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钱学溥:盐湖浅层卤水的抽水试验

2011-12-07      来源:国土资源部储量司     作者:钱学溥
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    为了通过计算机模拟,计算浅层卤水的可开采量,必须对浅层卤水进行抽水试验,取得含水层的渗透系数、给水度等参数。但是赋存在砂层中的浅层卤水或是晶间卤水,含水层的透水性很强,抽水试验抽出的地下水,很容易回渗到含水层里去,影响渗透系数的计算。为了解决这一问题,下面,提出一组观测孔的布置方案和渗透系数计算的方法,供参考。
    假设赋存浅层卤水的潜水含水层,分布的面积很广,均质。假设抽水孔抽出的地下水排向一个方向,如正西方向,排到距离抽水孔为2b处的渗水坑。那么,排水点大体相当一个等流量的注水孔,根据映像的原理,该注水孔等价于在b处存在一条南北向的定水头补给边界(如插图)。

    在抽水孔孔壁外,下测水管,抽水孔中心至测水管中心距离为r0。在测水管西距离为r1处布置1号观测孔(r1小于b),在测水管东距离为r2处布置2号观测孔。
    抽水孔进行稳定流抽水试验。假设稳定状态下,抽出的水量是Q,测水管水位降深为S0,1号观测孔水位降深为S1,2号观测孔水位降深为S2,潜水含水层的厚度为H。则潜水含水层渗透系数的计算,有以下3种方法。
第一种方法:按傍河抽水、近河方向有2个观测孔(测水孔相当一个观测孔)计算渗透系数(参阅地质出版社《供水水文地质手册》第二册第18页):         

…………(1)

    根据近河方向的2个观测孔(测水孔相当一个观测孔),计算渗透系数(参阅地质出版社《供水水文地质手册》第二册第18页):                 

  …………(2)

    根据远河方向的2个观测孔(测水孔相当一个观测孔),计算渗透系数(参阅地质出版社《供水水文地质手册》第二册第18页):         

…………(3)

    现举例进行计算:考虑浅层卤水和晶间卤水含水层的导水性,设2b=200.00m,r1=r2=30.00m。假设Q=10000m3/d,r0=0.10m,H=20.00m,S0=10.00m,S1=6.00m,S2=6.05m。

    代入1式:194 m/d

    代入2式:  =189m/d 

    代入3式: =192 m/d    

    从上述的计算可以看出:1式考虑了排水的回渗问题,利用1式计算的K1比较合理。2式没有考虑排水的回渗问题,利用2式计算的K2,计算的结果偏小。3式也没有考虑排水回渗的问题,但2号观测孔距离排水点较远,受排水回渗的影响较小,利用3式计算的K3,可以作为参考。
    一般说来,若r1=r2,S2应稍大于S1,若S2等于或小于S1,则说明排水回渗对观测孔水位没有影响,或是含水层属于非均质,或是抽水试验存在质量问题。在一个盐湖勘查区,进行2~4组带1、2号两个观测孔的抽水试验以后,可以总结经验,调整2b和r1、r2的距离,甚至可以减去2号观测孔,进行只有1号观测孔和一个测水管的抽水试验。
    示踪法求潜水给水度——在观测孔内,对地下水进行盐化,在抽水状态下,观测含盐的地下水在抽水孔出现的时间。通过计算抽出地下水的体积和含水层的体积,可以进一步计算含水层的给水度。
    进行定流量抽水试验,排水点相当一个相同流量的注水孔,根据非稳定流的理论,利用观测孔水位观测的资料,依据水位叠加的原理,也可以计算潜水含水层的渗透系数和给水度。
    1992年,张宏仁副部长提出,浅层卤水进行抽水试验,可以考虑以抽水主孔为圆心,开挖一个圆形的渗水槽,把抽出来的卤水排放到渗水槽里。这样,可以把圆形渗水槽的半径作为抽水试验的影响半径,计算浅层卤水含水层的渗透系数。这种方法,开挖圆形渗水槽的工程量较大,抽出来的卤水也很难均匀地渗透到圆形的渗水槽里去。本文上面提出的抽水试验方案,曾征求过北京地质大学博士后导师韩再生教授的意见,他认为这个抽水试验方案有道理,具有可行性。

矿产储量评估师: 钱学溥   2011年12月

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