高 劍，張進(jìn)平，孔祥軍，馮 浩，袁利娟，何云成，孫振添，沈鵬飛

（北京市地?zé)嵫芯吭海本?100143）

深部地?zé)豳Y源開(kāi)采對(duì)淺層地下水的影響分析

高 劍，張進(jìn)平，孔祥軍，馮 浩，袁利娟，何云成，孫振添，沈鵬飛

（北京市地?zé)嵫芯吭?，北?100143）

為了獲取北京市西集地區(qū)深部地?zé)豳Y源和淺部含水層間是否存在水力聯(lián)系，選取研究區(qū)內(nèi)的兩眼地?zé)峋ㄎ骷?1井和京通-2井）進(jìn)行抽水試驗(yàn)，并同時(shí)選取兩眼地?zé)峋苓叺?4眼涼水井進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在對(duì)兩眼地?zé)峋M(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí)，周邊14眼涼水井的水位未發(fā)生明顯降低，暗示了深部地?zé)崴c淺部含水層并不存在水力聯(lián)系。區(qū)內(nèi)發(fā)育了巨厚的古近系和新近系，其巖性以泥巖和粉-細(xì)砂巖為主，是有效的隔水層，隔絕了深部地?zé)崴c淺部第四系涼水的水力聯(lián)系。

深部地?zé)豳Y源；淺部含水層；抽水試驗(yàn)；水位監(jiān)測(cè)；水力聯(lián)系

0 引言

地?zé)崮苁且环N新型的能源和資源，同時(shí)也是綠色環(huán)保能源（盧予北等，2005）。近年來(lái)，隨著大氣污染的加劇，對(duì)新能源尤其是清潔能源的需求和利用正在不斷加大。而以深層地?zé)崮転榇淼目稍偕鍧嵞茉吹拈_(kāi)發(fā)利用是緩解大氣污染的最有效手段之一。目前，對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)和利用也相對(duì)比較成熟。但急需解決的問(wèn)題是深部地?zé)豳Y源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用是否會(huì)造成淺部含水層中地下水的污染和枯竭，這會(huì)影響到人類(lèi)的生存。因此，解決深部地?zé)豳Y源開(kāi)采是否對(duì)淺層地下水存在影響這一關(guān)鍵問(wèn)題就顯得尤為重要。

深部地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)對(duì)淺部含水層的影響主要通過(guò)兩種途徑：一是深部含水層和淺部含水層之間的水力聯(lián)系導(dǎo)致的深部地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)對(duì)淺部含水層的影響；二是地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的尾水排放對(duì)淺部含水層的影響。因研究區(qū)內(nèi)的地?zé)峋^大多數(shù)處于待用狀態(tài)，無(wú)法確定地?zé)嵛菜欧艑?dǎo)致的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用對(duì)淺部含水層的影響效果，所以本次研究主要通過(guò)對(duì)地?zé)峋M(jìn)行抽水試驗(yàn)的同時(shí)，觀測(cè)周邊涼水井的水位等方式，以查明深部地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)對(duì)淺部含水層的影響。

1 井的選擇與試驗(yàn)方法

1.1 井的選擇

試驗(yàn)以北京市西集地區(qū)作為研究重點(diǎn)區(qū)，選取區(qū)內(nèi)的2眼地?zé)峋ㄎ骷?1井、京通-2井）作為抽水井，并在2眼抽水井周邊一定范圍內(nèi)，由近而遠(yuǎn)的選擇14眼涼水井作為觀測(cè)井（圖1）。

圖1 工作區(qū)內(nèi)抽水井與監(jiān)測(cè)井井位分布圖Fig.1 Distribution diagram of pumping and monitoring wells position in the studying area

1.2 試驗(yàn)方法

（1）抽水試驗(yàn)

選取區(qū)內(nèi)2眼地?zé)峋M(jìn)行單井抽水試驗(yàn)。京通-2井選擇的潛水泵型號(hào)為T(mén)Q200QJR22-150型，即揚(yáng)程為150m，出水量為22m3/h，潛水泵實(shí)際下入深度為150m；西集-1井選擇的潛水泵型號(hào)為T(mén)Q250QJR100-150型，即揚(yáng)程為150m，出水量為100m3/h，潛水泵實(shí)際下入深度為150m。其中，2015年9月21日至10月18日對(duì)西集-1井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，共進(jìn)行了4個(gè)降深，累積時(shí)間約為244小時(shí)；2015年12月1日至12月11日對(duì)京通-2井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，共進(jìn)行了3個(gè)降深，累積時(shí)間約為241小時(shí)。通過(guò)對(duì)水位變化數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)地?zé)峋c涼水井之間的連通性進(jìn)行初步判定。

（2）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

本次動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作以《地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)規(guī)程》和《水文地質(zhì)手冊(cè)》的規(guī)定為基礎(chǔ)，對(duì)選擇的14眼涼水井進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)、詳細(xì)的觀測(cè)，這些井成井時(shí)深度為80m左右，均為農(nóng)業(yè)灌溉井，現(xiàn)在大部分井的井底有沉砂，導(dǎo)致井的深度變化較大，深度約為50～70m。此次動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要采用人工方式觀測(cè)涼水井的水位，利用自制有標(biāo)識(shí)深度的銅質(zhì)測(cè)線、微安表和盒尺進(jìn)行手動(dòng)觀測(cè)，測(cè)線長(zhǎng)度50m，測(cè)量精度1cm。觀測(cè)時(shí)間為2015年9月16日至2016年1月5日，觀測(cè)間隔為1次/天。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

目前，研究區(qū)內(nèi)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用相對(duì)緩慢，除本次選擇進(jìn)行抽水的2眼地?zé)峋?，還有1眼地?zé)峋ㄍ?18井），但處于未使用狀態(tài)，區(qū)內(nèi)有關(guān)深層地?zé)崴蜏\層地下水的動(dòng)態(tài)聯(lián)系研究還處于空白。由于研究區(qū)內(nèi)只有京通-2地?zé)峋谑褂?，且用量不是太大（小?00 m3/h），有利于在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)。

2.1 西集-1井抽水試驗(yàn)對(duì)淺層地下水的影響

本次試驗(yàn)在對(duì)西集-1井進(jìn)行抽水的同時(shí)，對(duì)周邊7眼涼水井的水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制了西集-1井附近涼水井的水位動(dòng)態(tài)曲線圖（圖2）。

由圖2可以看出，西集-1井附近涼水井的水位在5.6～7.2m之間，大部分涼水井的靜水位都在平穩(wěn)升高，只有個(gè)別涼水井的水位有一定的波動(dòng)（x-34井受附近東側(cè)采摘園抽水的影響，水位有變化）。試驗(yàn)結(jié)果顯示在對(duì)西集-1井進(jìn)行抽水時(shí)，附近的涼水觀測(cè)井水位沒(méi)有發(fā)生明顯降低。

圖2 西集-1井附近淺部含水層水位動(dòng)態(tài)曲線圖Fig.2 Dynamic curves of water level of shallow aquifer in the near of Xiji-1 well

2.2 京通-2井抽水試驗(yàn)對(duì)淺層地下水的影響

本試驗(yàn)在對(duì)京通-2井進(jìn)行抽水試驗(yàn)的同時(shí)，也選擇了周邊7眼涼水井作為觀測(cè)井進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)。根據(jù)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制了京通-2井附近涼水井的水位動(dòng)態(tài)曲線圖（圖3）。

圖3 京通-2井附近淺部含水層水位動(dòng)態(tài)曲線圖Fig.3 Dynamic curves of water level of shallow aquifer in the near of Jingtong-2 well

圖3顯示，京通-2井附近涼水井的水位在5.5～8.7m之間，大部分涼水井的靜水位都在平穩(wěn)升高，只有個(gè)別涼水井水位有一定的波動(dòng)（x-78井受附近東側(cè)魚(yú)塘抽水的影響，水位降低）。通過(guò)對(duì)京通-2井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，其附近的涼水觀測(cè)井的水位沒(méi)有顯著降低。

3 分析討論

目前，北京地區(qū)有關(guān)深部地?zé)豳Y源對(duì)淺部含水層的影響研究相對(duì)匱乏，但部分學(xué)者也做了相關(guān)研究。呂金波等（2008）曾在北京北部地區(qū)做過(guò)類(lèi)似試驗(yàn)，但其主要針對(duì)深部地?zé)崴_(kāi)采對(duì)淺層基巖冷水的影響，而對(duì)第四系淺部含水層是否存有影響未作進(jìn)一步的工作；李海京等（2004）也曾對(duì)北京市豐臺(tái)地區(qū)東高地火箭基地中的地?zé)崴_(kāi)采對(duì)淺部基巖冷水的影響作了進(jìn)一步工作，證實(shí)了地?zé)崴_(kāi)采對(duì)基巖冷水的影響，但其主要是針對(duì)與地?zé)崴∷畬又苯咏佑|的基巖冷水進(jìn)行研究，地?zé)崴∷畬游慌c基巖冷水之間不存在隔水層。劉成龍等（2004）也對(duì)京北地?zé)崽镏虚_(kāi)展相關(guān)研究工作，證實(shí)了深部地?zé)崴_(kāi)采對(duì)淺部含水層的影響。上述研究與本次研究的最大不同在于，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育了巨厚的古近系和新近系，巖性以泥巖和粉—細(xì)砂巖為主（北京市區(qū)域地質(zhì)志，1991），在第四系地下水與基巖之間能夠起到有效的隔水作用，最終阻止了淺部第四系含水層和深層地?zé)崴g的水力聯(lián)系。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2眼地?zé)峋某樗囼?yàn)和周邊14眼涼水井的水位監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，主要取得以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)內(nèi)的深部地?zé)崴c淺部地下水之間并沒(méi)有直接的水力聯(lián)系，深部地?zé)峋_(kāi)采不會(huì)影響淺部地下水的利用。

（2）由于研究區(qū)內(nèi)古近系和新近系較發(fā)育，厚度巨大，具有良好的隔水作用，能夠有效的隔絕深部地?zé)崴c淺部第四系涼水的水力聯(lián)系。

北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991. 北京市區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社.

李海京，唐永輝，2004. 東高地地區(qū)巖溶裂隙水與第四系水的聯(lián)系分析[J]. 北京水利，(3)：47-48.

盧予北，吳燁，張秋冬，等，2005. 地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)與問(wèn)題研究[M]. 鄭州：黃河水利出版社.

劉成龍，車(chē)太用，呂金波，2006. 京北地?zé)崽镩_(kāi)發(fā)對(duì)地下流體動(dòng)態(tài)的影響[J]. 地震地質(zhì)，28(1)：142-149.

呂金波，車(chē)太用，張瑞成，等，2008. 北京北部地區(qū)深層熱水開(kāi)發(fā)對(duì)淺層冷水的影響[J]. 地質(zhì)通報(bào)，27(3)：388-395.

中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部，1994.《地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)規(guī)程》(DZ/T 0133-1994)[S].

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2012. 水文地質(zhì)手冊(cè)[M]. 北京：地質(zhì)出版社.

The Inf l uence of Exploiting Deep Geothermal Resources on Shallow Groundwater

GAO Jian, ZHANG Jinping, KONG Xiangjun, FENG Hao, YUAN Lijuan, HE Yuancheng, SUN Zhentian, SHEN Pengfei

(Beijing Geothermal Research Institute, Beijing 100143)

In order to obtain the hydraulics links between the deep geothermal resources and shallow aquifers in Xiji area, Beijing, we chose 2 geothermal wells (Xijing-1 well and Jingtong-2 well) to carry out pumping test in the studying area, and meanwhile monitor the water levels of 14 cold water wells nearby the two geothermal wells. The test results showed that there were no obvious descends of water level in the 14 cold water wells when the two geothermal wells were conducted the pumping test, implying no obvious hydraulics links existed between the deep geothermal water and shallow groundwater. The reason might be related to be the huge thick Palaeogene and Neogene Systems in the studying area which were dominated by mudstone and silt-fine sandstone. So the Palaeogene and Neogene Systems could serve as the effective water-resisting layers and cut off the hydraulics links between the deep geothermal water and the shallow Quaternary cold water.

Deep geothermal resource; Shallow aquifer; Pumping test; Water level monitoring; Hydraulics links

P314

A

1007-1903（2017）01-0056-03

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.01.009

北京市東南地區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用調(diào)查及評(píng)價(jià)。

高劍（1986- ）：男，博士，工程師，主要從事水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)相關(guān)工作。E-mail：gaojian198611@163.com