基于开采性抽水试验的大汶口盆地地下水资源分析.pdf

'第20卷第1期矿冶Vo1．20．No．12011年3月MINING＆METALLURGYMarch2OI1文章编号：1005—7854(2011)O1—0092—04基于开采性抽水试验的大汶口盆地地下水资源分析李志华，吕华(济南大学资源与环境学院，济南250022)摘要：根据大汶口盆地东北部抽水试验资料，分析了水源井与周边区域观测井地下水水位变化情况。结果表明，开采性抽水试验对古近系裂隙水含水层影响最为明显，水源井中的水主要来源于古近系裂隙水含水层，并与第四系孔隙水存在一定的水力联系。通过对大汶口盆地的开采潜力进行分析，提出研究区存在的环境水文地质问题。关键词：开采性抽水试验；水力联系；开采能力；大汶口盆地中图分类号：X523文献标识码：ADOl：10．3969／j．issn．1005—7854．2011．01．022THEANALYSISOFGR0UNDWATERRESOURCESBYEXPLOITABLEPUMPINGTESTINDAWENKOUBASINLIZhi—hua，LVHua(SchoolofResourcesandEnvironment，UniversityofJinan，Jinan250022，China)ABSTRACT：AccordingtotheexploitablepumpingtestinthenortheastofDawenkoubasin，groundwaterlevelchangesofwatersourcewellsandobservationwellsaroundtheregionwereanalysed．ItshowsthattheexploitablepumpingtestinfluencestheaquiferofPaleogenefracturewaterremarkably．WaterinwatersourcewellscomesmainlyfromtheaquiferofPaleogenefracturewater，andhascertainhydraulicconnectionwithQuaternaryporewa-ter．ThroughtheanalysisoftheDawenkoubasin~exploitingcapacity，theexistingissuesofenvironmentalhydroge—ologyareputforward．KEYWORDS：exploitablepumpingtest；hydraulicconnection；exploitingcapacity；Dawenkoubasin随着在泰安大汶口盆地地区大型石膏矿的发源井，研究该地区的地下水资源。现，越来越多的盐化工企业在该地区投产运行，研究1抽水试验简况该地区地下水资源，是满足当地生产生活用水的关键。大汶口盆地的地质构造在总体上为汶蒙凹为了研究大汶口盆地地区未来一段时间内地下陷带西端的一个单斜断陷盆地，北断南超，北陡南水开采条件，本次采用开采性抽水试验方法。缓，近似一簸箕形。盆地外围为分布于第四系之下本次抽水试验观测井(点)共布置44个，其中的太古界泰山岩群变质岩，主要以寒武系和奥陶系抽水主井2个，按地下水类型分为：古近系岩溶裂隙为主。盆地内主要为古近系内陆河湖相碎屑岩、化水20个，第四系孔隙水12个，奥陶系岩溶水10个，学岩沉积，表层被第四系松散堆积物覆盖。本文变质岩裂隙水2个。距抽水井距离最近的172．4m，以大汶口盆地东北部的2个古近系裂隙水井作为水最远的9652．5m。观测井(点)布置遵循自抽水主井向外围由密到疏放射状分布的基本原则，基本控收稿日期：2010一l1—29制了抽水可能影响的范围，抽水试验观测井布置见基金项目：济南大学博士基金项目(XBS0926)作者简介：李志华，在读研究生，专业为水文学及水资源。图1。通过多学科研究，分析抽水试验的影响范围，进而明确抽水主井中古近系裂隙水与其它类型地下 李志华等：基于开采性抽水试验的大汶口盆地地下水资源分析·93水水力联系程度。其中抽水主井及约40眼井、泉的水期间大幅下降，降幅大于其各自的自然降幅。水位每半小时观测一次，抽水试验开采量在各试验开采点通过装表计量；同时收集试验区内降雨资料，并实际调查农业灌溉等其它开采量。本次开采性抽水试验采用阶梯流量抽水，3次下降过程的抽水试验方法，历时51d，平均抽水量885．2m／h，其中抽水时间44d，停止抽水后进行了3d恢复水位观测，其抽水主井流量降深见表1。抽水试验在平水期进行，抽水主井及观测孔水位处于缓慢波动状态。实测古近系岩溶裂隙水水位自然变幅几乎为零。2实验结果分析根据以往大量的地质勘探资料以及对该地区的水文地质条件分析表明，受盆地内断裂构造的影响，水源井附近的构造主要为F断层，断裂构造较发育。本次试验抽水区与周边区域存在地下水强径流富集带，其富水性好，导水性能强。通过对试验期图1开采性抽水试验观测井布置间的抽水量、地下水水位变化值、降雨量等资料的详Fig．1Thelayoutofobservationwellsintheexploitablepumpingtest细分析，并充分考虑其他开采量及自然因素的影响，可以明显看到布设于周边地区观测井的水位在抽表1开采性抽水试验观测井流量和降深Table1Theflowanddrawdownofobservationwellsintheexploitablepumpingtest2．1开采性抽水试验对研究区影响分析层。根据抽水试验的3个落程对不同类型观测井水通过现场调查发现，除去试验开采外，影响地下位资料分析得出，开采性抽水试验对研究区内古近水水位变化的主要是农业灌溉开采和降水。试验期系裂隙水含水层的影响最为明显，控制的最大影响间，降水量可由试验区内的降水量遥测站准确测得，距离为5．4km，滩清湾村的D．。号井降深0．39m；观但农业开采量不能准确计量。调查中发现，试验区测井中水位降深最大的为D号井，降深17．40m。范围内的农田灌溉面积及种植结构与其它年份同期对距抽水主井187m的第四系浅井影响降深相比均没有大的变化，可以认为农田灌溉开采量基0．20m，距269m的影响降深0．18m。岩溶水井距抽本不变，约7．0×10Ill／d。抽水试验于2005年12水主井最近距离2．Okm，水位下降0．37m，对F断月15日至2006年1月31El进行，这一期间降水量层以东地区岩溶水水位和弧形断裂以北的变质岩裂较少，不能引起地下水水位的变化。由此分析看出。隙水影响不明显，因此研究区内岩溶水含水层受抽在抽水试验进行期问，除去开采性抽水试验开采量水试验的影响不明显，见图2。增大外，其它因素(降水量、农田灌溉开采量等)对2．2抽水试验的主要来源．地下水水位的影响完全相同。从开采性抽水试验资料中研究表明，水源井附对抽水主井所作的开采性抽水试验，3个落程近的古近系观测井水位与抽水主井同步变化远处后，对周边地区的影响范围向南沿F断层延伸约的古近系观测井水位变化虽稍有滞后，但水位下降6．5kin，向北影响到南留弧形断裂，最大影响距离明显，且随抽水主井流量增大，水位下降幅度增大。5．9km，向西影响距离约4．6km，向东影响到F断如：D号观测井，属于古近系裂隙水，距水源井 矿冶系裂隙水含水层，且与第四系孔隙水存在一定的水力联系。在本次试验中，奥陶系岩溶水水位始终处于自然变化状态，由于处于平水期，没有大气降水的直接补给，也没有农业灌溉用水的回渗补给，而其主要排泄点上泉以每天近1万m／d的流量汇入漕河，因此，岩溶水水位处于自然削减状态。试验过程中抽水主井流量大幅度增加时(进人下一落程)，其水位下降没有明显加大的趋势，与古近系岩溶裂隙水水位有变化明显不同。在定期取样的水质分析中，奥陶系岩溶水水质良好，Ca含量131．61mg／L，HCO3-含量286．08rrIg／L，全硬度415．97mg／L，矿化度735．78rag／L，水化学类型为HCO一Ca型，与水源井水质差异巨大。因此，水源井的开采性抽水试验对奥陶系岩溶水没有影响，即没有明显的水力联系。综上所述，水源图2抽水试验降深等值线井抽水的主要来源为古近系裂隙水含水层。Fig．2Thedrawdowncontourinthepumpingtest2．3地下水资源开采潜力分析3782m，3个落程水位降深分别是0．53m、1．82m、地下水开采潜力分析是在查明大汶口盆地水文3．07m；而距水源井187m的D号井和距离269m地质条件下，计算与评价地下水资源量，通过开采性的D号井(皆为第四系孔隙水井)，水位也一直处抽水试验，调查地下水允许开采量。本次地下水开于缓慢下降状态，降深0．52m、0．40m，基本处于等采潜力分析以开采潜力指数(P)作为判定标幅下降状态。对试验中所取水源井水样进行化验，准、。“，其公式如下：水样中SO含量1220．57～1444．80mg／L，Ca“含P=Q允／Q开(1)量达489．18～582．36mg／L，矿化度2156．13～式中：P一地下水开采潜力指数(无量纲)；2499．73ms／L，总硬度1494．99～1756．78mg／L，水化Q～地下水允许开采量(万m／d)；Q开一地下水现学类型为SO一Ca型。这与1996年石膏矿补充水文状开采量(万m／d)。开采潜力指数(P)的判定标地质勘探时古近系裂隙水含水层水质基本一准见表2。致。由此可见，水源井中水的主要来源为古近表2开采潜力指数(P)判定标准Table2Thecriteriaofexploitablepotentialindex(P)根据抽水试验观测数据计算泰安大汶口盆地地地下水开采潜力分析，说明研究区域地下水资源的下水天然资源允许开采量3．2万m。／d，现状年开采开采与补给处于相对平衡状态。研究区可能出现以量2．9万m／d，开采潜力指数(P)为1．1，说明研究下环境水文地质问题：(1)研究区内随着抽水时间的延长，水源地中区域地下水资源的开采与补给处于相对平衡状态。心水位下降明显，易形成较大范围的水位降落漏斗。3结论(2)由于人工凿井等人为因素的影响，研究区第四系孑L隙水与古近系裂隙水存在一定的水力联通过对大汶口盆地东北部进行开采性抽水试验系。第四系孔隙水通过“井孔”等人工通道补给古资料的分析，研究区水源井中水的主要来源为古近近系裂隙水，长期抽水开采情况下，“水源井”附近系裂隙水含水层，与第四系孔隙水存在一定的水力的浅层民用井会出现干枯现象。联系，但与奥陶系岩溶水含水层联系较弱。通过对 李志华等：基于开采性抽水试验的大汶El盆地地下水资源分析·95[5]马振民，刘立才，陈鸿汉．泰安岩溶水系统地下水化学参考文献：环境演化规律研究[J]．现代地质，2002，16(4)：423—428．[1]陈光彬，刘静明，赵世平，等．山东省泰安市大汶口盆东[6]段秀铭，林常平，靳丰山．济南市地下水水资源现状分向一东军寨矿区岩盐矿资源分区开发预可行性研究报析及开发利用建议[J]．山东地质，2001．17(1)：40—告[R]．自贡市井矿盐矿山开发设计院，2005．45．[2]宋绍伟．泰安市大汶口盆地岩盐矿开采及安全性研究[7]潘东兴．试论大汶口盆地的地下水分布特征[J]．山东[J]．化工矿产地质，2010，32(9)：177—178．水利专科学校学报，1990，2(2—3)37—43．[3]宋绍伟．山东省泰安市大汶口盆地岩盐矿地质特征及(8]汪家权，吴义锋，钱家忠等．济南泉域保泉与供水的地开发意义[J]．化工矿产地质，2009，31(1)：19—24．下水开采方案研究[J]．农业环境科学学报，2004，23[4]马振民，石冰，高宗军．泰安市地下水污染现状与成因(6)：1228—1231．分析[J]．山东地质，2002，18(2)：24—28．(上接第91页)的修改、在线监视和变量控制。三菱FX2N型PLC离线调试，动态实时显示、修改各数据参数。根据生采用专用软件FX-GP-WIN32进行控制程序设计，该产工艺的不同要求可编出极具个性化的控制界面，软件提供了简洁的操作界面，能够进行离线编程、程画面直观，操作方便。图3是触摸屏界面的流程参序检查、上载和下载等，以及实现在线变量监控和变数界面。量控制等操作。3结语人机接口的触摸屏采用GOTMANAGER软件进行画面组态，该软件工程项目管理方便，命令集丰该沉没炉顶吹熔炼铅自动控制系统的特点在富，控件图集直观明了。可进行在线和离线编程，可于：一方面，采用工业计算机结合触摸屏，运用成熟的工业控制软件进行监控程序开发，实现对过程参数的检测和控制；另一方面，利用PLC强大的处理判断能力和稳定性，使系统的安全性和可靠性得到了保障。系统安装运行后，整个系统运行稳定可靠，操作方便，达到了预期理想的效果。同时提升了有色金属冶炼产业技术，使之达到高效、优化、节能、低耗，增加企业经济利益的目的。参考文献：[1]王吉坤，周廷熙．铅鼓风炉喷吹粉状燃料强化熔炼工业试验[J]．有色金属(冶炼部分)，2006(2)：14—16．[2]卢松涛．重金属冶炼自动化现状与发展[J]．有色冶金图3流程参数界面设计与研究，2005，26(4)：21—27．Fig．3Processparametersinterface'