伊犁山区河谷截潜集中式渗流井取水方式探讨

额尔德木图 顾新鲁 贺根义丁光发

(①新疆自然资源厅地质勘查基金项目管理中心 乌鲁木齐 830000②新疆地矿局第二水文地质工程地质大队 昌吉 831100)

伊犁山区地表诸小河流较为发育，但对于人类工程活动密集区域（如村庄、矿区等）取地表水做为供水水源存在较大限制，如地表水水量动态变化大，枯水期取水工程较难保证取水量，同时河流中泥砂含量高，对取水设备的除砂要求较高，因此在河谷区截潜集中式取地下水做为水源成为较理想的选择。对于不同的河谷地段，地下水水文地质条件差异性较大，对于含水层较薄的地段，常规的井采取水方式解决不了大水量需求的问题，本文以伊宁县金山矿区依托帕能恰特河河谷段为例，探讨截潜集中式渗流井取水方式的合理性，以供在类似地区提供借鉴及推广应用。

1 河谷取水段地表水特征

取水点位于依托帕能恰特河中上游，据地表水测流及地表水取水水源评价中成果，选定的取水断面在95%的来水情况下，其年径流量为477×104立方米［1］（表1）。

表1 取水段河流水文特征

2 河谷地下水水文地质条件

2.1 含水层富水性分布与赋存特征

依据取水区段地下水赋存条件，含水层岩性和水动力特征，取水区段地下水有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两种基本类型［2］。

（1）上覆山间河谷带状冲洪积层潜水

河谷谷底宽一般50～160m，最宽可达200m以上，含水层岩性为卵砾石、粗砂，厚度由河床向漫滩至山体坡角逐渐由厚变薄，沉积厚度多大于5m，地下水埋深随河水远近由浅变深，一般在0.5～3.1m。含水层结构松散，孔隙度较高，具有良好的储水空间，其富水性主要取决于含水层厚度和补给条件。浅井抽水试验结果表明（表2），地下水埋深一般1～5m，涌水量 2.51-～31.10m3/d.m，渗透系数 3.03～15.82m/d,水质与河水基本一致，属HCO3·SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4·Cl-Ca·Na·Mg型水，矿化度0.18～0.29g/L。由于含水层分布不稳定，厚度不大，富水性较差，供水采用单井井采的方式不可行。

（2）下伏基岩裂隙水

取水区段下伏基岩裂隙水主要为层状岩类裂隙水，沿线出露多处泉水（Q24-Q28，均为侵蚀下降泉），地下水主要赋存于上古生界石炭系下石炭统大哈拉军山组一、二、四岩性段砾岩、砂岩、凝灰岩、凝灰质砂岩各种成因的裂隙中，其富水性受岩性、构造、地形地貌和补给因素的严格控制。受河水补给的影响，位于河流侵蚀基准面以下的基岩含水层富水性较强，反之较弱。在同等补给条件下，富水性受裂隙发育程度控制，裂隙发育程度则与岩石性质和所处构造部位有关。

表2 孔隙潜水含水层特征一览表

TEM视电阻率成果反映了第四系地层及基岩风化带［3］的存在，风化带厚度26-35米。

2.2 地下水补、径、排特征

从地下水位流场判定，河谷潜水主要接受河水补给，而基岩裂隙水则接受大气降水经上部循环后向河水补给，由于下部较完整基岩的隔水作用，河水与潜水（河川潜流）全部由北向南径流并排泄，而河谷区松散岩类与基岩上部强风化壳构成了地下潜水（河水潜流）的储水空间，有一定的取水条件。

2.3 地下水动态特征

由于河水含水层颗粒较粗大，连通性较好，其地下潜水（含风化壳裂隙水）动态基本与河水动态一致，属于水文型，下部基岩裂隙水多数受深大断裂影响，接受大气降水及北部地下水深部侧向补充，显示混合型动态。

3 集中式截潜渗流井取水方式探讨

3.1 取水方案分析

河水的径流量是有保证的，但作为矿区与取水段相对高差较大（大于200米）且河谷区空间不足的情况，修坝取水并扬水的可能性不大，建议利用河谷区潜水的储存空间，在河谷区大量施工集水廊道或辐射管道，将地表水、地下水集中至巷道中利用竖井抽取是可行的。

3.2 取水方式分析

先将河水引流，沿横河开挖硐室及平巷集水道（间隔60～80米）［4］，并埋下辐射井管（管径900毫米，埋深5～8米），考虑河水与地下水有一定的水位差，在下部10～15处应设置地下阻水坝（至微风化-中等风化壳基岩深度内），通过平巷集水道与河谷附近的竖井（大口井，口径1.2米）相连，大口井不封闭（作为检修、通气、清淤使用），可下入泵量（1.0万立方米/日）及扬程达到设计供水要求的潜水泵，分级泵水。须保证河水中的含砂量（0.5%）不超过设计要求。

3.3 渗流井取水结构物结构设计

河床渗流井（竖井）建于河床岸边，深度20米，井壁采用砼支护［5］，内径2.5～3米。在竖井内向河床方向开挖平巷，平巷顶面埋深为基岩以下5米，净截面尺寸为2m×1.5m（高×宽）。设计硐室5～10个，间距为50～80米，硐室顶面高出平巷顶面2米，每个硐室的尺寸为3m×3.5m×3m（高×宽×长）。硐室内布设辐射孔10个，孔径200～500mm，单孔长度以进入第四系孔隙含水层（含强风带）3m为宜［6］。

考虑河水与地下水有一定的水位差，在下部10-15处应设置地下阻水坝（至微风化-中等风化壳基岩深度内），通过平巷集水道与河谷附近的竖井相连，大口井不封闭（作为检修、通气、清淤使用），可下入泵量及扬程达到设计供水要求的潜水泵，分级泵水。

渗流井包括竖井、平巷、硐室和辐射孔。

4 小结

⑴在山区河谷段截潜集中式取地下水做为水源（水量稳定、泥砂含量要求小）是较理想的选择。

⑵通过伊宁县金山矿区依托帕能恰特河河谷段截潜集中式取水方式的探讨分析，采用渗流井（竖井、平巷、硐室和辐射孔）取水工程是技术可行与合理的。

⑶对比常规的井采取水方式解决不了大水量需求的问题，此种取水工程可供在类似地区借鉴及推广应用。