閩寧鎮(zhèn)地下水水源地水文地質(zhì)參數(shù)計算＊

段曉龍

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，寧夏 銀川 750021）

1 自然地理概況

研究區(qū)位于寧夏永寧縣閩寧鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為E105°49′00″—E106°01′00″，N38°13′00″—N38°23′00″。屬于溫帶大陸性干旱、半干旱氣候，降雨稀少，蒸發(fā)強烈。

研究區(qū)西鄰賀蘭山，東接沖湖積平原，南抵花布山丘陵區(qū)，北至洪積斜平原三關(guān)口溝口[1]。在內(nèi)、外地質(zhì)營力共同作用下，自西向東依次形成了賀蘭山高中山區(qū)、低山丘陵區(qū)、洪積斜平原及沖湖積平原多種地貌形態(tài)，如圖1所示。山區(qū)地勢陡峭溝谷發(fā)育，平原區(qū)地勢平緩，海拔高度為1 120～2 400 m。賀蘭山區(qū)出露寒武系、奧陶系、白堊系及侏羅系地層，花布山山前分布新近系砂巖，洪積斜平原區(qū)堆積第四系松散砂礫石[2]。

圖1 研究區(qū)地貌分區(qū)圖

2 抽水試驗概況

2.1 基本情況

研究區(qū)位于賀蘭山東側(cè)沖洪積傾斜平原，含水層巖性由礫石、粗砂、細(xì)砂夾少量黏砂土構(gòu)成，屬于單一潛水。抽水試驗主孔MK16深度200 m，井內(nèi)徑305 mm，水位埋深46.79 m。觀測孔MG19位于MK16正北方35 m處，井深186 m，內(nèi)徑203 mm，水位埋深46.82 m。抽水試驗場地平面及剖面圖如圖2所示。

圖2 抽水試驗場地平面及剖面圖

2.2 抽水試驗

非穩(wěn)定流抽水試驗以MK16孔作為抽水主孔，選用125 m3/h潛水泵定流量抽水。抽水時長為10 080 min（7 d），抽水結(jié)束后，立即進(jìn)行水位恢復(fù)，水位恢復(fù)觀測時長為24 h。抽水及水位恢復(fù)過程中，使用Diver水位儀連續(xù)觀測水位及水溫數(shù)據(jù)，流量表同步觀測水量數(shù)據(jù)[3]。

2.3 試驗結(jié)果及分析

降深-時間曲線分布圖如圖3所示，從圖中可以看出，抽水試驗數(shù)據(jù)基本符合潛水完整井流特征。抽水過程大致分為4個階段：①抽水早期（0～190 min）屬于水位持續(xù)下降階段。主孔降深由0 m下降到3.368 m，觀測孔降深到0.746 m。該階段抽水曲線與Theis曲線一致，地下水以彈性釋水為主，水流主要是水平運動。②水位假穩(wěn)定階段（190～620 min）。主孔水位變幅在3.368～3.363 m，觀測孔水位在0.746～0.742 m間波動。水位下降速度明顯減緩，降深S-時間t曲線斜率減小，明顯偏離Theis曲線，反映出含水層的疏干排水作用。③水位波動下降階段（620～10 080 min），降深S-時間t曲線趨向于Theis曲線。④水位恢復(fù)階段。主孔和觀測孔水位迅速回升，在停泵24 h后水位恢復(fù)至初始靜水位，反映出含水層滲透性較好、地下水補給能力較強。

圖3 降深-時間曲線分布圖

3 參數(shù)計算

3.1 配線法

本次抽水試驗采用潛水完整井非穩(wěn)定流Boulton模型[4]求解參數(shù)，公式如下：

式（1）—式（5）中：T為含水層導(dǎo)水系數(shù)，m2/d；Q為抽水井出水量，m3/d；W（μA，μy，r/D）為縱坐標(biāo)井函數(shù)，無量綱；r為觀測孔距抽水井的距離，m；SA為早期的貯水系數(shù)，無量綱；μe為水層重力給水度，無量綱；t為計算點抽水時間，d；為配線擬合點橫坐標(biāo)前、后期井函數(shù)，無量綱；k為滲透系數(shù)，m/d；h0為含水層平均厚度，m；a為導(dǎo)壓系數(shù)，m2/d。

根據(jù)觀測孔實測資料繪制log（S）-log（t）曲線，與Boulton潛水完整井流標(biāo)準(zhǔn)曲線[4]進(jìn)行擬合，選出擬合點求得相應(yīng)參數(shù)，計算結(jié)果如表1所示。

表1 Boulton模型參數(shù)計算結(jié)果一覽表

3.2 Jacob直線圖解法

Jacob直線圖解法[4]計算公式為：

式（6）（7）中：i為降深時間對數(shù)曲線S-log（t）直線段斜率。

利用MG19孔抽水觀測數(shù)據(jù)，繪制觀測孔的S-log（t）曲線，如圖4所示。在S-log（t）曲線上選取一段直線段，求得直線的斜率為0.285，參數(shù)計算為

圖4 觀測孔S-log（t）曲線

3.3 水位恢復(fù)法

水位恢復(fù)法[4]計算公式為：

式（8）中：S′為水位恢復(fù)時的剩余降深，m；t為抽水開始累計時間，min；t′為水位恢復(fù)累計時間，min。

在單對數(shù)紙上，以對數(shù)表示的時間log（t/t′）為橫坐標(biāo)，剩余水位降深S′為縱坐標(biāo)，繪制觀測孔的剩余水位降深S′﹣log（t/t′）曲線，如圖5所示。聯(lián)結(jié)直線段求出斜率，并進(jìn)行參數(shù)計算，即：

圖5 觀測孔S′﹣log（t/t′）曲線

3.4 計算結(jié)果

經(jīng)計算，含水層導(dǎo)水系數(shù)平均為1 760.95 m2/d，導(dǎo)壓系數(shù)為5 945.96 m2/d，滲透系數(shù)為19.60 m/d，給水度為0.26，如表2所示。含水層巖性為砂礫石、粗砂夾黏砂土，滲透系數(shù)經(jīng)驗值為10～25 m/d，給水度為0.25～0.35[5]。計算結(jié)果與經(jīng)驗值相符，其數(shù)值能代表該地區(qū)含水層的滲透性和富水性。

表2 水文地質(zhì)參數(shù)一覽表

4 結(jié)論

閩寧水源地位于賀蘭山洪積扇前緣，含水層巖性為砂礫石層，孔隙大滲透性好，屬典型的潛水含水層。抽水試驗曲線符合考慮遲后疏干的博爾頓模型特點。采用博爾頓模型配線法、直線圖解法和水位恢復(fù)法計算的滲透系數(shù)為17.2～21.12 m/d，平均為19.6 m/d，給水度為0.26。計算結(jié)果與經(jīng)驗值相符，其數(shù)值能代表該地區(qū)含水層的水文地質(zhì)特征。