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抽水试验工作方法的实际应用

 xiliu126oii 2018-08-19

摘要:在野外进行区域水文地质调查、勘测、评价以及进行水文地质填图、编制水文地质报告书、水资源论证、水环境评估等等工作中,经常会遇到各种水文地质参数的确定,水文地质参数的确定方法很多,在这里介绍一种常用的方法,利用抽水试验确定涌水量Q及渗透系数K值,影响半径R值的工作方法,本文以北票市**有限公司取水井抽水试验为例。

关键词:抽水试验      水文地质参数确定         计算方法

1.项目概况

北票市**有限公司是我市一家较大的铁选企业,新设计年产5万吨铁矿石加工磁选铁精粉项目,需取用地下水作为生产用水,现企业有两眼自备井供水水源,为验证查明其是否能够保障企业正常生产用水以及对周边地下水环境的影响性,对其进行了抽水试验工作。

2.本次抽水试验的目的任务

目的

验证取水井能否保障企业正常合理的生产用水,减少企业取水后对地下水环境及周边的影响,为企业取水许可的审批提供技术依据。

任务

1.   查明企业区域内水文地质条件、地下水的埋藏分布规律。对取水井的地下水安全可开采量进行计算、确定。

2.   对企业取水后,是否造成对地下水环境及周边较大影响给出结论。

3.设计取水规模、取水水源与取水方案

北票市**有限公司年设计生产铁精粉5万吨,设计生产期300天,年需水量15万m3,日用水500 m3。现有取水井3眼,1眼50m基岩深井,1眼深25.1米沉圈大口井,两眼井相距140m,串联供水。另1眼是深19m沉圈大口井,枯水季节东岸两眼取水井水量不足时启用,补充生产用水。

取水水源为地下水,采用沉圈大口井、基岩深井同时取水。本次抽水试验将在这两眼井中进行。


4.区域地质及水文地质

(1)地层与岩性

第四系地层

    分析区内的地形、地貌,主要为低山丘陵及其相间的河谷平地,这种地貌形态严格控制了堆积物的分部规律,即低山丘陵鞍部及钭坡上为残积或残坡积物,山前、山麓地带为坡洪积物。河谷两侧为冲积或冲洪积物。

上更新统:坡积—坡洪积层(Q3dl-pl

    黄土状亚粘土,亚砂土,主要分部在**河西,组成了山前洪积扇。出露标高300—400M。覆盖厚度5—15m。

全新统:冲积—洪积层(Q14al-pl

    分部于河流一级阶地、二级阶地上。岩性:表层为耕土,覆盖厚度0.5—1m,中下部为中粗砂、夹砾、卵石,大小混杂,胶结蔬松。内夹薄层粉砂土,覆盖厚度为3—22m。

全新统:冲积—冲洪积层(Q24al-pl

    呈条带状,广泛分部于现代河床及河漫滩上,复盖厚度15—25m。在漫滩顶部,普遍复盖粉细砂与砾石,厚度0.5m左右,现代河床分布粗砂与砾卵石。底部为中粗砂与砂卵石。厚度10—25m。

前第四系地层

    为燕山旋回,第四期细粒花岗岩,局部出露第三期石英二长岩。大面积出露太古界建平群小塔子沟组黑云母角闪钭长片麻岩。

(2)含水层的分布规律及其特征

分析区内含水层分布及其特征严格受地形、地貌、岩性构造等因素的控制。依据钻探资料和本次抽水实验成果分析,将分析、论证区含水层分为三种类型:

富水较强的河谷的阶地,漫滩砂砾石含水层

富水中等山前洪积扇裙亚粘土砂砾石含水层

富水性弱的太古界变质岩含水岩系

主要为太古界变质岩、变质、风化作用强烈,岩石表层风化破碎,裂隙发育,涌水量5—10m3/h。

(3)地下水的形成及补给来源

    区内陆下水的形成主要受降雨、地形、地貌、含水层厚度的控制。地下水的来源主要依靠大气降雨入渗补给形成地下水。

    河谷两岸是低山丘陵区,由于植被不发育,岩石差异性大,地形坡度陡,大气降雨只能沿风化裂隙入渗形成地下水,入渗补给能力有限。

    山前扇裙发育了第四系松散堆积物,成因有坡积,坡洪积。地下水在垂直方向上接受大气降雨的入渗补给。在水平方向上接受基岩山区的补给,形成地下水的径流区。

河谷区是孔隙比较大的中粗砂,砾卵石层,含水层较厚,垂直方向上易接受大气降雨的入渗补给,水平方向上接受山区,山前扇裙地下水的补给。该区是地下水的高集区,也是地下水的排泄区。


5、抽水试验

(1)设备的准备工作

抽水水泵为沈阳产深井潜水泵,额定流量50 m3/h扬程130m,石家庄恒源科技有限公司超声波流量计、地下水位智能观测仪器,手动观测水位100米长导线,容量2吨储水箱,万能表等。

2)设备的安装、具体工作方法

将潜水泵安装在大口井中,出水口前端安装超声波流量计,再将100米导线接接探头垂入抽水井中,导线地面端接万能表,铜钎入地,通过大地传导与静水面构成通路,利用万能表及地下水位智能观测仪器共同观测降深,相互验证。企业自己在基岩深井中安装一台流量25m3/h的潜水泵往大口井中注水,实现串联供水,采用超声波流量计及水箱容积法共同测量取水井的涌水量,互相验证,容积法水箱开始抽水时计量所需时间,抽水过程中,每1小时,测量一次,记录小时涌水量的大小,超声波流量计从开始抽水时,分别以3、5分钟、101520304050、分钟、1小时为计量单位观测记录单位时间涌水量。

(3)抽水试验取得的成果

现场成果:

抽水试验启泵从上午8时开始,下午15时停泵结束,历经7小时,现场工作记录人员各尽其职,抽水结束后结合先期钻孔资料,现场取得以下成果:

 

 

 

北票市**有限公司取水井抽水试验观测成果表

 

取水井抽水试验观测成果表

         项目

     取水井

观测井

   

井深(m

50


深井潜水泵,流量25m3/h,扬程30m

井径(m

0.325


井类型

机械管井


抽水开始时间

2011-6-2   800


抽水结束时间

2011-6-2   1400


稳定时间(h

6


稳定流量(m3/d

816


静水位埋深m

17.8


稳定水位埋深(m

24.3


稳定水位下降值(m

6.5


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

抽水时水位变化观测值

m

时间

水位降深

时间

水位降深


800

17.8




805

18.6




810

19.2




815

20.4




820

21.3




830

23.2




840

24.3




850

24.3




900

24.3




915

24.3




930

24.3




1000

24.3




1030

24.3




1100

24.3




1200

24.3




1300

24.3




1400

24.3




恢复水位观测值(m

1401

23.2




1404

21.7




1408

20.3




1418

19.3




1433

18.1




1440

17.8




1500

17.8




                                                               

                                                                                      

内业成果:

(4)利用现场成果计算渗透系数K及影响半径R值所用公式:潜水井:Q=1.366k(2H-S)*S/lgR-lgr及库萨金经验公式,把现场各记录原始数据代入上述公式中,联立方程,利用试算法(逼近法)最终求得**有限公司生产取水井正常取水前提下,涌水量Q为34m3/h,影响半径R值为93.6m,含水

抽水试验成果终表

抽水孔深(m)

第四系厚度(m)

含水层厚度(m)

静止水位(m)

涌水量m3/h

水位降深(m)

渗透系数m/d

影响半径(m)

25.1

21

7.3

17.8

34

6.5

7.1

93.6

 

 

 

6.结论

通过抽水试验得出,该企业取水量较小,所产生的影响半径范围较小,在此范围内无其他取水设施,其他用水户,该企业生产取水后,不会对地下水平衡造成较大影响。涌水量能够保障其生产用水。

 


7、结语

地下水动力变化非常复杂,至今还在不断探索研究之中,利用抽水试验确定Q、K、R值是水文地质中常用的方法,具有一定的可靠性及简单实用性,但这种方法的有他的局限性(不能确定给水度、导压系数、释水系数等)适用前提是假定为含水层均质、相对等厚、无限、各项同性等,裘布衣稳定流理论才能够最好的成立,能够满足一般水文地质勘察工作,在地质条件复杂或技术要求较高的实际工作中,还应结合其他的一些理论、方法等,相互比较,相互印证,最终达到一个与实际结果最为接近的目的,总结每次工作的数据及经验,以备在日后的工作中得以借鉴。


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