基于AQUIFER TEST軟件修定的水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算在承壓水資源量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

郭祥旭（黑龍江省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，哈爾濱150030）

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基于AQUIFER TEST軟件修定的水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算在承壓水資源量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

郭祥旭
（黑龍江省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，哈爾濱150030）

摘要：目前針對(duì)承壓水的資源量評(píng)價(jià)，有成熟的計(jì)算模型和公式，其計(jì)算結(jié)果的可靠性基本取決于水文地質(zhì)參數(shù)選取的準(zhǔn)確度。本研究以松遼盆地北部某地區(qū)為例，針對(duì)古近系碎屑巖類孔隙裂隙水進(jìn)行了資源量的計(jì)算評(píng)價(jià)。求取水文地質(zhì)參數(shù)時(shí)，嘗試有效結(jié)合穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)和非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。取兩次參數(shù)計(jì)算結(jié)果的平均值作為最終值，有效提升了水文地質(zhì)參數(shù)的可靠性，為地下水資源量的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：承壓水；穩(wěn)定流抽水；非穩(wěn)定流抽水；水文地質(zhì)參數(shù)；計(jì)算方法

1　水文地質(zhì)條件概述

松遼盆地北部某地區(qū)古近系碎屑巖類含水層分布廣泛，大多隱伏于第四系含水層之下，由古近系泥巖構(gòu)成第四系和古近系含水層之間的隔水層［1］。含水層由砂巖構(gòu)成，含水層粒度成分在垂向上具有自上而下、由細(xì)到粗的變化韻律，水平方向上無(wú)明顯變化［2］。含水層巖性為灰白、灰綠色含礫細(xì)砂巖、中粗砂巖，與灰、灰白色泥巖互層。砂巖為泥質(zhì)半膠結(jié)，易碎。

研究區(qū)面積40km2，地貌類型為河谷平原。區(qū)內(nèi)分布有ZK- 1、ZK- 2、ZK- 3、ZK- 4和ZK- 5五口勘探孔。首先依據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，用曲度法求得n值，再確定Q- S曲線類型，按所確定的曲線類型選擇相應(yīng)的公式，進(jìn)行涌水量推斷，本次工作統(tǒng)一推斷降深50m，統(tǒng)一換算管徑300mm，五口勘探孔推斷涌水量分別為98.5 m3/d、219.9m3/d、1 521.4m3/d、1 568.8m3/d和3 300.3m3/d。根據(jù)換算后的推斷涌水量進(jìn)行富水性分區(qū)，水量豐富區(qū)12.53 km2，水量中等區(qū)23km2，水量貧乏區(qū)4.47km2。

2　依據(jù)單孔抽水試驗(yàn)恢復(fù)水位觀測(cè)資料計(jì)算參數(shù)

2.1計(jì)算過(guò)程

表1　鉆孔抽水試驗(yàn)的恢復(fù)水位資料Tab.1　Recovery water level data of water drilling pumping test

依據(jù)單孔抽水試驗(yàn)恢復(fù)水位觀測(cè)資料(表1)，用S- lgt直線法［3］計(jì)算導(dǎo)水系數(shù)T、導(dǎo)壓系數(shù)a及彈性釋水系數(shù)、滲透系數(shù)K［4］。

導(dǎo)水系數(shù)T、導(dǎo)壓系數(shù)a計(jì)算公式：

式中：T為導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）；a為導(dǎo)壓系數(shù)（m2/d）；Q為涌水量（m3/d）；S0為停泵前水位降深（m）；t1、t2為水位恢復(fù)延續(xù)時(shí)間（min）；s1、s2為t1、t2時(shí)刻剩余水位降深（m）；r為抽水井半徑（m）。

彈性釋水系數(shù)計(jì)算公式：μ*=T/a。

式中：μ*為彈性釋水系數(shù)；T為導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）；a為導(dǎo)壓系數(shù)（m2/d）。

滲透系數(shù)K計(jì)算公式：K=T/M。

式中：K為滲透系數(shù)（m/d）；T為導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）；M為含水層厚度（m）。

2.2計(jì)算結(jié)果

鉆孔抽水試驗(yàn)恢復(fù)水位資料代入上述計(jì)算公式，得到導(dǎo)水系數(shù)T、導(dǎo)壓系數(shù)a及彈性釋水系數(shù)、滲透系數(shù)K（表2）。

表2　古近系承壓水參數(shù)計(jì)算結(jié)果Tab.2　Calculation results of paleogene confined water parameter

3　依據(jù)單孔抽水試驗(yàn)非穩(wěn)定流觀測(cè)資料計(jì)算參數(shù)

3.1計(jì)算過(guò)程

圖1　泰斯（Theis）理論分析圖（YSZK- 3）Fig.1　Theis theory analysis diagram (YSZK- 3)

圖中：Transmissivity為導(dǎo)水系數(shù)，m2/d；Conductivity為滲透系數(shù)，m/d；Storativity為彈性釋水系數(shù)，無(wú)量綱。

本次施工的古近系砂巖孔隙裂隙承壓水井，選擇單孔抽水試驗(yàn)（ZK- 3）數(shù)據(jù)，用非穩(wěn)定流理論計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)［5］。使用Waterloo Hydrogeologic公司的AQUIFER TEST軟件，主要確定含水層的滲透系數(shù)K、導(dǎo)水系數(shù)T及彈性釋水系數(shù)S［6］。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖1。同樣，根據(jù)每口井的抽水?dāng)?shù)據(jù)，其余鉆孔（ZK- 1、ZK- 2、ZK- 4、ZK- 5）含水層參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3所示。

3.2計(jì)算結(jié)果

表3　AQUIFER TEST參數(shù)計(jì)算表Tab.3　AQUIFER TEST parameter calculation table

4　水文地質(zhì)參數(shù)可靠性分析

針對(duì)古近系碎屑巖類孔隙裂隙水，本研究在求取水文地質(zhì)參數(shù)時(shí)，首先依據(jù)單孔抽水試驗(yàn)恢復(fù)水位觀測(cè)資料，用S- lgt直線法計(jì)算導(dǎo)水系數(shù)T、導(dǎo)壓系數(shù)a及彈性釋水系數(shù)S、滲透系數(shù)K。然后使用加拿大Waterloo公司的AQUIFER TEST軟件［7］對(duì)含水層的滲透系數(shù)K、導(dǎo)水系數(shù)T、彈性釋水系數(shù)S等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，見(jiàn)表3，取兩次參數(shù)計(jì)算結(jié)果的平均值作為最終值，有效提升了水文地質(zhì)參數(shù)的可靠性，為地下水資源量的準(zhǔn)確計(jì)算奠定了良好的基礎(chǔ)。

5　資源量計(jì)算與評(píng)價(jià)

古近系砂巖孔隙裂隙承壓水含水層由粉細(xì)砂巖、中粗砂巖層構(gòu)成，計(jì)算區(qū)地下水自北西流向南東。

5.1資源量計(jì)算

體積儲(chǔ)存量的計(jì)算公式：Qr=μ·F·M。式中：Qr為體積儲(chǔ)存量，m3；μ為含水層給水度，無(wú)量綱，根據(jù)巖性查閱水文地質(zhì)手冊(cè)（1978年版）并結(jié)合測(cè)井的有效孔隙度確定；F為各亞區(qū)面積，m2，據(jù)1∶5萬(wàn)地形圖查得；M為各亞區(qū)含水層的平均厚度，m。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4所示。

表4　體積儲(chǔ)存量計(jì)算成果表Tab.4　Calculation results table of the volume storage

表5　彈性儲(chǔ)存量計(jì)算結(jié)果表Tab.5　Calculation results table of flexible storage volume

彈性儲(chǔ)存量計(jì)算公式：Qt=F·S·H。式中：Qt為彈性儲(chǔ)存量，m3；F為各亞區(qū)面積，m2；S為彈性釋水系數(shù)，無(wú)量綱；H為由含水層頂板算起的壓力水頭高度（m）。承壓水含水層多層疊置，綜合確定其頂板埋深［8］，各亞區(qū)取各孔平均值。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5所示。

古近系砂巖孔隙裂隙承壓水儲(chǔ)存量為體積儲(chǔ)存量和彈性儲(chǔ)存量之和，即：

Qc=Qr+Qt=3.1×108+1.81×106=3.1181×108 m3。

綜上，研究區(qū)古近系砂巖孔隙裂隙承壓水儲(chǔ)存量為3.118×108 m3。

5.2資源量評(píng)價(jià)

本次研究對(duì)象是古近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，為了使計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)工作更科學(xué)，根據(jù)含水層的分布特征，將研究區(qū)劃分為3個(gè)計(jì)算亞區(qū)（A、B、C）［9］。各項(xiàng)原始參數(shù)是根據(jù)勘探試驗(yàn)第一手材料，經(jīng)過(guò)反復(fù)核對(duì)、驗(yàn)證，計(jì)算求得，取值正確，符合要求。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水資源量的計(jì)算評(píng)價(jià)，計(jì)算結(jié)果可靠，可作為規(guī)劃、開(kāi)發(fā)利用本區(qū)地下水資源，建設(shè)水源地的依據(jù)［10］。

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Application of Hydrogeological Parameters Calculation Based on AQUIFER TEST Software Revision in Confined Water Resources Quantity Evaluation

GUO Xiang-xu
(Heilongjiang Second Hydrogeology Engineering Geological Investigation, Harbin 150030, China)

Abstract:At present, there are mature calculation model and formulas aimed at the resources quantity evaluation of confined water, the reliability of calculating results depends on the accuracy of the selected hydrogeological parameters.Taking the a north region of Songliao basin as example, this paper made resources quantity calculating evaluation of paleogene clastic rocks fissure water.When calculating hydrogeological parameters, it took the effective combination of steady flow pumping test and unsteady flow pumping test.Taking the average of the calculated results of two parameters as the final value can effectively increase the reliability of the hydrogeological parameters and provide a solid foundation to accurate evaluation of groundwater resources quantity.

Key words:Confined water; Steady flow pumping; Unsteady flow pumping; Hydrogeological parameters; Calculation method

中圖分類號(hào)：P641.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-8646（2016）02-0006-03

收稿日期：2015- 11- 29

作者簡(jiǎn)介：郭祥旭(1983- )，男，山東菏澤人，碩士，工程師，主要從事水文地質(zhì)生產(chǎn)和技術(shù)研究。