海晏县西海镇青稞滩地区地下水开采方案及允许开采资源量评价

2016-10-21权开兄蒋南杰权国苍

地下水 2016年5期

关键词：开采区补给量开采量

权开兄，杨　玲，蒋南杰，权国苍

(青海省水文地质及地热地质重点实验室/青海省水文地质工程地质环境地质调查院，青海西宁 810008)

海晏县西海镇青稞滩地区地下水开采方案及允许开采资源量评价

权开兄，杨玲，蒋南杰，权国苍

(青海省水文地质及地热地质重点实验室/青海省水文地质工程地质环境地质调查院，青海西宁 810008)

通过对海晏县西海镇青稞滩地区地形地貌、构造特征及水文地质条件和长观资料分析研究，确定水源地开采为集中开采的方式。通过非稳定干扰井群法和概化模型，结合区内观测资料，计算了区内允许开采资源量，允许开采量为6.0×104m3/d，此量仅占天然补给量的60.2%，通过允许开采量保证程度的分析，得出区内资源量是有保证的,水质符合生活饮用水标准。

青稞滩；地下水；允许开采资源量

研究区位于便马河及哈利涧河谷中[1]，总的地势北高南低，东高西低，地形最高点位于牧场部以北基岩山区，海拔高度3 440 m，最低点位于农牧场以南，海拔高度3 100 m。地貌跨山地、丘陵和河谷平原。大地构造位置上处于祁连褶皱系的祁连山中间隆起带和祁连山南部两个二级构造单元。地下水为基岩裂隙水(基岩裂隙水可分为层状基岩裂隙水和块状基岩裂隙水)和碎屑岩类孔隙裂隙水及松散岩类孔隙水。研究区属海晏盆地次一级沉降带，四周基底隆起，为一地形较为封闭的河谷区。北部基岩山区为哈利涧河和便马河河水的主要补给区，汇水面积较大，降水充沛，大气降水、冰雪融水及基岩裂隙水大量汇入，河水出山口后，河水大量渗漏转化为地下水，为地下水的形成提供了丰富的源泉[2](图1)。

图1　河水流量与河水渗漏量关系曲线图

1　开采方案

1.1开采方案的确定

根据研究区的水文地质条件和抽水试验资料分析，水源地采用集中开采的方式[3]。该地段东西两侧为哈利涧河低山丘岭，东西两侧由第四系中更新统(Q2fgl)泥质卵石构成隔水边界，由古近系(EXn)泥岩、砂砾岩构成相对隔水层。这里含水层厚度大39.93～61.175 m，富水性强，单井换算涌水量5 965.41 ～10 572.6 m3/d，透水性好，潜水位埋藏浅小于10.0 m，易开采。开采井沿河谷纵向“梅花状”布置，排距600.0 m，每排开采井间距600 m。

1.2开采井技术条件

1)宜井深度

开采井深度80.0 m；

2)井结构

井结构为完整井，揭露含水层厚度控制在60 m左右，开采井井径750 mm，下入406 mm的井管及滤水管,并填砾，滤水管长度40～50 m，底部下入4～5 m的沉淀管；沉淀管封口；

3)泵型

开采井下入 QJ210-50/2或型号相近的深井潜水泵，单井涌水量控制在5 000 m3/d左右。

2　允许开采资源量评价

研究区河流垂直补给地下水后，两侧及底部为第四系中更新统泥质卵石层和由古近系(EXn)泥岩、砂砾岩组成的相对隔水层，可概化成两侧为隔水边界，另外两侧为无限延伸的箱形含水层。开采区下游水力坡度6.8‰，加之区内为大厚度含水层，仍有部分未开采出的地下水从开采区下游流出。根据以上条件概化后，可认为具有水力坡度的无限含水层的汇源项，开采量、泄出量可看成抽水井，补给量可看成注水井，按势叠加原理，可用非稳定干扰井群法解析式求解[4]，其数学模型为：

为满足上述数学模型，两侧隔水边界各做一次映射，其解析式为：

式中：S为各井点的水位降深(m)；H为开采区含水层厚度(m)；K为渗透系数(m/d)；Qi为第i口井组的涌水量(抽水井为正，注水井为负，m3/d)；W(ui)为井函数[5]。

2.1概化模型

1)开采区

根据前述布井方案和开采区的水文地质条件，可概化成长5 000 m，宽4 000 m，厚61.34 m﹙平均含水层厚度﹚的箱形含水层。

2)参数选取

含水层厚度(H0)：取极富水地段含水层厚度的平均值，为50.55 m；

渗透系数(k)：开采区取抽水试验用恢复水位法计算的k值平均值为79.94 m/d。

井函数W(μi)：用公式μi=确定，T为导水系数(m2/d)，ri为计算井与各抽水井的距离(m)，t为抽水延续时间(d)；

导水系数(T)：根据该地区特征，开采区为2 260.0 m2/d；

给水度(μ)：该地区取0.103；

抽水井流量：在不影响下游水源地的基础上，开采区设有12个开采井，用K1…K12表示，每眼开采井的开采量均为5 000 m3/d，总计开采量为6.0×104m3/d。用注水井X1…X6代替枯水年天然补给量﹙表1﹚9.96×104m2/d，每眼井注量为16 600 m3/d。剩余的量﹙泄出量﹚3.96×104m2/d，用P1…、P8代替，每眼井的泄出量为6 600.0 m3/d。

3)预测水位降深

开采区共12眼开采井，总开采量为6.0×104m3/d时，选用开采区中心的K7号开采井井水位降深作预测。

预测开采时间分别为0.08年(30d)、0.5年(183d)、1年、1.5年(548d)、2年、3年时的水位降深值，计算结果(表1)，并作出时间——降深关系曲线图(图2)。