地下取水水源论证中的软件应用

2012-09-04王春霞李承坤霍东亚

山东水利 2012年7期

王春霞，李承坤，霍东亚

（菏泽水文水资源勘测局，山东菏泽 274000）

水量评价是建设项目地下取水水源论证的主要依据之一，其评价方法多种多样。水源地在建立后，实际出水量往往与群孔干扰抽水试验抽水量接近，相应的流量与降深也最直观地体现在以后实际运作时相应的数值上。因此，在评价水量中群孔干扰抽水试验计算是验证是否建立水源地的必要手段。

1 Aquifer Test软件介绍

Aquifer Test是由加拿大Waterloo Hydrogeologic Inc应用可视化技术开发研制的对抽水试验数据进行分析的最新专业软件。它提供了多种抽水试验数据的分析方法，可以利用实验数据计算含水层参数，预测不同时刻不同地点的水位变化值，生成图表，而不必在某一地点设观测井进行实地观测水位降深数据。

利用Aquifer Test软件对含水层抽水试验数据进行分析，计算出导水系数和弹性释水系数。通过模拟抽水试验，预测一定开采定额下的水位降深值、抽水影响半径，进行取水可靠性分析，还可以通过对不同保证率年份地下水位及地下含水层以丰补歉特性的分析，进行供水保证性分析，通过模拟抽水试验，还可以达到优化规划未来抽水井地点，确定合理的抽水流量和用水期，观察井群之间的干扰，改进抽水试验分析结果的目的。以下用实例说明Aquifer Test软件在抽水试验分析及建设项目地下取水水源论证中的应用。

2 根据抽水试验数据确定含水层参数

2.1 判别含水层的类型

在Aquifer Test软件中根据抽水试验实测数据可生成时间～降深曲线，同时可生成相应的下降速率线（见图1）。下降速率线其实是放大了降深随时间的变化趋势。根据实测数据点绘出的时间～降深曲线的形状及相应的下降速率线的特点对照判别图来确定含水层的类型。

通过分析时间～降深曲线和下降速率线的形状特点发现，如果试验含水层是潜水含水层，则抽水一段时间后存在滞后排水的现象，好象含水层得到了补给使水位下降速度明显减缓，时间～降深曲线的斜率减小，表现为下降速率线的形状有一个明显的下凹。图1中在抽水一段时间后时间～降深曲线的斜率没有减小，下降速率线比较平直，可见该含水层不是潜水含水层。

经过对比看出，抽水试验的时间～降深曲线和下降速率线的形状特点与承压含水层的井流状态判别图非常相似，因此可以确定试验含水层的类型为承压含水层。

2.2 计算含水层参数

根据时间～降深曲线与泰斯标准曲线的配线法原理，采用承压完整井涌水量计算公式：

式中：s为以固定流量Q抽水时与抽水井距离为r处任一时间的水位降深，m；T为导水系数，m2/d；S为弹性释水系数；W（u）为井函数，它是一个指数积分函数。u为井函数的自变量，用下式表示：

井函数W（u）可以用一个收敛级数表示：

在Aquifer Test软件中输入抽水流量、观测井数据等，根据时间～降深曲线与泰斯标准曲线的配线法原理，可直接生成导水系数（T）和弹性释水系数(S)。T的值为154 m2/d，S的值为0.000 63。

3 建设项目地下取水论证实例

3.1 基本概况

菏泽市某热电厂一期工程用水由地下取水，拟建400 m左右深水井2眼，相距300 m以上，分别以1 080 m3/d的开采量开采。由综合水文地质图水文地质剖面图上量取，含水层厚度M为28 m，以承压开采井为中心的含水层半径为10 km，根据附近地区的抽水试验资料计算出导水系数T为154 m2/d，弹性释水系数S为0.000 63。计算得深层地下水储存量为549.5万m3。经分析深层地下水的储存量能够满足热电厂抽水需要。

在Aquifer Test软件中模拟群孔干扰抽水试验，在影响半径范围内，2个钻孔中同时进行抽水，通过干扰抽水试验确定水位下降与总涌水量的关系，从而预测一定开采定额下的水位降深值，同时为确定合理的布井方案提供依据。

3.2 模拟两抽水井干扰下的水位降深状态

2个抽水井相距300 m，之间设5个虚拟的观测井，间距为50 m。含水层参数选用以往的计算成果，根据附近地区的抽水试验资料计算值，选取导水系数 T为 154 m2/d，弹性释水系数 S=0.000 63，在Aquifer Test软件各观测井的试验结果中人工输入。生成预置参数后，对各虚拟观测井人工输入的参数数值逐一进行锁定。

根据泰斯公式，各井相互干扰的承压完整井涌水量计算公式为：