頂板埋深及含水層累積厚度評價“降深值”的水文地質條件可行性。就以南水源日開采量5.53萬噸持續開采為例、開采10年后、降落漏斗中心最大水位降47.55m、而含水層頂板埋深值45～65m，說明漏斗中心壓力水位下降未超頂板埋深最大值、只少泰康組含水層不存在被疏干的可能性，況切“漏斗”中、離中心50m的水位降只有36.7m、小于頂板埋深最小值，白土山組承壓含水層也未有被大面積疏干的可能、根據“白土山組—泰康組混合承壓水水位埋深值、壓力水位豐水期埋深5～10m的條件、該層只存在離“漏斗中心”50m以內范圍局部極少量“疏干”。

但這是一個天然補給不足靠開采激發補給的內陸盆地型水源地。隨著持續開采時間延長、地下水下降漏斗范圍不斷擴大、一年后距開采中心2 500m處的逕流補給邊界水位降深值將分別接近1.65～7.85m。因此、如果相當于“漏斗”面積20 km2以外的地下水再開采、降深值必將再增加。持續開采10年后，北、南部水源分別形成的開采降落漏斗波及、疊加值約12m。應嚴防外圍亂打井、避免水位持續下降、出現承壓含水層大面積疏干現象。

水源地在規劃布井時已盡可能遠離開采油井、地面距離保持1 000m以上。但是水源地在長期持續開采時，地下水開采下降漏斗波及范圍較廣，從中心起2 500m以外。采油井深度較大、穿透供水含水層（與盆地中層狀疊置含水層水平分布相關），存在石油類污染質對供水含水層污染的可能性。其中三項（井下作業廢水、即完井后和修井時的返排水；落地油；輸油管線泄漏）對潛水產生污染，不是供水層、可忽略不計；主要是鉆井廢水（鉆井過程沖洗鉆井設備、地面設備用水及起下鉆時泥漿流失物、泥漿循環系統的滲透物等組成）、套外返水對地下水環境的影響。處于水源地下降漏斗區內或者離漏斗邊界較近的采油井一但發生上述廢水串入或是套外返水，采油井.注水井的污水將會沿管壁直接進入含水層、串通供水層、在有限的距離內、自然降解污染質濃度若不能達到飲用水Ⅲ類標準，會造成地下水水源污染。

但據大安油田地下水環境影響評價資料表明、主要污染物石油類在第四系—第三系泰康組承壓水含水層中可持續降解150天、質量濃度便可衰減到0.04mg/L，滿足地下水環境質量Ⅲ類標準。污染的距離只有45m。因此、遠于1 000m以外的采油井對水源地水質影響甚微。

5 結語

（1）該水源地地下水資源天然補給量不足，預測結果表明、長期開采以“開采激發補給量”維持采補平衡。因此、水源地外1 000m內不允許再開采地下水，否則將會產生井間干擾，進一步加大降深，增大白土山組承壓含水層的疏干可能性，而且易產生“漏斗”繼續擴展不可恢復、水量減少、地面沉降等不良環境水文地質問題。

（2）為使水源地持續發展利用，要體現地下水開發與保護相互關聯、保護中開發、開發中保護。不斷的引進新技術、新方法開采利用以利于資源的再生。.

（3）將日趨復雜化的水資源評價應用先進科學技術、優化開發方案，控制、調整降深，進而建立本區區域及城市水資源管理模型。

（4）合理部局、杜絕井間干擾，科學開采。

[1] 張振權.中國地下水資源（吉林卷）[M].北京:中國地圖出版社，2005.

[2] 王鳳生.吉林地下水[M].長春:吉林科學技術出版社，1998.

[3] 楊天行,林學玉.地下水流向井的非穩定運動原理及計算方法[M].北京:地質出版社,1980.