伊犁山區河谷截潛集中式滲流井取水方式探討

額爾德木圖 顧新魯 賀根義丁光發

(①新疆自然資源廳地質勘查基金項目管理中心 烏魯木齊 830000②新疆地礦局第二水文地質工程地質大隊 昌吉 831100)

伊犁山區地表諸小河流較為發育，但對于人類工程活動密集區域（如村莊、礦區等）取地表水做為供水水源存在較大限制，如地表水水量動態變化大，枯水期取水工程較難保證取水量，同時河流中泥砂含量高，對取水設備的除砂要求較高，因此在河谷區截潛集中式取地下水做為水源成為較理想的選擇。對于不同的河谷地段，地下水水文地質條件差異性較大，對于含水層較薄的地段，常規的井采取水方式解決不了大水量需求的問題，本文以伊寧縣金山礦區依托帕能恰特河河谷段為例，探討截潛集中式滲流井取水方式的合理性，以供在類似地區提供借鑒及推廣應用。

1 河谷取水段地表水特征

取水點位于依托帕能恰特河中上游，據地表水測流及地表水取水水源評價中成果，選定的取水斷面在95%的來水情況下，其年徑流量為477×104立方米［1］（表1）。

表1 取水段河流水文特征

2 河谷地下水水文地質條件

2.1 含水層富水性分布與賦存特征

依據取水區段地下水賦存條件，含水層巖性和水動力特征，取水區段地下水有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種基本類型［2］。

（1）上覆山間河谷帶狀沖洪積層潛水

河谷谷底寬一般50～160m，最寬可達200m以上，含水層巖性為卵礫石、粗砂，厚度由河床向漫灘至山體坡角逐漸由厚變薄，沉積厚度多大于5m，地下水埋深隨河水遠近由淺變深，一般在0.5～3.1m。含水層結構松散，孔隙度較高，具有良好的儲水空間，其富水性主要取決于含水層厚度和補給條件。淺井抽水試驗結果表明（表2），地下水埋深一般1～5m，涌水量 2.51-～31.10m3/d.m，滲透系數 3.03～15.82m/d,水質與河水基本一致，屬HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4·Cl-Ca·Na·Mg型水，礦化度0.18～0.29g/L。由于含水層分布不穩定，厚度不大，富水性較差，供水采用單井井采的方式不可行。

（2）下伏基巖裂隙水

取水區段下伏基巖裂隙水主要為層狀巖類裂隙水，沿線出露多處泉水（Q24-Q28，均為侵蝕下降泉），地下水主要賦存于上古生界石炭系下石炭統大哈拉軍山組一、二、四巖性段礫巖、砂巖、凝灰巖、凝灰質砂巖各種成因的裂隙中，其富水性受巖性、構造、地形地貌和補給因素的嚴格控制。受河水補給的影響，位于河流侵蝕基準面以下的基巖含水層富水性較強，反之較弱。在同等補給條件下，富水性受裂隙發育程度控制，裂隙發育程度則與巖石性質和所處構造部位有關。

表2 孔隙潛水含水層特征一覽表

TEM視電阻率成果反映了第四系地層及基巖風化帶［3］的存在，風化帶厚度26-35米。

2.2 地下水補、徑、排特征

從地下水位流場判定，河谷潛水主要接受河水補給，而基巖裂隙水則接受大氣降水經上部循環后向河水補給，由于下部較完整基巖的隔水作用，河水與潛水（河川潛流）全部由北向南徑流并排泄，而河谷區松散巖類與基巖上部強風化殼構成了地下潛水（河水潛流）的儲水空間，有一定的取水條件。

2.3 地下水動態特征

由于河水含水層顆粒較粗大，連通性較好，其地下潛水（含風化殼裂隙水）動態基本與河水動態一致，屬于水文型，下部基巖裂隙水多數受深大斷裂影響，接受大氣降水及北部地下水深部側向補充，顯示混合型動態。

3 集中式截潛滲流井取水方式探討

3.1 取水方案分析

河水的徑流量是有保證的，但作為礦區與取水段相對高差較大（大于200米）且河谷區空間不足的情況，修壩取水并揚水的可能性不大，建議利用河谷區潛水的儲存空間，在河谷區大量施工集水廊道或輻射管道，將地表水、地下水集中至巷道中利用豎井抽取是可行的。

3.2 取水方式分析

先將河水引流，沿橫河開挖硐室及平巷集水道（間隔60～80米）［4］，并埋下輻射井管（管徑900毫米，埋深5～8米），考慮河水與地下水有一定的水位差，在下部10～15處應設置地下阻水壩（至微風化-中等風化殼基巖深度內），通過平巷集水道與河谷附近的豎井（大口井，口徑1.2米）相連，大口井不封閉（作為檢修、通氣、清淤使用），可下入泵量（1.0萬立方米/日）及揚程達到設計供水要求的潛水泵，分級泵水。須保證河水中的含砂量（0.5%）不超過設計要求。

3.3 滲流井取水結構物結構設計

河床滲流井（豎井）建于河床岸邊，深度20米，井壁采用砼支護［5］，內徑2.5～3米。在豎井內向河床方向開挖平巷，平巷頂面埋深為基巖以下5米，凈截面尺寸為2m×1.5m（高×寬）。設計硐室5～10個，間距為50～80米，硐室頂面高出平巷頂面2米，每個硐室的尺寸為3m×3.5m×3m（高×寬×長）。硐室內布設輻射孔10個，孔徑200～500mm，單孔長度以進入第四系孔隙含水層（含強風帶）3m為宜［6］。

考慮河水與地下水有一定的水位差，在下部10-15處應設置地下阻水壩（至微風化-中等風化殼基巖深度內），通過平巷集水道與河谷附近的豎井相連，大口井不封閉（作為檢修、通氣、清淤使用），可下入泵量及揚程達到設計供水要求的潛水泵，分級泵水。

滲流井包括豎井、平巷、硐室和輻射孔。

4 小結

⑴在山區河谷段截潛集中式取地下水做為水源（水量穩定、泥砂含量要求小）是較理想的選擇。

⑵通過伊寧縣金山礦區依托帕能恰特河河谷段截潛集中式取水方式的探討分析，采用滲流井（豎井、平巷、硐室和輻射孔）取水工程是技術可行與合理的。

⑶對比常規的井采取水方式解決不了大水量需求的問題，此種取水工程可供在類似地區借鑒及推廣應用。