甘肅張掖甘浚鎮(zhèn)水文地質(zhì)參數(shù)計算及地下水水質(zhì)評價

劉仕娟

(河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(河北省干熱巖研究中心),河北邢臺 054000)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

甘浚鎮(zhèn)地處甘肅省張掖市甘州區(qū)西南部,地勢西高東低、南高北低,境內(nèi)最高點海拔1760 m。屬溫帶干旱氣候,多年平均氣溫12.8 ℃。境內(nèi)河道屬黑河水系,黑河西干渠由南而北,貫穿甘浚鎮(zhèn)。

該井所在工作區(qū)張掖盆地由晚更新世和全新世的陸相碎屑堆積物組成,盆地邊緣出露新近系和白堊系。地層垂向分布層序由新到老分別為第四系(Q)、新近系(N)、白堊系(K)及奧陶系(O),地層呈層狀分布,無斷裂構造發(fā)育,地質(zhì)條件簡單。根據(jù)鉆孔鉆遇地層情況顯示,該區(qū)域第四系厚度為607 m,新近系厚度為943 m,白堊系厚度為65 m;從1615 m 進入奧陶系,為勘查區(qū)中生界盆地基底,巖性為綠泥石化安山巖,局部發(fā)育構造裂隙;該井最終深度揭露奧陶系厚度為127.50 m。

2 水文地質(zhì)概況

本井熱儲層蓋層為第四系(Q)、新近系(N)上部地層。第四系巖性為卵礫石、砂礫石層,以礫石為主,故地層增溫率較小,地層增溫效果較差;新近系1000 m以淺地層,巖性多為中細砂巖、中粗砂巖、礫巖、泥巖,具有較好的保溫隔熱效果,為該井熱儲蓋層。

該井處在張掖—民樂盆地中央凹陷一級構造單元的西北部,根據(jù)以往石油鉆探所取得地質(zhì)資料,該處的新近系熱儲層具有分布面積廣、厚度大、儲集性好等特點。新近系白楊河組地層巖性以砂巖為主,是地熱田的主要熱儲;白堊系地層有砂巖發(fā)育,具備一定的地熱流體儲集條件,是地熱田的次要熱儲?？衫脽醿雍穸壤塾?29.45 m。本次抽水試驗的目的層位主要是新近系含水層、白堊系含水層。

3 洗井、抽水試驗及水文地質(zhì)參數(shù)的計算

3.1 洗井

由于在鉆進過程中使用了鉆井液護壁,在保護井壁的同時也對地層的滲水通道形成一定程度的堵塞,影響抽水試驗數(shù)據(jù)以及水文地質(zhì)參數(shù)的計算結(jié)果,因此需要對該井進行徹底的清洗。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,本井洗井工作采用替漿洗井、焦磷酸鈉洗井、噴射器洗井、空壓機振蕩洗井、空壓機反循環(huán)抽水清渣洗井、拉活塞洗井和潛水泵振蕩洗井聯(lián)合清洗的方式,以達到徹底去除泥皮疏通水道的目的。

3.2 抽水試驗

本次抽水試驗采用單井穩(wěn)定流抽水試驗[1],進行三個降深抽水,三次涌水量分別為Q1、Q2、Q3,其中Q2=2Q1/3,Q3=Q1/3。三次降深穩(wěn)定持續(xù)時間分別為72 h、48 h及24 h。每次降深試驗后須進行水位恢復觀測,待地熱井水位恢復后方可進行下一次降深試驗。抽水試驗過程中,要求水溫、流量及水位同步觀測。觀測時間為抽水開始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50、60、80、100、120 min,之后每30 min觀測一次。

抽水試驗孔三次降深與涌水量數(shù)據(jù)見表1,本井以1308.10 m3/d、871.32 m3/d、432.12 m3/d水量抽水時,孔內(nèi)分別出現(xiàn)了穩(wěn)定水位,表明其形成了穩(wěn)定的補給,地下水流動狀態(tài)可視為穩(wěn)定流,含水介質(zhì)可概化為無限延展的含水層。Q-s關系曲線和q-s關系曲線見圖1。

圖1 Q-f(s)、q-f(s)關系曲線圖Fig.1 Q-f(s) and q-f(s) relationship curves

3.3 水文地質(zhì)參數(shù)計算

影響半徑和滲透系數(shù)是計算和評價地下水資源的重要數(shù)據(jù)[2]。滲透系數(shù)反映介質(zhì)的滲透能力,其物理意義是當水力坡度等于1時的滲透速度。影響半徑是降落漏斗的周邊在平面上投影的半徑,與含水層的透水性、抽水延續(xù)時間、水位降深等因素有關[3-4]。依據(jù)抽水試驗成果,采用穩(wěn)定流承壓完整井Dupuit公式計算得出含水層的滲透系數(shù)K和影響半徑R[5-7],公式如下:

(1)

(2)

式中:K為滲透系數(shù),m/d;Q為涌水量,采用抽水試驗成果表中最大降深出水量1308.10 m3/d;R為影響半徑,m;r0為抽水段孔徑,取值0.241 m;M為含水層厚度,含水層累計厚度129.45 m;s為水位降深,取值抽水試驗成果表中最大降深95.7 m。計算可得:K=0.134 m/d,R=349.665 m。

4 地下水水質(zhì)評價

4.1 水質(zhì)特征

4.2 地下水用途評價

按《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T 11615—2010)評價,本井熱水經(jīng)對比標準,水溫達到了溫熱水,礦化度達到了微咸水。按《食品安全國家標準飲用天然礦泉水》(GB 8537—2018)評價,要求色度≤10度,渾濁度≤1 NTU,具有礦泉水特征性口味,無異味、無異嗅,允許有極少量的天然礦物鹽沉淀,無正常視力可見外來異物;本井熱水檢測結(jié)果為色度6度、渾濁度2.6 NTU,因此不能直接作為飲用天然礦泉水。按《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2022)評價,要求渾濁度<1 NTU、溶解性總固體<1000 mg/L;本井熱水檢測結(jié)果渾濁度2.6 NTU、溶解性總固體1084 mg/L,因此不能直接作為生活飲用水。按《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB 5084—2021)評價,要求pH 5.5～8.5、水溫≤35 ℃;本井水溫41 ℃ 超標,不能直接用于農(nóng)田灌溉。按《漁業(yè)水質(zhì)標準》(GB 11607—1989)評價,本井能直接用作漁業(yè)養(yǎng)殖[8]。

水質(zhì)綜合評價是根據(jù)《地下水水質(zhì)標準》(DZ/T 0290—2015)對每個指標分別評價,將評估指標的實際測量值與相應的評估標準值進行比較。依據(jù)各組分含量高低,將地下水水質(zhì)分為五類:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類,具體見表2,然后在所有評價指標的評價結(jié)果中選擇最高的類別作為水質(zhì)類別[9]。按《地下水水質(zhì)標準》(DZ/T 0290—2015)評價,該井地下水水質(zhì)綜合類別定為Ⅳ類。

表2 地下水質(zhì)量等級劃分表

5 結(jié)論

通過單孔抽水試驗數(shù)據(jù),采用裘布依公式計算了甘肅張掖甘浚鎮(zhèn)含水層水文地質(zhì)參數(shù),承壓含水層滲透系數(shù)0.134 m/d,影響半徑R=349.665 m。

本井水化學類型為Cl·SO4-Na型水,按礦化度分類屬于微咸水,按酸堿度分類屬堿性水,按硬度分類屬中硬水,按地熱資源溫度分級屬于低溫地熱資源溫熱水。根據(jù)不用用途對地下水水質(zhì)進行了評價,按《地下水水質(zhì)標準》評價,該井地下水水質(zhì)綜合類別定為Ⅳ類,水質(zhì)較差,除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,進行適當處理后仍可作生活飲用水。