沿海地带潜水含水层水文地质参数的单孔抽水试验研究

2022-06-06蔡晓琳

中国资源综合利用 2022年5期

蔡晓琳

（河北省煤田地质局第二地质队，河北邢台 054000）

水文地质调查是查明地下水环境影响的主要手段，其中抽水试验是研究涌水量和水位降深关系，并求得水文地质参数的一种野外水文地质试验。乐亭沿海地区属于冀东滨海平原南端的沿海地带，区内基本被第四系沉积物所覆盖，受渤海湾海侵事件的影响，区内分布有大面积的咸水体。本次工作对乐亭沿海地带进行水文地质调查，这对了解当地水文情况有重要的意义。

1 区域地质概况

研究区属滨海平原区，区内地势平坦，微向渤海倾斜，地面标高为1.4 ～3.4 m，地面坡度为0.10%～0.15%。研究区属于暖温带半干旱季风气候区，平均降水量为492.7 mm，平均蒸发量为1 672.2 mm，年平均气温为11.1 ℃，平均风速为4.9 m/s，主要河流为溯河、大青河等季节性河流。自更新世以来，区内经历多次海侵事件，致使滨海平原区沉积了巨厚的第四系松散沉积物，总的沉积规律为：由西向东，由北向南，沉积厚度由小变大。全新世沉积1个海相层，含水组底板埋深为15 ～27 m。晚更新世沉积上、中、下3 个海相层，含水组底板埋深为70 ～80 m。

2 水文地质概况

研究区的地下水分为三大类型，即碳酸盐岩类裂隙岩溶水、基岩裂隙水、松散岩类孔隙水。其中，松散岩类孔隙水的含水层岩性以细砂、粉砂为主，且含水层厚度差异较大，由北向南，颗粒逐渐变细，矿化度逐步提高。该区主要接受大气降水补给，还可通过松散岩孔隙、构造裂隙、地表水渗透等形式接受地下水补给。按含水组划分原则，自上而下将水体划分为4 个含水组，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组分别相当于全新统、上更新统、中更新统及下更新统，第Ⅰ、Ⅱ含水组为本次抽水试验的目的层位。

3 抽水试验概况

本次抽水试验共进行5 组，均为单孔抽水试验，孔径为390 mm，孔深为45 ～50 m，钻进过程未见隔水层，因此其非完整井，可概化处理为完整井。正式抽水前，对钻孔进行了长时间的静水位观测，每30 min 观测一次，连续4 h 升降不超过5 cm，最终水位为稳定期间的平均值。自抽水开始后，动水位及流量观测分别于1 min、2 min、3 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min 和60 min 观测一次，此后每30 min 观测一次，直至抽水结束。

抽水试验孔3 次降深与出水量数据如表1 所示，抽水过程曲线如图1 所示，T孔以554.40 m/d、432.24 m/d、310.56 m/d 的流量进行抽水时，孔内均出现了稳定水位，表明其降落漏斗外形成了稳定的补给，地下水流动状态可视为稳定流，含水介质可视为无限延展的含水层。以抽水试验孔T为例，现场分别绘制抽水流量、单位涌水量与水位降深的关系曲线，即满足=()，=()，如图2、图3 所示。-曲线表现为直线趋势，表明水流的流动阻力不大，三维流、紊流对井壁的影响不明显，基本没有水头损失，因此抽水试验采用无压稳定流试验的裘布依公式计算水文地质参数。

表1 单孔抽水试验数据

图1 流量-降深-时间（Q-S-t）曲线

图2 Q-S 关系曲线

图3 q-S 关系曲线

4 水文地质参数计算

影响半径和渗透系数是计算和评价地下水资源的重要数据。渗透系数反映介质的渗透能力，其物理意义是当水力坡度等于1 时的渗透速度。根据抽水试验场地条件和试验数据，按照相关规范，采用无压稳定流试验的裘布依公式计算影响半径和渗透系数。

式中：为影响半径，m；为渗透系数，m/d；为自然状态下潜水含水层的厚度，m；为抽水孔径，m；为水位降深，m；为抽水流量，m/d。

依据裘布依公式进行计算，抽水试验孔水文地质参数计算结果如表2 所示。5 组抽水试验孔的影响半径介于119.05 ～167.40 m，平均值为148.28 m；渗透系数介于1.571 ～2.034 m/d，平均值为1.656 m/d。结合当地水文地质状况，建议研究区场地潜水含水层的影响半径取148.28 m，渗透系数取1.656 m/d。