基于抽水试验的含漂石卵石地层渗透特性研究

付 博，苗永梅，沈 泽

(中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610081)

“5·12”特大地震给震中映秀造成了极大的损失，在国家和社会各界的援助下恢复重建工作有条不紊地进行。随着重建的进行，当地居民及各援建单位的饮用水问题成为迫切需要解决的问题。由于该区域地质环境条件复杂，可利用的含水层有限，如何在有限的含水层中找到可供饮用的储量丰富的地下水成为急待解决的问题。

1 工程概况

汶川映秀镇地处龙门山系和邛崃山系之间，为高山峡谷地区，地势西北高东南低，呈倾斜状。映秀镇的整个地势呈羽型槽状地形，南西高，北东低，境内村寨最高海拔1006 m，最低海拔880 m。研究区域为中低山峡谷地貌，位于渔子溪左侧阶地上，渔子溪上下游河床高差在1.5～4.0 m 之间，河谷最低标高为870 m，水力坡度约3%。

本项目试验地点位于映秀镇渔子溪桥东侧，原有一口深约40 m，内径0.30 m 的井点。由于多年停抽，加之地震使得井底淤积，实际井深34 m 左右。

2 水文地质条件

3 渗透系数测试

3.1 观测井设置

为了较为准确地掌握在抽水条件下，水位降深的情况，在试验井周边布置了两口观测井，平面位置见图1，观测井1与试验井距离为8 m，观测井2 与试验井距离为20 m，同时观测试验井与观测井的水位情况。

3.2 试验要点

图1 试验井及观测井平面布置

利用取水井和观测井进行抽水试验，目的是测定取水井的出水量、确定含水层的渗透系数、影响半径等。本次试验为单井定流量非稳定流抽水，分别采用80 t/h、120 t/h及200 t/h 水泵进行抽水，形成三次不同的降深，以测定降深与时间的关系，同时在出水口位置设置水表，以核对校准出水量。进行抽水试验时，开泵后1 min、2 min、3 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、80 min、100 min、120 min 各观测一次，以后每隔30 min 观测一次，直到水位稳定［1］，每次降深抽水时间为11 d。

3.3 数据统计

研究区域地下水类型为卵石层孔隙潜水，选用直线图解法［2］利用抽水试验资料计算其渗透系数。

式中:T为含水层导水系数(m2/d);C1为与计量单位有关的系数，单位用g·cm·s 国际制时，C1=2.303/(4π)=0.183;Q为抽水井的出水量(m3/d);ΔS为在半对数值上沿穿过晚期资料的直线在一个对数周期内下降的增加量(m)，即斜率;k为渗透系数(m/d);h为含水层厚度(m)，抽水井区域为34.0 m。

3.3.1 80 t/h 水泵抽水试验

采用80 t/h 水泵，水泵抽水试验基本数据如表1。

表1 80t/h 水泵抽水试验基本数据

此次试验观测井降深与试验井降深相差很小，不作统计计算。试验井降深与时间关系单对数曲线如图2 所示，根据直线图解法利用晚期观测数据进行统计，从图2可以得出，ΔS=0.253 m，故T=1416.77 m2/d、k=41.67 m/d。

3.3.2 120 t/h 水泵抽水试验

采用120 t/h 水泵，水泵抽水试验基本数据如表2。

表2 120t/h 水泵抽水试验基本数据

此次试验井及观测井降深与时间关系单对数曲线如图3所示，根据直线图解法利用晚期观测数据进行统计，从图3可以得出:

图3 抽水井降深、时间单对数曲线(120 t/h 水泵)

①主井(rw=0.15 m)，图解法得到Δs=0.389 m，故T=1354.86 m2/d、k=39.85 m/d

②1号观测井(r1=8 m)，图解法得到Δs=0.371 m，故T=1420.59 m2/d、k=41.78 m/d

③2号观测井(r2=20 m)，图解法得到Δs=0.375 m，故T=1405.44 m2/d、k=41.34 m/d

3.3.3 200 t/h 水泵抽水试验

采用200 t/h 水泵，水泵抽水试验基本数据如表3。

表3 200t/h 水泵抽水试验基本数据

此次试验试验井及观测井降深与时间关系单对数曲线如图4 所示，根据直线图解法利用晚期观测数据进行统计，从图4可以得出:

①主井(rw=0.15 m)，图解法得到Δs=0.625 m，故T=1405.44 m2/d、k=41.33 m/d

②1号观测井(r1=8 m)，图解法得到Δs=0.630 m，故T=1394.28 m2/d、k=41.01 m/d

③2号观测井(r2=20 m)，图解法得到Δs=0.635 m，故T=1383.31 m2/d、k=40.69 m/d

图4 抽水井降深、时间单对数曲线(200 t/h 水泵)

从80 t/h、120 t/h 及200 t/h 三种类型水泵抽水试验资料计算的结果可以看出，所得出的渗透系数相差较小，综合考虑各种因素影响，取平均值，计算得出渗透系数k=41.10 m/d。

4 结论

通过抽水试验的方法，结合分析计算研究得出该区域卵石层的渗透系数，结果是比较合理科学的，可以用于后续的研究和水资源开发，也为该区域的地下水开采提供了很好的依据。虽然本文根据现场试验方法得到了含漂石卵石层的渗透系数，后期的供水也证实了本次得出渗透系数的合理性，但由于地层结构的复杂性以及地层差异性，只有通过大量的现场试验，才能更加深入地掌握不同地层渗透系数的规律性，为工程建设及人民群众生产生活服务。

［1］房佩贤.专门水文地质学［M］.北京:地质出版社，1996

［2］陈崇希.地下水动力学［M］.北京:中国地质大学出版社，1999