權(quán)開兄，楊　玲，蔣南杰，權(quán)國(guó)蒼

(青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

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海晏縣西海鎮(zhèn)青稞灘地區(qū)地下水開采方案及允許開采資源量評(píng)價(jià)

權(quán)開兄，楊玲，蔣南杰，權(quán)國(guó)蒼

(青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

通過對(duì)海晏縣西海鎮(zhèn)青稞灘地區(qū)地形地貌、構(gòu)造特征及水文地質(zhì)條件和長(zhǎng)觀資料分析研究，確定水源地開采為集中開采的方式。通過非穩(wěn)定干擾井群法和概化模型，結(jié)合區(qū)內(nèi)觀測(cè)資料，計(jì)算了區(qū)內(nèi)允許開采資源量，允許開采量為6.0×104m3/d，此量?jī)H占天然補(bǔ)給量的60.2%，通過允許開采量保證程度的分析，得出區(qū)內(nèi)資源量是有保證的,水質(zhì)符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

青稞灘；地下水；允許開采資源量

研究區(qū)位于便馬河及哈利澗河谷中[1]，總的地勢(shì)北高南低，東高西低，地形最高點(diǎn)位于牧場(chǎng)部以北基巖山區(qū)，海拔高度3 440 m，最低點(diǎn)位于農(nóng)牧場(chǎng)以南，海拔高度3 100 m。地貌跨山地、丘陵和河谷平原。大地構(gòu)造位置上處于祁連褶皺系的祁連山中間隆起帶和祁連山南部?jī)蓚€(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。地下水為基巖裂隙水(基巖裂隙水可分為層狀基巖裂隙水和塊狀基巖裂隙水)和碎屑巖類孔隙裂隙水及松散巖類孔隙水。研究區(qū)屬海晏盆地次一級(jí)沉降帶，四周基底隆起，為一地形較為封閉的河谷區(qū)。北部基巖山區(qū)為哈利澗河和便馬河河水的主要補(bǔ)給區(qū)，匯水面積較大，降水充沛，大氣降水、冰雪融水及基巖裂隙水大量匯入，河水出山口后，河水大量滲漏轉(zhuǎn)化為地下水，為地下水的形成提供了豐富的源泉[2](圖1)。

圖1　河水流量與河水滲漏量關(guān)系曲線圖

1　開采方案

1.1開采方案的確定

根據(jù)研究區(qū)的水文地質(zhì)條件和抽水試驗(yàn)資料分析，水源地采用集中開采的方式[3]。該地段東西兩側(cè)為哈利澗河低山丘嶺，東西兩側(cè)由第四系中更新統(tǒng)(Q2fgl)泥質(zhì)卵石構(gòu)成隔水邊界，由古近系(EXn)泥巖、砂礫巖構(gòu)成相對(duì)隔水層。這里含水層厚度大39.93～61.175 m，富水性強(qiáng)，單井換算涌水量5 965.41 ～10 572.6 m3/d，透水性好，潛水位埋藏淺小于10.0 m，易開采。開采井沿河谷縱向“梅花狀”布置，排距600.0 m，每排開采井間距600 m。

1.2開采井技術(shù)條件

1)宜井深度

開采井深度80.0 m；

2)井結(jié)構(gòu)

井結(jié)構(gòu)為完整井，揭露含水層厚度控制在60 m左右，開采井井徑750 mm，下入406 mm的井管及濾水管,并填礫，濾水管長(zhǎng)度40～50 m，底部下入4～5 m的沉淀管； 沉淀管封口；

3)泵型

開采井下入 QJ210-50/2或型號(hào)相近的深井潛水泵，單井涌水量控制在5 000 m3/d左右。

2　允許開采資源量評(píng)價(jià)

研究區(qū)河流垂直補(bǔ)給地下水后，兩側(cè)及底部為第四系中更新統(tǒng)泥質(zhì)卵石層和由古近系(EXn)泥巖、砂礫巖組成的相對(duì)隔水層，可概化成兩側(cè)為隔水邊界，另外兩側(cè)為無限延伸的箱形含水層。開采區(qū)下游水力坡度6.8‰，加之區(qū)內(nèi)為大厚度含水層，仍有部分未開采出的地下水從開采區(qū)下游流出。根據(jù)以上條件概化后，可認(rèn)為具有水力坡度的無限含水層的匯源項(xiàng)，開采量、泄出量可看成抽水井，補(bǔ)給量可看成注水井，按勢(shì)疊加原理，可用非穩(wěn)定干擾井群法解析式求解[4]，其數(shù)學(xué)模型為：

為滿足上述數(shù)學(xué)模型，兩側(cè)隔水邊界各做一次映射，其解析式為：

式中：S為各井點(diǎn)的水位降深(m)；H為開采區(qū)含水層厚度(m)；K為滲透系數(shù)(m/d)；Qi為第i口井組的涌水量(抽水井為正，注水井為負(fù)，m3/d)；W(ui)為井函數(shù)[5]。

2.1概化模型

1)開采區(qū)

根據(jù)前述布井方案和開采區(qū)的水文地質(zhì)條件，可概化成長(zhǎng)5 000 m，寬4 000 m，厚61.34 m﹙平均含水層厚度﹚的箱形含水層。

2)參數(shù)選取

含水層厚度(H0)：取極富水地段含水層厚度的平均值，為50.55 m；

滲透系數(shù)(k)：開采區(qū)取抽水試驗(yàn)用恢復(fù)水位法計(jì)算的k值平均值為79.94 m/d。

井函數(shù)W(μi)：用公式μi=確定，T為導(dǎo)水系數(shù)(m2/d)，ri為計(jì)算井與各抽水井的距離(m)，t為抽水延續(xù)時(shí)間(d)；

導(dǎo)水系數(shù)(T)：根據(jù)該地區(qū)特征，開采區(qū)為2 260.0 m2/d；

給水度(μ)：該地區(qū)取0.103；

抽水井流量：在不影響下游水源地的基礎(chǔ)上，開采區(qū)設(shè)有12個(gè)開采井，用K1…K12表示，每眼開采井的開采量均為5 000 m3/d，總計(jì)開采量為6.0×104m3/d。用注水井X1…X6代替枯水年天然補(bǔ)給量﹙表1﹚9.96×104m2/d，每眼井注量為16 600 m3/d。剩余的量﹙泄出量﹚3.96×104m2/d，用P1…、P8代替，每眼井的泄出量為6 600.0 m3/d。

3)預(yù)測(cè)水位降深

開采區(qū)共12眼開采井，總開采量為6.0×104m3/d時(shí)，選用開采區(qū)中心的K7號(hào)開采井井水位降深作預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)開采時(shí)間分別為0.08年(30d)、0.5年(183d)、1年、1.5年(548d)、2年、3年時(shí)的水位降深值，計(jì)算結(jié)果(表1)，并作出時(shí)間——降深關(guān)系曲線圖(圖2)。

表1　開采方案下井群中心水位下降預(yù)測(cè)計(jì)算

圖2　干擾井群法預(yù)測(cè)井點(diǎn)水位降深曲線圖

從圖2和表1看出，開采區(qū)井群中心水位下降2.86～3.16 m，開采1年后逐步趨于穩(wěn)定，開采至3 a時(shí)水位開始回升。

2.2允許開采量(Q開)確定

依據(jù)上述計(jì)算的各均衡量，均衡期為1 a，用干擾井群法計(jì)算允許開采資源量為6.0×104m3/d，中心水位下降3.16 m。

3　允許開采量保證程度的分析

根據(jù)以上計(jì)算，哈利澗河谷潛水允許開采量為6.0×104m3/d，占枯水年(P=75.0%)補(bǔ)給量9.96×104m3/d的60.2%由于含水層空間大，通過多年或年內(nèi)調(diào)節(jié)，6.0×104m3/d允許開采量是有保證的(表2)

表2　哈利澗河谷潛水允許開采資源量典型年份保證率計(jì)算表

4　飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

河谷潛水的主要補(bǔ)給源為便馬河和哈利澗河水，而河水的形成區(qū)—中高山區(qū)無人類活動(dòng)，也未發(fā)現(xiàn)對(duì)地表水水質(zhì)有嚴(yán)重影響的巖體和礦體。區(qū)內(nèi)地表水除洪水期和冰雪融水季節(jié)，大多數(shù)時(shí)間無色、無嗅、清澈(渾濁度不超過3度)，不含肉眼可見物。據(jù)水質(zhì)分析資料，河谷中、上游一帶水中各離子含量均低。

依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-85)和《地下水質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)，區(qū)內(nèi)的地下水各項(xiàng)指標(biāo)都符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，河谷潛水水質(zhì)主要為Ⅱ類水，滿足生活飲用水的要求。

5　結(jié)語

(1)通過補(bǔ)給量總和法、消耗量總和法和斷面徑流量法對(duì)哈利澗河谷潛水進(jìn)行了計(jì)算，確定天然補(bǔ)給量為9.96×104m3/d。儲(chǔ)存量為7.75×108m3。

(2)運(yùn)用干擾井法計(jì)算允許開采量為6.0×104m3/d，此量?jī)H占天然補(bǔ)給量的60.2%，水源是有保證的。

(3)區(qū)內(nèi)的地下水各項(xiàng)指標(biāo)都符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，河谷潛水水質(zhì)主要為Ⅱ類水，滿足生活飲用水的要求。

[1]李長(zhǎng)輝，等.青海省海晏縣農(nóng)牧業(yè)供水水文地質(zhì)勘察報(bào)告[R].青海省第二水文地質(zhì)隊(duì).1983.

[2]徐偉林，等.1:20海晏幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].青海省第二水文地質(zhì)隊(duì).1983.

[3]劉正峰:水文地質(zhì)手冊(cè)(S),1—4冊(cè).銀聲音像出版社.2004.

[4]楊天行，等.地下水流向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的原理及計(jì)算方法[M].地質(zhì)出版社.1979.

[5]薛禹群，等.地下水動(dòng)力學(xué)[M].地質(zhì)出版社.1988.

[6]邵愛軍，陳玉霞，等.內(nèi)蒙古烏海熱電廠水源地地下水資源量評(píng)價(jià)[J].自然資源學(xué)報(bào).2008,23(01)：127-135.

2016-04-26

權(quán)開兄(1983-)，女，青海樂都人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查研究。

P641.12

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1004-1184(2016)05-0067-02