陕北地区第四系萨拉乌苏组含水层流速流向测定

陕北地区第四系萨拉乌苏组含水层流速流向测定

郝业1胡鹏2姬哲2

1.陕西中煤新能源有限公司陕西西安710054；2.陕西天地地质有限责任公司陕西西安710054

摘要：依据陕北某矿风井广场区域内的水文地质特征，通过水文地质钻探、测绘和抽水试验等工程手段，利用综合水文地质条件分析等方法，对区内第四系孔隙潜水的天然流向和流速进行测算，为该风井井筒冻结法施工方案设计提供必要的水文地质参数。

关键词：陕北地区；萨拉乌苏组含水层；潜水；流速；流向；测定

1概况

1.1目的

为了为某矿风井井筒冻结法施工方案设计提供必要的水文地质参数，需查明区内第四系松散层含水层地下水流网分布状态，确定地下水的流向和流速。

1.2水文地质概况

第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层为区内松散层的主要含水层，是影响井筒冻结施工首要因素，据钻孔揭露资料，萨拉乌苏组岩性为中砂，浅黄灰色，含淤泥，存在湖积物，厚度25m左右。据井筒检查抽水试验成果，单位涌水量1.2332~1.2874L/s?m，渗透系数4.6437~4.90817m/d，富水性强。

1.3工程布置

综合采用测量、水文地质调查和抽水试验等技术手段，按地下水的大致流向，布设3条间距150m的水文地质勘探线，在每条勘探线上布设3个地下水水位监测井（间距150m，单孔设计深21m），原井检孔副孔兼做地下水水位监测井，共布设9个地下水水位监测井；以井检孔副孔为抽水钻孔，布设2个观测孔，进行稳定流抽水试验。通过水位监测井，查明区内地下水流网状态，确定地下水流向和水力坡度。

2测定试验成果

2.1抽水试验

对J1副孔所揭露的松散沙层含水层组完成一个层次的抽水试验。

2.2地下水位监测

本次共观测地下水位点11个（水位监测孔8个，观测孔2个），采集数据3批次，共采集数据31个，详见表2-2。

图2-1测定期间监测成果分析图

3地下水流向与水力坡度测定

监测成果数据利用Mapgis的DTM分析模块进行处理，首先将监测数据网格化，得出天然条件下，风井广场萨拉乌苏组潜水流网图，最后给定井筒坐标读出井筒位置地下水的水头高度、流向和水力坡度。综上所述，由监测井采集的数据分析可知：在天然条件下，井筒位置松散沙层孔隙潜水水头标高在1231.761~1231.855m之间；流向在50.99°~51.48°之间；水力坡度在11.85‰~12.00‰之间。

4地下水流速测定

通过对萨拉乌苏组潜水含水层的水文地质特征分析，地下水的重力水运动符合线性渗透达西定律，可以作为地下水流速定量计算的依据。地下水流速根据达西定律进行计算，计算公式为：

以下分别从渗透系数K和水力坡度I两方面分析计算区内地下水流速的情况。

（1）渗透系数和水力坡度

通过分析以往及本次资料，风井广场萨拉乌苏组潜水含水层的渗透系数取值定在4.64m/d（J1）~49.23m/d（XSD001）之间，均值为26.94m/d。在天然条件下，水力坡度在11.85‰~12.00‰之间。

（2）渗流流速计算

根据渗透系数和水力坡度的分析，利用公式V=KI可计算出回风立井附近松散层地下水的断面流速，计算结果如下。

由上表测算结果可知，在天然条件下，风井广场萨拉乌苏组潜水含水层最大断面流速为0.59076m/d，最小断面流速为0.05498m/d，平均断面流速为0.32148m/d。

5结论

综合采用测量、水文地质调查和抽水试验等技术手段，测定：在天然条件下，区内松散沙层孔隙潜水水头标高在1231.761~1231.855m之间；流向在50.99°~51.48°之间；水力坡度在11.85‰~12.00‰之间；含水层最大断面流速为0.59076m/d，最小断面流速为0.05498m/d，平均断面流速为0.32148m/d。此测定方法和结果，依据充分，科学可靠，为井筒冻结法施工设计提供了重要依据。

参考文献：

1、崔邦军,王西泉,蒋泽泉.榆神府矿区萨拉乌苏组的水文地质条件分析[J].地下水,2011,33(4):93-95.

2、马晨光.基于抽水试验的潜水含水层水文地质参数计算分析[D].西安建筑科技大学,2011.