某核反应堆预选区含水介质渗透性变化特征

王建林，李 晓

(成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059)

某核反应堆预选区含水介质渗透性变化特征

王建林，李 晓

(成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都 610059)

在简要介绍预选区水文地质条件基础上，主要通过压水试验、抽水试验等水文地质试验得出各种水文地质参数从而分析预选区含水介质渗透性变化特征以及地层渗透性变化规律。

水文地质条件;压水试验;抽水试验

1 地形地貌

项目建设地区域上属四川西部高山向四川盆地过渡地带，受北东向构造体系控制，预选区及附近地势西南高，北东低，海拔高程 450.36～474.51 m之间，预选区被南安河环绕，由较宽缓的冲洪积阶地和呈单斜状的丘陵两个微地貌单元构成。场地北段为冲洪积阶地，较平缓开阔，其南侧丘陵斜坡总体南高北低。主体呈阶梯状由北向南分布，总体坡度约为25°～35°;东面紧邻南安河，距河底高度约3～7 m。

2 预选区水文地质条件

2.1 岩性及构造

预选区出露地层主要为白垩系(K)和第四系(Q)，其中第四系以坡残积层粉质粘土为主，夹细砂和碎石，顶部有少量冲积漂石、卵石以及根植土层，分布于南安河左岸缓坡。第四系地层由南向北物质组成发生了相应变化，由残破积层粉砂粘土逐渐变为根植土层再到河流冲积卵石土，总厚度变化由南向北逐渐变厚，从东西向看，第四系地层主要都为薄层河流冲积卵石土覆盖坡残积粉质粘土为主，厚度变化主要为山顶较薄，阶地较厚，至南安河被河流控制改造(图1)。

基岩地层出露灌口组(K2g1)分布在预选区南部，岩性以泥岩，粉砂质泥岩为主，局部发育石膏团块，灌口组地层向南缓倾，产状 20°～30°∠8～10°。出露厚度 0～15m，地层软弱，易风化，裂隙发育，发育位置主要集中于基岩垂向部位，以联丰村陡坎为典型，风化密集，延伸长度几厘米至几米，切割较浅，裂隙面不平直，基本无填充或局部少量泥质充填。

夹关组(K2j)地层在厂址区下覆于灌口组，仅在南岸河河床和预选区南部南安河两侧出露，地层产状0°～20°∠0°～15°，岩性以砂岩为主。南安河河床出露夹关组(K2j)砂岩具两组呈“X”型发育构造节理，产状走向分别为96°和155°，倾角为65°、52°。节理面较平直、闭合、基本无充填、切层发育、可见延伸长度2～3 m。

预选区范围内无规模较大的断裂，位于南安向斜核部，大致成北偏东10°展布，全长约25汇 km，核部主要由夹关组组成，两翼以灌口组为主，该向斜在向北东向倾斜时逐渐变窄，并逐渐向北西向倾斜。在预选区内宽约2.5～3.5 km，长约10.6 km。北西翼走向350°～360°之间，北东翼走向在0°～15°之间。岩层较正常。

图1 第四系厚度变化图

2.2 地下水补、径、排条件

预选区地形总体西南高北东低，南部灌口组基岩主要接受大气降水补给，由于地形较缓，坡度 ＜10°，地下水运动方式以地表和浅表径流为主，向北径流，在运移过程中部分地下水移动到泥岩与砂岩交界处，受到作为相对隔水层的下覆泥岩阻挡，在地表出露处，以泉的形式排泄，预选区广泛分布这类泉水。浅层风化裂隙水，这类裂隙水发育深度不大，严格受地貌控制，以地形分水岭为界，形成相对独立的水文地质单元，在水文地质单元内有统一的潜水面，地下水在分水岭部位接受大气降水补给，向附近沟谷就近排泄。

南东部夹关组主要接受大气降水以及南东方向山区地下水径流补给，其中降水一部分顺表层风化裂隙向南安河排泄，另一部分沿风化裂隙下渗进入深部层间裂隙，顺层间裂隙继续向北径流，这类地下水整个过程风化裂隙和构造裂隙相互转换，水力联系紧密。

南安河一级阶地因水泥固化很难获得大气降水补给，主要来源于预选区南部地下水径流补给，和西侧沟水的补给。钻探揭示南安河一级阶地地下水位在阶地南部高，在靠近南安河迅速降低，表明地下水向南安河排泄。在丰水期，南安河水对一级阶地地下水形成一定范围反补给(图2)。

图2 预选区地下水补排关系图

3 水文地质试验及参数

为了确定含水层的水文地质参数，评价厂区含水层富水性、为场地适应性提供依据。本次勘察工作共实施水文地质钻探孔6个，水文地质试验钻孔 5个，其中 ZK2、ZK3、ZK4、ZK9、ZK16孔进行了稳定流抽水试验，ZK1、ZK8、ZK11注水试验、ZK1、ZK4、ZK6、ZK8、ZK11 的压水试验，试验钻孔平面位置布置见图3。本节根据各种试验获得的资料，进行水文地质参数计算。

图3 钻孔水文地质试验点布置图

3.1 压水试验

根据预选区岩层、地形变化特征，本次选取了5个钻孔进行压水试验，分别是 ZK1、ZK4、ZK6、ZK8、ZK11试验钻孔位置见图3。试验采用自上而下的分段压水法，最大压力1Mpa，试验段长度一般5m左右。计算公式为:

式中:Q为钻孔特定压力下的稳定流量(L/min);s为试验压水时所施加的总Mpa;l为试段长度(m)。

岩层渗透系数与吕荣值的关系按下式近似计算:

式中:r为钻孔的半径;

钻孔试验结果统计见表3，预选区水文地质剖面见图4、5。

图4 预选区水文地质剖面

图5 预选区水文地质剖面

表1 压水试验成果统计表

3.2 抽水试验

本次勘察工作中的钻孔抽水试验均采用单孔稳定流抽水试验，结合已经进行较为系统的分段压水实验，验证厂址区主要地层的渗透性。据本钻孔揭露地层情况，对 ZK2、ZK3、ZK4、ZK9、ZK16孔分别进行抽水试验。其中 ZK3、ZK4为疏干性抽水，抽水时间短且不连续，在没有达到稳定流量前很快抽干。计算公式如下:

3.2.1 渗透系数 K

式中:R为影响半径(m);K为含水层渗透系数(m/d);S为抽水孔降深值(m);Q为抽水井涌水量(m3/d);q为单位涌水量(l/s.m);H为含水层厚度(m);r为抽水孔半径(m)。

3.2.2 给水度 μ

给水度的计算依据本次抽水试验和恢复水位观测资料，按《供水水文地质手册》中有关公式计算:

其中:Q抽为抽水时的井出水量(m3/d);Q补为抽水时的补给量或停抽后水位恢复时的补给量(m3/d);μF为单位储存量(m3);μ为给水度，为补给面积，即降落漏斗影响面积，由影响半径近似计算(m2);Δs为时段内的水位降深(m);Δt为水位持续下降(抽水)或上升(恢复)的时段(d);

当停止抽水时，Q补=0，则可推出②式，①、②两式联解则可推出下式:

按上述公式计算，得到上部含水层水文地质参数成果如下表2。

通过对 ZK2、ZK3、ZK4、ZK9、ZK16 的抽水试验结果，得出以下结论:南安河一级阶地上渗透性差异比较大，通过对ZK3、ZK4的抽水表明局部地段渗透性较差，与ZK2有较大差异。ZK2处于地下水汇集区，地下水能得到充足的补给，且渗透系数为1.38m/d，渗透性较好。

K2g K2j K2g K2j K2j浅层风化带裂隙水0.89 8.81 1.38 6.93 0.026 ZK2 6.5 19.2 12.7 32.7 6.5 0.024 1.24 11.27 1.36 7.28 0.012 ZK9 0.97 20.6 19.63 38.1 0.97 3.56 7.23 0.98 24.66 0.015 ZK16 4.14 9.2 5.06 60.5 4.14 4.26 7.6 1.04 33.18

4 试验结果的水文地质分析

通过压水试验结果分析，获得的主要认识:

(1)勘察区钻孔压水试验表明，勘察区地层渗透性总体较弱，46%的试段Lu值小于1，为微透水。37%段 Lu值在1～10之间，为弱透水，只有7%段为中等透水。2段压不进水，试验段出现频率统计见图6。

(2)压水试验揭示，勘察区地层的渗透性具有随深度逐渐减弱的特征。

(3)ZK1 在 8.7～18.9m 段 Lu值为 17.28 ～21.89，为中等透水;ZK4在 9.7～15m段 Lu值为 35.46，为中等透水;ZK6 在 5.45～16.8m 段 Lu值为 33.34 ～40.72，为中等透水;ZK11 在 11.03～17.2 m 段 Lu值为 54.06，为中等透水。由钻孔岩芯资料可知，中等透水试验段主要在灌口组与夹关组接触带之间，风化强烈，岩芯较破碎，以碎块状和短柱状为主，风化裂隙及构造裂隙发育，部分裂隙充填有次生泥。压水试验过程中，裂隙中的冲填物被水流冲蚀带走，造成裂隙宽度增加，加上上覆岩体厚度小，岩体可能产生抬动，使压水流量增大，透水率也随之增大(图6)。

5 结论

本次勘察用多种试验方法来确定了预选厂区地层的水文地质参数，获得的主要成果基本揭示了厂址区不同地层、不同位置的地层的渗透性，得出如下认识:

(1)根据抽水试验得出 ZK2渗透系数为 1.36，ZK9为0.44，ZK16为1.04。表明厂址区地层渗透性不同位置有一定的差异，主要是由于各个位置覆盖层厚度、岩性差异及裂隙发育程度不同造成的。

(2)厂址区Lu值总体具有随深度逐渐减小的特征，渗透性大多在微透以及弱透之间。

(3)Lu值大于10渗透性较强的段主要发育在高程418～438.12m的20m深度(K2g与 K2j)接触带之间以及浅表覆盖层带，该带渗透性较强，Lu值在17.28～54.06之间。

(4)钻孔揭示不同位置Lu值差异性明显，表明地层的渗透性在空间上变化较大。

图6 中等透水试验段示意图

［1］王大纯，张人权，史毅虹，等.水文地质学基础［M］.北京:地质出版社，1986.

［2］候龙君，李法军，祝田多娃.水文地质参数计算方法探讨［J］.地下水，2010(06).

Water Medium Permeability Variation Characteristics Contained in the Pre－selected Area of a Nuclear Reactor Aqueous

WANG Jian －lin，LI Xiao
(College of Environment and Civil Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，Sichuan)

The article is based on a brief introduction of hydrological and geological conditions in the pre－ selected areas，mainly through the water pressure test，pumping test and other tests，it got a variety of hydrogeological parameters so that we can analyze changes in pre－zone permeability characteristics of porous media and the formation permeability variation.

Hydrological and geological conditions;the water pressure test and the pumping test

P641.1

A

1004－1184(2012)01－0045－03

2011－07－13

王建林(1985－)，男，贵州遵义人，在读硕士研究生，主攻方向:水文地质。