大安市第二水源地地下水开采降落漏斗预测

2013-03-26曲克宏张振权

吉林地质 2013年1期

曲克宏，张振权

吉林省地质环境监测总站，吉林长春 130021

大安市位于本省西部干旱地区，多年平均降水量不大于400mm，地表水资源较匮乏，当地工农业、生活供水以地下水为主，目前全市自来水公司日供水能力仅1×104m3、全年开采量365万吨左右。保证用水仅占城市人口40%；自备井现有123眼（其中深井48、浅井75）为确保本市经济发展和生活生产用水开发第二水源。2015年前供水量达4.8×104m3/d，2020年达6.7×104m3/d。由于工业、生活用水连续开采，农业用水是季节性间歇开采、且随着引嫩工程的实施、地下水开采量不会大量增加，能够维持即定的供水目标。按规划开采量开采地下水能否维持采补平衡、资源永续利用、不出现不良水文地质、环境问题。本文试图通过“开采下降漏斗”预测，初步探讨开采条件下地下水动力场变化趋势，提出地下水资源及环境保护意见。

在第二水源集中开采水源地、持续5～10年、开采量（4.8～6.7×104）m3/d，连续抽水势必形成地下水局部下降漏斗。“漏斗”扩展范围、不同时间不同距离的水位降、中心最大水位降、对水源地周围开发地下水影响程度作出评价。

1 模型选择.

供水含水层为典型承压水，可视为均质等厚侧向无限延展（多层叠置含水系统的松嫩盆地中一个开采点），天然水力坡度较小，少量越流补给可忽略，抽水量近稳定，园周补给边界，无限远处抽水影响不存在，于此初始和边界条件基础，把供水水源地分成北部（1～4号井）南部（5～23号井）两个集中开采水源地，间距（4号至5号井）2 333.3m，前者为直线井排，后者为“半月形”布局。分别概化为两个与实际布井面积（井间距800m）2.01 km2及9.5 km2面积等同的“园形大井”、以日开采量最大6.7万吨为依据（北水源1.17万吨、南水源5.53万吨）预测水位变化值、则日开采量4.8万吨引起的“水位降值定小于此值、不再预测。概化后的大井半径分别为800m及1 739m、总面积相当于11.51 km2。适宜非稳定流“泰斯”解析解模型。

式中：ΣS——不同时间和距离的水位降（m）。

ΣQ——水源地总开采量（m3/d）。

T—— 含水层导水系数（m3/d）。

a——导压系数（m2/d）。

r——开采中心至不同降落点距离（m）。

t——开采时间（d）。

表1 北水源地（1～4号井）日开采量1.17万吨水位降深值预测表Table 1 Drawdown value prediction of withdrawal 11700 tons per day, north source (Well 1 - Well 4)

表2 南水源地（5～23号井）日开采量5.53万吨水位降深值预测表Table 2 Drawdown value prediction of withdrawal 55300 tons per day, south source (Well 5 – Well 23)

2 参数确定

结合水源地水文地质条件、并参考新一轮中国地下水资源评价“吉林卷”资料、确定相关水文地质参数值如下：

T=1 500m2/d，a=0.9×105m2/d，分别对北、南水源以日开采量1.17万吨及5.53万吨（单井涌水量平均2 913m3/d）。预测1、3、5、10年降深值。

3 预测结果

预测结果见表1、2。

4 预测结果评价.

北水源地持续日开采1.17万吨水量条件下、开采10年后水源地地下水将形成影响半径大于2 500m的降落漏斗，最大中心水位降10.04m，距中心 2 500m下降值3.03m；在南水源持续日开采量5.53万吨条件下、地下水降落漏斗最大中心水位降达47.55m，距中心2 500m处14.35m。枯、丰水期上表中计算值相应的加减1.5～2.0m。由于开采井是泰康组和白土山组承压水混合开采、因此必需用其最高承压水位、最大顶板埋深及含水层累积厚度评价“降深值”的水文地质条件可行性。就以南水源日开采量5.53万吨持续开采为例、开采10年后、降落漏斗中心最大水位降47.55m、而含水层顶板埋深值45～65m，说明漏斗中心压力水位下降未超顶板埋深最大值、只少泰康组含水层不存在被疏干的可能性，况切“漏斗”中、离中心50m的水位降只有36.7m、小于顶板埋深最小值，白土山组承压含水层也未有被大面积疏干的可能、根据“白土山组—泰康组混合承压水水位埋深值、压力水位丰水期埋深5～10m的条件、该层只存在离“漏斗中心”50m以内范围局部极少量“疏干”。

但这是一个天然补给不足靠开采激发补给的内陆盆地型水源地。随着持续开采时间延长、地下水下降漏斗范围不断扩大、一年后距开采中心2 500m处的迳流补给边界水位降深值将分别接近1.65～7.85m。因此、如果相当于“漏斗”面积20 km2以外的地下水再开采、降深值必将再增加。持续开采10年后，北、南部水源分别形成的开采降落漏斗波及、叠加值约12m。应严防外围乱打井、避免水位持续下降、出现承压含水层大面积疏干现象。

水源地在规划布井时已尽可能远离开采油井、地面距离保持1 000m以上。但是水源地在长期持续开采时，地下水开采下降漏斗波及范围较广，从中心起2 500m以外。采油井深度较大、穿透供水含水层（与盆地中层状叠置含水层水平分布相关），存在石油类污染质对供水含水层污染的可能性。其中三项（井下作业废水、即完井后和修井时的返排水；落地油；输油管线泄漏）对潜水产生污染，不是供水层、可忽略不计；主要是钻井废水（钻井过程冲洗钻井设备、地面设备用水及起下钻时泥浆流失物、泥浆循环系统的渗透物等组成）、套外返水对地下水环境的影响。处于水源地下降漏斗区内或者离漏斗边界较近的采油井一但发生上述废水串入或是套外返水，采油井.注水井的污水将会沿管壁直接进入含水层、串通供水层、在有限的距离内、自然降解污染质浓度若不能达到饮用水Ⅲ类标准，会造成地下水水源污染。

但据大安油田地下水环境影响评价资料表明、主要污染物石油类在第四系—第三系泰康组承压水含水层中可持续降解150天、质量浓度便可衰减到0.04mg/L，满足地下水环境质量Ⅲ类标准。污染的距离只有45m。因此、远于1 000m以外的采油井对水源地水质影响甚微。