辽中县滨水新城供水水文地质勘察

王玉涛

(辽宁省水利水电勘测设计院，沈阳110000)

1 工程概况

随着辽中县滨水新城建设不断发展以及城镇居民的增加，供水规模远远满足不了需要，急需改扩建水厂，增加供水量。按照规划和设计要求，本次改扩建工程需达到10 000 m3/d的供水需求。

拟取水场地范围为现水厂门前平行输电线路一侧，场区附近均为农田。地质条件的复杂程度为简单，为中型供水水源地。

2 勘察方法和工作量布置

2.1 勘探

在场区及周边布置抽水试验井2眼，井深分别为50 m、30 m;观测孔6眼，孔深6～15 m;水文地质勘察孔6个，孔深40～50 m。

2.2 坑探

探坑6个，坑深1.0～2.0 m，方量30 m3，其中试坑渗水试验6组。

2.3 取样与试验

含水层取扰动样，对上述样品进行室内试验，现场做抽水试验、探坑注水试验。

2.4 水文及工程地质测绘

进行1:10000水文及工程地质测绘。查明场区地貌形态、地层类型、地质构造、井、泉分布等。

2.5 物探

分别采用地震、电法等不同物探方法，查明场区覆盖层厚度、隐伏的古河床、地下水位、流向和流速等[1－3]。

3 场地水文地质条件

场地水文地质条件主要包括3个方面:

3.1 地形地貌

场地位于沈阳市辽中县，辽河一级阶地，地貌单一，地形较平坦。地面高程在12.75～13.04 m。场区内及周围为旱田和水田。

3.2 地层岩性

钻孔揭露的地层岩性为第四系全新统冲洪积相沉积物，岩性描述如下:

3.2.1 耕植土

杂色，以黏性土为主，含植物根系。

3.2.2 杂填土

杂色，松散，由炉灰渣、碎石、黏性土等组成。

3.2.3 黏土

呈黄褐～灰黑色，稍湿，可塑状态，具中等压缩性，含铁锰质结核及灰色锈斑，切面规则，光滑，无摇振反应，干强度和韧性中等。层厚2.9～6.9 m。场地均有分布。

3.2.4 细砂

呈灰黑色，饱和，中密状态，分选性好，级配差。本次勘察未穿透该层，最大揭露46.0 m。

3.3 水文地质条件

3.3.1 含水层

区内主要含水层为细砂层，全区均有分布。根据浅层地震反射波勘探和20万区域地质图，工程区覆盖层大约在100 m，其下伏基岩，基岩含水量很少，可视为底部隔水层。

工程区含水层平均厚度约96.0 m，含水层连续稳 定，渗 透 性 较 好[4－6]。 勘 察 期 间 地 下 水 埋深 2.61～3.70 m。

3.3.2 地下水特征

本区地下水类型按埋藏条件划分，属第四系孔隙潜水。区内地下水水位的变化主要受大气降水的影响，每年枯水期地下水位逐渐下降，进入雨季地下水位开始上升，雨季过后地下水位呈现缓慢下降态势。

地下水排泄方式主要为蒸发排泄和人工开采。根据场地各钻孔水位标高值和四周井的地下水位标高值，勘察区地下水宏观上由东北流向西南方向流动。

4 地下水资源评价

地下水资源评价主要包括5个方面:

4.1 抽水试验

本次水文地质勘察共布置水文地质试验点2组(垂直和平行附近地下水流向)，利用附近抽水试验(抽水井W1)资料1组。

本次勘察共进行2组抽水试验，1组干扰井抽水试验。

抽水试验共1次大落程，采用250 QJ 160—17型深井潜水泵，水位测量采用电测水位计，观测动水位的时间间距为 1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、120 min，以后每隔30 min观测一次，水位稳定＞4 h后停抽。

在停抽后进行恢复水位观测，观测时间间距的顺序与开始抽水时间相同。

流量测量采用水表测量与观测水位同步，水温测量采用温度感应计每2 h观测1 次[7－9]。

各G1、G2和W1抽水试验数据表见表1～表3。

表1 G1井抽水试验数据表

表2 G2井抽水试验数据表

表3 W1井抽水试验数据表

4.2 水文地质参数

4.2.1 渗透系数

此次抽水试验考虑地下水在稳定和非稳定两种状态下流动，分别采用Darcy和Theis公式求出相对状态下渗透系数，两种计算结果的K值取平均值为含水层的渗透系数[10]。

4.2.1.1 G1#抽水井

两种计算结果的 K值取平均值，得到 K=7.69m/d。，M 为含水层厚度。

2)稳定流计算:井深H=50 m，渗透系数K=

4.2.1.2 G2#抽水井

2)稳定流计算，公式为:H=30 m，K=

两种计算结果的 K值取平均值，得到 K=10.24m/d。

4.2.2 影响半径

2#含水层厚度H0=30 m，观3孔水位降S1=1.9 m，1#水位降 S2=0.75 m，1#到2#的距离 r1=145 m，观3孔到2#距离r2=50 m。

4.2.3 水文地质参数取值

各水文地质参数取值见表4。

表4 水文地质参数计算结果表

4.3 抽水井出水量的合理性分析

根据《供水管井技术规范》(GB50296—99)中管井的设计出水量可以下式进行允许井壁进水流速复核:

式中:Q为设计出水量，m3/s;Dk为开采段井径，m，DK=0.500 m;L为过滤器长度，m。取过滤管有效进水长度L=40.0 m;Vj为允许井壁进水流速，m/s)。

允许井壁进水流速宜按下式计算:

式中:K为含水层的渗透系数，K=8.66 m/d;Vj=0.00067 m/s。

因此，单井无干扰条件下井的出水量:

Qmax≤150.89 m3/h，提出单井设计开采量150.0 m3/h。

干扰情况下单井出水量的计算如下:

4.3.1 井间干扰系数计算

根据抽水试验资料，G1井出水量 Q1为170 m3/h，水位下降S1=8.57 m，对G2井水位影响值为t1=0.54 m。G2井出水量Q1为132 m3/h，水位下降 S1=5.34 m，对 G1井水位影响值为 t2=0.45 m。根据水位削减法计算出水量减少系数a。

两井不同间距时出水量减少系数按下式计算:

式中:LS为计算两井间距;L为试验两井间距;a为两井间距145.0 m时的出水量减少系数，取平均值0.075;as为计算两井不同间距时的出水量减少系数;R为影响半径，取243.70 m。

不同距离井间干扰系数计算结果见表5。

表5 两井不同间距时的出水量减少系数

4.3.2 井距设计

根据现场实际情况，考虑出水量减少系数，设计井距为250 m。

4.3.3 井数计算

根据项目需水量为10 000.0 m3/d和单井设计出水量为150.0 m3/h，计算井数为3眼。井深＞80 m。井径≥500 mm。

4.4 水质评价

4.4.1 生活饮用水水质单项评价

依据中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)及辽宁省卫生防疫站控制指标，对取水区域内检测的色度、嗅和味、混浊度、肉眼可见物、pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、锰、挥发酚、硝酸盐氮、氟化物、氰化物、六价铬、总大肠菌群、细菌总数、铜、锌、铅、镉、银、砷、氨氮、亚硝酸盐氮等27项参数进行评价[11]。

4.4.1.1 感官性状指标

水温9～11℃，色度一般≤15°，肉眼可见物和采样条件有关，混浊度较大。

4.4.1.2 一般化学指标

pH值基本为7.5，属于弱碱水;铁、锰、氨氮检出含量偏大，其他指标均合格。

4.4.1.3 毒理学指标

氟化物、氰化物、砷、六价铬、镉、铅、银等的检出含量均合格。

4.4.1.4 细菌学指标

菌落总数符合国家生活饮用水标准。

4.4.2生活饮用水综合评价

依据实测水质资料，采用生活饮用水质评价参数进行生活饮用水水质好坏或者适宜程度的综合评价。采用计算公式为:

式中:PI为地下水生活饮用水水质评价指数;Ci为某项成分检出含量，mg/L;Coi为某项成分生活饮用水水质标准，mg/L;I为1、2、3… n 。

生活饮用水水质分级及命名参照《辽宁省沈阳市环境水文地质调查研究》所提出五级划分原则及命名，见表6。

表6 生活饮用水水质分级及命名表

根据水质评价表可知，场区地下水仅铁、锰、氨氮检出含量超标，n为 3，经计算本水样的 PI为27.2。

由于铁、锰超标系本身地质条件所致，非人为因素污染，故排除该两项指标后对本取水区域水质进行生活饮用水水质评价，PI为1.98，为水质较好。

4.5 环境地质问题

该场地区域含水层细砂很厚，附近有蒲河等充足的补给来源，附近无新水源地和污染源，不会影响周边自然生态，不会引起地面沉降问题。

为了使地下水合理开发和保护，应做地下水动态监测工作，并按国家有关规定的要求，设置水源卫生防护带。

5 结论与建议

1)区域地貌单元为断陷堆积地形－冲积低平原—沼泽化平洼地，抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s。厂区属北温带受季风影响的半湿润大陆性气候。

2)水源地地下水类型为第四系孔隙潜水，主要含水层为细砂层，地下水埋深2.61～3.70 m。勘察区地下水流宏观上由东北流向西南方向。由G1抽水井、G2抽水井和辽中法院抽水井综合给出该水源地渗透系数为8.66 m/d，影响半径为243.70 m。

3)根据项目需水量和单井设计出水量，设计布置井数为3眼。设计井距为250 m。井深＞80 m。井径≥500 mm。

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