一个求深部含水层渗透系数的实例

龚雯任恩

（四川省核工业地质调查院 四川 成都 610061）

0 引言

水利水电工程抽水试验的主要任务是测定含水层的渗透系数。为计算单井涌水量提供依据。在抽水试验前，根据试验地段的工程地质及水文地质条件做好设计工作至关重要，在本工程中我们采用单孔钻孔抽水试验，从而测定了该含水层的渗透系数。

1 工程概况及场地工程地质条件

1.1 工程概况

该井位于新泰市放城镇郗家峪村，地理坐标为东经117° 33′21.7″，北纬35°40′06.1″，井口标高231m，地处鲁中南中低山地貌单元的新泰断陷盆地南部边缘的次级沟谷谷地中，地势上总体较平缓开阔，其南北两侧低山、丘陵山峰海拔高程350～600m，与山脚的相对高差约120～330m。

1.2 场地工程地质条件

根据地面调查和钻井揭露，地层自上而下可分为第四系（Q4）和奥陶系中统（O2）。主要岩性是深灰色、灰白色致密厚层状纯灰岩夹薄层泥质灰岩、豹皮灰岩。岩溶发育，是地下水赋存的良好地段。

2 水文地质条件

该井所处的水文地质单元为“鲁中南中低山丘陵、山前冲积扇平原地下水资源区，鲁山背斜悲翼单斜构造地下水资源亚区”之泗水-平邑谷地水文地质区。

受地质构造、地貌及地表、地下分水岭的控制，形成具有完整、统一的补给、径流、排泄条件的独立水文地质单元[1]。该谷地呈西北、东南向展布，自平邑向西北经泗水县至东风；自平邑向东南沿河经地方延入临沂幅。谷地南北变质岩组成的低山丘陵区为本谷地地下水的间接补给区，地下水受大气降水补给，自分水岭向谷地方向运动，并沿途补给各类型地下水。泗河与河河谷及其冲、洪积层为谷地内各类地下水之汇集中心，本区地下水与河水关心密切，根据77年长期观测资料绘制的等水位线图明显反映了第四系潜水补给河水。

图1 水文地质图

表1 抽水试验结果

该井所处的次级水文地质单元为泗水—平邑谷地水文地质区的支流谷地（图1），为平邑-泉林径流排泄区其东以柏林-铜石阻水断层，西介为独角-梁邱断层。地下水流向为自北向南。

3 水文地质参数的计算

3.1 试验原理

实验时，抽水孔以设计的流量向外抽水时，在抽水孔影响半径以内会形成一降落。通过观测抽水量，在规定时间内观测到水位。利用稳定流理论，依据裘布衣理论计算完整井单孔抽水计算公式计算出渗透系数。

3.2 水文地质渗透系数计算

为了计算水文地质参数，确定该井的渗透系数，洗井结束后，进行抽水试验。根据不同的抽水量和降深来求渗透系数，抽水试验结果见表1。

本井为承压水完整井，承压水完整井的示意图见图2。

图2 完整井示意图Fig2 Full well schematic

承压水完整井采用的计算公式为：

式中：K——渗透系数，m/d；

Q——抽水量，m3/d；

M——承压水含水层厚度，（m）；

R——影响半径（m）；

r——井半径（m）。

图3 Q、S～t曲线Fig3 Q,S～t curve

根据三次降深抽水试验：S1为99.43m，Q1为603.33m3/ d；S2为59.9m，Q2为507.77m3/d；S3为23.0m，Q3为294.11m3/ d。将各参数代入上式可得：K1=0.60m/d，R1=771.12m；K2= 0.81m/d，R2=537.79m；K3=1.10m/d，R3=241.36m；平均渗透系数K=0.84m/d，即9.72×10-4cm/s，属中透水性。

根据试验结果可以画出抽水试验曲线（图3、图4）。

图4 Q～s关系曲线Fig4 Q～s curve

4 结论

在抽水试验过程中，应注意以下工作：

4.1 试验前应注意洗孔，洗孔应达到水清砂尽，无沉淀，洗孔工作没作好，会造成测得的渗透系数偏小甚至导致试验失败；

4.2 试验过程中，应边测读流量和降深，边绘制Q～s关系曲线，一旦发现Q～s关系曲线反常，如Q～s关系曲线呈反抛物型，应查明原因，必要时重做；

4.3 试验中抽水设备及电力设备要有富余，以防出现意外，影响试验进行。

［1］工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［2］陈雨孙，颜旺志.抽水试验原理与参数测定[M].北京:水利电力出版社，1985.

［3］DL/T5213-2005水电水利工程钻孔抽水试验规程[S].北京：中国电力出版社，2005.