呼和浩特市平原區含水層回灌能力分析

閆　巖　汪　旭　楊　銳　張　迪　閆福貴

1.石家莊經濟學院　石家莊　050031 2.內蒙古自治區第七地質礦產勘查開發院　呼和浩特　010020 3.內蒙古自治區第八地質礦產勘查開發院　烏海　016000 4.內蒙古自治區地質調查院　呼和浩特　010020

呼和浩特市平原區含水層回灌能力分析

閆巖1汪旭2楊銳3張迪1閆福貴4

1.石家莊經濟學院石家莊050031 2.內蒙古自治區第七地質礦產勘查開發院呼和浩特010020 3.內蒙古自治區第八地質礦產勘查開發院烏海016000 4.內蒙古自治區地質調查院呼和浩特010020

通過回灌試驗，基本查明了地下水回灌量與回灌壓力（回灌水頭）的相互關系，獲取了相關的地層參數，預測了回灌量。根據呼和浩特市地層巖性、富水性情況及地下水位埋深等綜合分析，呼和浩特市平原區第四系地下水含水組回灌能力較強區主要分布在山前平原區，地層巖性顆粒粗，水位埋深大，灌采比大部分在50%以上；大黑河平原區地層巖性顆粒細，水位埋深小于10m，回灌能力較弱，灌采比大部分在30%以下。總體上，呼和浩特市地層回灌能力有從東北向西南逐漸變弱的趨勢。

第四系含水層回灌能力

1.抽灌水試驗

在呼和浩特市平原區布置了2組淺層地下水抽灌試驗。見圖1。

1.1第一組抽灌試驗

（1）試驗基本情況

試驗井位于呼和浩特市區西部，為第四系淺層含水組抽灌對井（HC1和HG2井），兩井距為83m，井深120m。試驗井成井結構見圖2。回灌試驗基本情況見表1。

表1　第一組抽灌試驗基本情況表

（2）試驗成果

根據本次回灌試驗并結合成井時抽水井的三個落程非穩定流抽水試驗以及回灌井的三個落程非穩定流抽水試驗，進行綜合分析以求取水文地質參數。見表2、表3。

從表2分析，兩井距為83m，兩井分別抽水求得的水文地質參數基本一致，HG2井所求參數稍大，可能是地層漸變導致砂層的滲透性發生變化。從表4分析，利用注水井求參明顯小于抽水井求參。這種情況說明在回灌過程中，可能有渾濁物（如砂）、空氣等被帶入含水層，堵塞砂層孔隙，或者是水中Fe2+等離子和空氣接觸發生氧化生成沉淀，堵塞濾網和砂層，導致砂層的滲透性降低，導水能力減弱，直接體現為回灌量的減小。

綜合以上因素，根據回灌試驗實測結果，預測不同回灌量下的水位上升值。水溫穩定為10℃，滲透系數取13.91m/d，回灌井口距地面0.5m，設回灌井初始水位為9.73m，注水延續時間為3天，采用Theis公式預測結果見表4。可見，在不考慮含水層的堵塞等因素影響下，回灌井最大回灌量為44.02m3/h。

圖2　第一組抽灌水試驗井結構圖

表2　第一組抽水試驗求參數表

表3　第一組回灌試驗求參數表

表4　回灌量與水位上升值預測表

1.2第二組抽灌試驗

（1）試驗基本情況

試驗井位于呼和浩特市區的東部，為第四系淺層含水組抽灌對井（HC3和HG4井），兩井距為87.5m，井深120m。試驗井成井結構見圖3。回灌試驗基本情況見表5。

表5　第二組抽灌試驗基本情況表

（2）試驗成果

根據本次回灌試驗并結合成井時抽水井的三個落程非穩定流抽水試驗以及回灌井的三個落程非穩定流抽水試驗，進行綜合分析以求取水文地質參數。見表6、表7。

表6　第二組抽水試驗求參數表

表7　第二組回灌試驗求參數表

從表6和表7看出，抽水井和灌水井求得的水文地質參數基本一致。根據回灌試驗實測結果，當回灌量為15.01m3/h時，回灌井水位基本穩定在1.76m，回灌井初始水位埋深為38.44m，在不考慮含水層的堵塞等因素影響下，通過Q-S曲線趨勢預測回灌井最大回灌量為115m3/h。

2.回灌能力分析

通過以上2組淺層地下水回灌試驗表明，灌采比為27.6%和44.9%，可見地下水回灌比抽水取更困難。

水文地質條件是影響回灌能力的主要條件，包括含水層巖性、厚度、滲透性和地下水位埋深等。其中含水層巖性是影響回灌能力的最主要的因素，其次為地下水位埋深。但當地下水位埋深過淺時，由于水位壓的存在，綜合回灌效果不好。根據前人回灌試驗經驗，當水位埋深小于10m時，一般采用加壓回灌，但對回灌設施損壞嚴重.以地下水位埋深10m為分界線，小于10m時，回灌能力以地下水位埋深影響為主導，大于10m時，回灌能力以含水層巖性影響為主導。

卵礫石含水層中單位回灌量為抽水量的70%以上；粗砂、中砂含水層中單位回灌量約為出水量的40%～70%；中細砂含水層中，單位回灌量約為單位出水量的30%～50%；細砂、粉砂含水層中單位回灌量小于出水量的30%。呼和浩特北部山前平原區地下水含水層多以卵礫石、中粗砂為主，灌采比一般大于50%；南部大黑河平原區地下水含水層多以粉細砂、中細砂為主，灌采比一般小于30%。

圖3　第二組抽灌試驗井結構圖

［1］薄迎.淺析地源熱泵空調系統［J］.山西建筑，2007，33（33）：252-253.

［2］薛玉偉等.地下水水源熱泵的水源問題［J］.能源工程，2003，（2）：10-13.

［3］李宇等.利用水源熱泵開采淺層地熱能若干問題的探討［J］.理論探討，2007，2（3）.

［4］閆福貴等.呼和浩特市淺層地溫能調查評價報告，2012.