某化工厂中试区域抽水试验设计与水文地质参数研究

高亮 张永明 胡涛

摘 要： 我们通过开展带观测孔混合型抽水试验，为某化工厂中试区域降水方案的设计提供了参考。该抽水试验以SK01抽水孔作为主要研究对象，即以反向抽水的方式分别进行3次降深过程。最终确定中试区地下含水层渗透系数为8.1725～9.9673m/d，平均渗透系数为9.0104m/d;在稳定动水位埋深为11.94m、降深5.20m时影响半径约为150m。

关键词： 抽水试验;降深;渗透系数;影响半径

【中图分类号】TU46     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.011

1 引言

抽水试验作为水文地质勘察工程的重要组成部分，目前已经得到广泛地开展和应用，如基坑工程的降水设计[1]、相关水文地质参数的求取[2]等。尤其在具有观测孔的抽水试验中，可以获得地下含水层在不同地段的渗透性、补给能力等信息[3]。此外，在土壤修复工程中，由于原位热脱附技术与地下水有着密切的联系，设计抽水试验也可以为原位热脱附抽降水施工提供有效的参数。抽水试验一般可分为单孔稳定流抽水试验、多孔稳定流抽水试验、单孔非稳定流抽水试验、多孔非稳定流抽水试验等。选取每种类型主要取决于抽水试验的目的和任务。如在水文地质条件相对简单的工程区域，主要研究地下含水层的渗透性等参数时，一般采用单孔抽水试验方法[4]。本文在某化工厂中试区域的西北侧进行3次稳定流抽水试验，定时记录SK01抽水孔的水位、涌水量及各观测孔的水位变化情况，以确定渗透系数和影响半径等。

2 工程概况

该化工厂中试区域地貌类型为河漫滩，水位情况随季节变化明显。需在中试区域西北侧建井进行抽水试验，通过确定渗透系数和影响半径等参数为后续原位热脱附施工提供依据。

3 地层岩性特征

在目标抽水孔附近开展取芯钻进工作来判断该场地的地层岩性及查明试验区域承压含水层的顶底板埋深，具体场区内地层岩性特征如表1所示。

4 抽水试验概况

4.1 抽水试验目的

对SK01孔进行抽水试验，记录数据并绘制曲线，以了解试验区域承压含水层的渗透系数、影响半径等水文地质参数，便于指导后续中试区域的抽降水工作。

4.2 建井过程

根据地层岩性分析结果及附近区域水位埋深情况，在中试区域西北侧布设抽水孔一口（SK01），观测孔三口（GK01、GK02、GK03），钻探施工设备为SL-1000S型多功能水井钻机。抽水孔及观测孔的分布位置如图1所示。其中，SK01抽水孔的孔深约为38.36m，井径为273 mm。GK01、GK02、GK03观测孔孔深分别约为35.90m、30.90m、25.90m，距离抽水孔分别为6.35m、16.05m、31.08m。

建井施工的主要工序為：测量放线定点-钻机钻孔-井管安装-井管外圈填封-洗井。

4.3 抽水试验方法

抽水设备主要为深井潜水泵，水泵下入深度为30m。在洗井结束后（抽水试验开始前）需准确测量抽水孔和观测孔的静止水位，观测静止水位时间应超过24h。SK01、GK01、GK02、GK03孔的静止水位分别为6.74m、6.21m、6.62m、6.72m。抽水试验采用带观测孔稳定流抽水试验，即以反向抽水的方式分别完成3次落程。最大落程（S1）抽水结束后进行第二落程（S2）、第二落程抽水结束后进行第三落程（S3）、第三落程结束后进行恢复水位观测。

4.4 记录数据

在抽水试验过程中观测的数据如表2、表3所示，我们发现GK01观测孔动水位变化有异常现象，其水位降深远远小于距离较远的GK02、GK03孔。根据试验区情况，判断为可能受到中试区未知地下构筑物影响，故在相关参数分析中，不参与计算。

5 水文地质参数分析

试验目的含水层埋深为10.75-38.00 m，SK01抽水孔属于承压完整井，井径为273 mm。在试验过程中，观测孔GK01数据异常，故不参与相关参数的求取。影响半径、渗透系数按带一孔观测孔稳定流抽水试验类型求取。

式中：K-含水层渗透系数（m/d）;Q-抽水井流量（m3/d）;Sw-抽水井中水位落程（m）;M-承压含水层厚度（m）;R-影响半径（m）;rw-抽水井半径（m）;r1-观测井与抽水井距离（m）;S1-观测井降深（m）。

如表4所示，通过最大落程值及对应的涌水量值，在带GK02观测孔稳定流抽水试验中，计算得出含水层渗透系数K=8.1725m/d，影响半径R=149m;在带GK03观测孔稳定流抽水试验中，含水层渗透系数K=8.9896m/d，影响半径R=156m;平均渗透系数K=8.5811m/d。通过第二落程值及对应的涌水量值，在带GK02观测孔稳定流抽水试验中，计算得出含水层渗透系数K=8.9123m/d，影响半径R=99m;在带GK03观测孔稳定流抽水试验中，含水层渗透系数K=9.9673m/d，影响半径R=105m;平均渗透系数K=9.4398m/d。排出第三落程异常数据后，得出中试区域地下含水层渗透系数为8.1725～9.9673m/d，平均渗透系数为9.0104m/d;在稳定动水位埋深11.94m、降深5.20m时影响半径约为150m。

6 结论

本文通过在某化工厂中试区域西北侧布置一口抽水井、三口观测井，进行带观测孔混合型抽水试验，获取了相关水文地质参数，为中试区域的抽降水工作提供了有效参考。

参考文献

[1] 郑栋材，张娅，朱玉娟，等.地铁车站深基坑工程降水设计与研究[J].地下水，2020，42（4）108-110.

[2] 黄义佳.单孔稳定流抽水试验求取水文地质参数[J].西部探矿工程，2019 （5）：173-175.

[3] 唐德康.上海某深基坑降水抽水试验研究[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2019，37（3）：363-366.

[4] 周子俣，秦志泉.单孔稳定流抽水试验计算渗透系数对比研究[J].矿产勘查，2018，9（4）：706-713.