山西省阳城县某a泉水源地河头供水区群井抽水试验设计及经费预算.doc

报告目录：第一章 序言第一节 目的与任务第二节 交通位置及经济概况第三节 地下水资源开发利用现状第四节 水文地质研究程度第五节 完成工作量及质量概述第二章 自然地理与地质概况第一节 地形地貌第二节 水文气象第三节 地层第四节 构造第三章 区域水文地质条件第一节 岩溶地下水系统边界条件第二节 岩溶发育规律、含水岩组的划分及富水性第三节 岩溶地下水补给、径流及排泄条件第四节 岩溶地下水动态第五节 水化学及同位素特征第四章 水源地水文地质条件第一节 含水岩组埋藏条件及含水岩组的关系第二节 岩溶地下水富水特点第三节 岩溶地下水的补给、径流及排泄条件第四节 岩溶地下水动态及水化学特征第五章 岩溶地下水资源计算与评价第一节 区域岩溶地下水资源计算与评价第二节 抽水试验第三节 水文地质参数计算第四节 水源地开采资源评价第五节 水质评价第六章 岩溶地下水资源保护第七章 结论与建议第一节 结论第二节 建议附图1、延河XX岩溶地下水水文地质图 1:1000002、延河XX岩溶地下水水文地质剖面图 1:1000003、延河XX岩溶地下水等水位线图 （08年4月） 1:1000004、延河XX岩溶地下水水化学图 1:1000005、省XX市A泉水源地地质地貌图 1:50006、省XX市A泉水源地综合水文地质图 1:50007、省XX市A泉水源地综合水文地质剖面图 1:50008、省XX市A泉水源地群井抽水前期等水位线图 1:500009、省XX市A泉水源地群井抽水后期等水位线及漏斗图1:5000010、省XX市A泉水源地多孔抽水Q与S历时曲线图11、省XX市A泉水源地群井抽水Q与S历时曲线图12、省XX市A泉水源地综合地层柱状图 1:1000附表1、 井（孔）调查统计表2、 泉水调查统计表3、 抽水试验观测记录表4、 水质分析成果表5、 动态观测成果表一、前言受XX市水资源管理委员会的委托，我院于XX年8月提交了XX省XX市A泉水源地水资源评价及开发利用勘察设计，并于同年10月提交了XX省XX市A泉水源地八甲口一期水文物探勘察报告，XX年5月接受了XX市XX水资源开发有限公司的委托，对A泉水源地河头供水区进行勘察开发，并于XX年7月提交了XX省XX市A泉水源地沁河流域二期水文物探勘察报告，同年12月进行了补充勘察，提交了二期物探勘察报告的补充报告。勘察设计主要工作区范围为:芦苇河与沁河交汇处的润城河头村西沁河大桥北约400m的河床弯道处至沁河大桥南的北留泵站段，面积约24km2。通过物探勘察在河头供水区布置水源井组4组，每个井组3眼水井，由XX省第四地质工程勘察院水井施工一处已于XX年1月至2007年11月，共施工完成3个井组9眼岩溶深井，其中沁河大桥北施工3#井组，沁河大桥南施工1#、2#井组， 4#井组位于芦苇河出口处，现正在施工其中的1眼水井。每个井组钻探完毕后均作单井的放水及抽水试验工作，同时进行水质分析，提交单井的竣工报告（附水源井基本情况一览表）。二、区域自然经济地理概况（一）交通位置A泉水源地河头供水区位于XX市XX县东9km沁河及其支流芦苇河的交汇处，XX铁路、XX高速公路及XX公路均通过本区，交通便利。（二）地貌概况供水区水源井组位于XX县下河村东的沁河与芦苇河交汇处沁河大桥北侧的河道转弯处及沁河大桥以南约12001250m的沁河河谷、沁河两岸的漫滩或一级阶地上，河床内地势北高南低，沁河水从北向南流过，河床地面标高470.00485.00m，河谷宽200.00250.00m,河谷东岸（左岸）地势较陡，多形成陡坎，高出河床80.00120.00m，局部基岩裸露；西岸（右岸）地势较缓，多形成斜坡或阶坎，且发育垂直于河流的冲沟，属基岩深切河谷。（三）经济地理XX市经济较发达，是XX省经济强市之一，国民经济快速增长，主要工业有煤炭、电力、化工、纺织、冶金、食品加工等；农业以种植业为主，粮食作物有谷子、玉米、小麦、薯类、大豆等，经济作物有棉花、油料、烟叶、麻类等。第三产业亦较为发达。三、气象及水文特征（一）气象工作区属于暖温带湿润大陆性季风气候，四季分明，气候变化较大。春季干旱多风；夏季炎热多雨，带有伏旱；秋季温和凉爽，阴雨稍多；冬季寒冷，雨雪稀少。根据该区域19612002年气象资料，降雨量一般情况下，春季占全年降雨量的15%，夏季占60%，秋季占22%，冬季仅占3%，汛期最大4个月（69月）降雨量占全年总降雨量的70%以上。历年最大降雨量843.9mm（1963年），最小降雨量296.4mm（1997年），多年平均降雨量590.6mm。一年中1月最冷，月平均气温6.53.1，历年极端最低气温-24（1967年1月30日，高平），极端最高气温40.2（1966年6月22日，XX），多年平均气温11.7，无霜期180天左右，冻土期为12月份，冻土深度为0.30.5m。（二）水文特征1、河流（1）沁河沁河是XX市最大的过境河流，发源于沁源县西北霍山的二郎神沟，在山区的冲沟中由小泉水汇集成流，呈树枝状，向南蜿蜒曲折，流经安泽、沁水、XX等县，于泽州县栓驴泉区域流入河南省，在河南省武陟县南贾村汇入黄河。润城以北河谷宽阔，断面多呈“U”型，宽度7001200m；润城以南进入灰岩山区，河谷深切，两岸灰岩陡立，断面呈“V”型，谷底宽仅100180m，蛇曲河流发育，平均纵坡5.6。沁河干流五龙口水文站以上流域面积9245km2，沁河全长450km，XX省境内长度326km，在晋城境内干流长度168km，落差449m，河道平均坡降2.8，流域面积4606km2，沁河流域水量充沛，多年平均流量：张峰站20m3/s，栓驴泉站44m3/s。（2）芦苇河发源于沁水县陈家山芦坡，自西向东经过张村、羊泉、芹池、町店、八甲口等乡镇，在润城镇下河村汇入沁河，全长51.70km，流域面积359km2，落差984m，河谷开阔，两岸地势南陡北缓，支流发育南疏北密，平均纵坡4.4，河流由浅层地下水补给，常年有水，在蒿峪村下游灰岩出露，至五龙沟一带在干旱时河水干涸，在八甲口以下，因有A泉出露，河流常年有水。2、泉延河XX泉水出露众多，而在本工作区内则有A泉、延河泉群，在沁河的河床及岸边出露。四、地质及水文地质条件（一）地质概况1、地层区内出露地层较简单，河床大面积为第四系松散层覆盖，河谷两岸出露地层多为奥陶系中统峰峰组上马家沟组灰岩、角砾状泥灰岩和石炭系中统本溪组的铝土质泥岩，水源井揭露的地层由老至新分述如下：（1）奥陶系下统冶里组（O1y）岩性为深灰色白云质，厚层状，夹灰色白云质灰岩，含白色燧石及燧石条带，揭露厚度8.0010.00m。（2）奥陶系中统下马家沟组（O2x）下部地层岩性为浅灰色泥灰岩夹红色薄层状泥岩、细砂岩；上、中部地层为深灰色灰岩，夹深灰色泥灰岩，中厚层状，层间裂隙发育，小溶洞发育，厚度110.00120.00m。（3）奥陶系中统上马家沟组（O2s）下部地层岩性为深灰色灰岩及泥灰岩夹浅黄色白云质泥灰岩，中厚层状，裂隙溶洞发育。中、上部地层为深灰色灰岩、豹皮状灰岩，厚层状，夹中层状浅灰、灰白色白云质灰岩，具方解石脉，裂隙、岩溶发育，地层厚度240.00250.00m。（4）奥陶系中统峰峰组（O2f）岩性为深灰色厚层状灰岩、角砾状泥灰岩，局部岩层破碎，裂隙发育，层厚25.0030.00m。河床左岸出露地层厚度约30.00m。（5）第四系全新统（Q4）河谷内大面积分布，岩性为卵石，含砾石、粗细砂，卵石的主要成分为砂岩和灰岩，磨圆度较好，分选较好，松散。地层厚15.0017.00m。2、构造本区地处吕梁太行断块与豫皖断块交接地带，以横河深断裂和晋获大断裂为界，东部为太行山块隆，西部属沁水块坳，出露地层为古生界中生界，总体倾向为北西，倾角412，以单斜构造为主，局部发育宽缓式褶皱，轴面弯曲，其主要为燕山期构造，构造形迹有北西向、北东向和近东西向。区内出露的次级构造主要有：（1）河头润城背斜走向北东，两翼地层产状平缓，较对称，轴部多出露奥陶系中统峰峰组灰岩地层，两翼出露石炭系上统太原组海陆交互相的泥岩、砂岩和灰岩地层及中统本溪组铝土质泥岩地层，地层倾角510。（2）下河庄河口向斜走向北东，轴面弯曲，两翼产状较缓，地层倾角510，轴部出露地层多为石炭系上统XX组、太原组的砂岩、泥岩夹灰岩。（二）水文地质条件1、区域水文地质概况该区奥陶系岩溶地下水属延河XXA泉的排泄区，延河XX具有独立的补、径、排系统，在系统的边界和系统内接受大气降水及地表水的入渗补给，它既包括碳酸盐岩分布区，也包括非碳酸盐岩分布区，其主要含水层为奥陶系中统厚层状灰岩，该系统的形态与边界明显受构造控制，XX主要包括XX县全部、沁水、泽州、高平局部，东邻晋城三姑XX，西北倚洪洞广胜寺XX，XX总面积2990km2，地下水流向由北向南，延河泉流量3.477.48m3/s，泉口地面标高463.80m。2、水源地水文地质条件该水源地位于XX县润城镇下河村东，沁河与芦苇河的交汇处，而在其下游河谷两岸出露奥陶系碳酸盐岩，在芦苇河八甲口及其上游一带含水岩组埋藏深度15.0893.85m。区域内峰峰组地层厚度3050m，岩性为泥质灰岩、角砾状灰岩，岩溶不发育；上、下马家沟组地层厚269308m，岩性为厚层状灰岩、角砾状灰岩，裂隙、岩溶发育。A泉群均在河谷内出露，部分泉群以溶洞排泄为主，流量为0.0430.077m3/s，据1996年观测资料，A泉群单泉流量为0.0020.185m3/s。区域岩溶发育受地层岩性控制，多呈层状发育，一般下马家沟组地层较上马家沟地层发育，随其深度的增加，其岩溶发育程度亦随之增强，地下水具承压性。根据XX年8月提交的XX省XX市A泉水源地水资源评价及开发利用勘察设计，A泉XX天然水资源量为2.474m3/s，可开采资源量为1.405m3/s，地下水丰富。水源井地下水为承压性自流井，含水层段的富水性好，岩溶、裂隙发育，连通性好。地下水水质良好，水化学类型为HCO3SO4CaMg，卫生检验各项指标均符合中华人民共和国卫生部生活饮用水卫生规范。五、抽水试验方案（一）抽水试验方案1、多孔抽水试验多孔抽水试验将在3个井组中分别对1#及2#井组的1-3#和2-2#依次进行抽水试验，其目的是确定含水岩层的富水性、渗透性及涌水量与水位降深的关系，计算水文地质参数，确定水井的最大出水能力，计算设计流量对各井组的影响程度。多孔抽水试验采用三个降深的稳定流进行抽水，抽水井的选取为1-3#及2-2#，最大降深时的出水量1-3#不小于350 m3/h，2-2#不小于200 m3/h，其它两次的水位下降值为最大下降值的1/2和1/3。每次下降的水泵进水口的安装深度应相同。每次降深的稳定时间不小于24小时，每个井组的抽水时间约5天，二个井组共需10天。2、群井抽水试验群井抽水试验的目的是为确定含水岩组在不同方向的渗透性、漏斗影响范围和形态、补给带的宽度、干扰系数及各含水层间地表水的水力联系，确定含水层的给水度。本次群井抽水试验为开采性抽水试验，对已施工的3个井组9个水源井同时进行抽水，根据XX市XX水资源开发有限公司提供的取水量为每天6.5万方，本次抽水试验抽水量不低于其取水量的80%计为每天5.2万方，据所配水泵的出水量各个井组分配的出水量1号井组单井出水量不小于300方/时，计21600方/天，2号井组单井出水量不小于200方/时，计14400方/天，3号井组单井出水量不小于300方/时，计21600方/天，三个井组合计每天出水量为5.76万方。群井抽水试验采用一次降深的稳定流抽水，按非稳定流要求进行观测，预计连续抽水10天可达稳定，抽水稳定时间为30天，恢复水位观测5天，抽水历时约45天。群井抽水试验稳定的判定：在抽水试验时，应根据水源区地下水的长观资料确定地下水的水位日变幅；抽水井区的动水位，出水量与时间关系曲线只在一定范围内波动，观测孔水位在日变幅的基础上没有上升或下降的趋势，以最远观测孔水位变化判定抽水试验是否达到稳定。抽水试验开始后，技术人员必须把每天的观测数据整理并绘制流量与水位随时间的变化曲线等相关图件（流量与水位随时间的变化曲线等），以便随时发现问题。（二）观测井（孔）的布设1、多孔抽水试验第一组对13#进行的抽水试验中，观测井（孔）选择垂直地下水流向及平行地下水流向两个方向进行布设，观测井（孔）利用周边的民用岩溶深水井及本次水源地勘察施工的水井进行观测。观测井的选择为1-1#、4-1#、3-1#、3-2#、1-2#、B19、2-3#；第二组对2-2#进行多孔抽水试验，观测井的选择为1-2#、B19、2-3#。2、群井抽水试验对已施工的3个井组9个水源井同时进行抽水，观测井分为水源区试验性观测井、外围试验性观测井及外围一般观测井。水源区试验性观测井包括：以1号井组为中心，3公里范围内的可观测的水井及五龙沟、XX县、嘉丰三个水源地的三个水井。其编号为：B22、B19、3-1#、4-1#、B21、B23、S198、S41（B13）、S39、S83（B4）、S30、S147。外围试验性观测井有：S162（北安阳）、S18、田悦-1、S25（北留头南）。外围一般观测井有：S117、S163、S15、S12、S43、S91、S93、S88、S183（B16）、S97（B17）、S181（B14）、S33、S186、S31（尹家沟）、八甲口镇美泉村、S92（河庄）、S89（下伏）、S85（薛家岭）、S82（润城）、S87（中下庄）、S10、S177（石家庄）、S168、S52（白桑洽村）、S19（北留北村）、群井抽水试验观测孔共计41个。（三）抽水试验的技术要求抽水试验的技术要求执行GB50027-2001供水水文地质勘察规范，具体有以下几个方面：1、水位观测技术要求多孔抽水试验井和群井抽水试验中抽水井、水源区试验观测井，其地下水动态观测频率和精度均按非稳定流抽水试验精度要求进行，观测井（孔）水位、抽水井动水位、在抽水开始后1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测1次，以后每隔30min观测1次，并同时进行水温、气温的观测。外围试验观测井按30分钟监测1次的频次进行观测。外围一般观测井一般每天观测2次。抽水结束后应立即进行恢复水位的观测，观测时间同抽水要求。水位观测采用万用表、测线计数，地面上用钢尺量其线上的长度，计数精确到毫米；水温采用温度计测量，读数精确到0.1。抽水试验前对抽水井和试验性观测井（孔）按30min间隔进行连续水位动态观测48h，以掌握地下水天然动态日变化规律。2、抽水井、观测井的测量对所有选定的抽水井、试验性观测井于抽水试验开始前统一进行座标及高程的测量，采用动态GPS或全站仪进行实测，使用统一的地下水水位标高。3、抽水井出水量的观测由于抽水试验时排水量较大，设计从每个井组至沁河河床修筑矩形排水渠道，排水渠长度10-15m，中部嵌2处隔板以稳定水流，出口处嵌矩形堰，要求矩形堰宽度为100cm（2#井组可考虑为75cm），高度30cm；排水渠顶端修筑1个正方形水池，水池大小为331.5m3，排水渠过水断面规格为1.20.5m2，高度与水池高度相同。4、河流断面、泉流量观测本次群井抽水试验对河流应设置断面进行观测，共设3个河流断面观测点：1号断面：位于河头村西沁河上游入口处，监测沁河河水流入量；2号断面：位于下河村西芦苇河入口处，监测芦苇河河水流入量；3号断面：位于沁河电灌站下游，监测沁河河水的流出量。河水断面应选择在河道规则、河流流速较平缓的地段，河水流速采用流速仪进行观测，在抽水前5天开始观测，抽水期、水位恢复期观测45天，每天观测1次，选择时间为上午912点，先测上断面、后测下断面。单泉流量观测：由于A泉为一泉群出露，多数泉出露于河床底部，无法进行观测，本次抽水试验仅对其4#、9#、12#泉及西神头泉（XH01）、延河泉（XH02）进行单泉长期观测，流量一般采用三角堰进行测流，对延河泉进行控制性观测。5、水样的采集及分析水样分阶段进行采集，首先于抽水试验前采集一组（三个河流断面、4#、9#、12#、XH01、XH02泉水、三个井组计11件水样），当抽水试验开始后，每10天采集一次（采集地点相同），共计采集4次44组水样。抽水开始后对第二、三组水样各取10件进行同位素分析。水样的分析项目以其化学组成为基准，全部为全分析水样，对第一组及第四组水样加做重金属元素、毒理指标及细菌指标分析项目。六、抽水试验工作组织（一）资料整理抽水试验表格要求采用统一表格，抽水期间要认真做好观测记录，并及时整理汇总，现场绘制Sf（t）、Qf（t）关系曲线图。抽水试验前进行水位统测，绘制初始水位等值线图，抽水开始后，应绘制不同时段的等水位线图，以确定降落漏斗的形态及范围。（二）时间安排多井、群井抽水试验工作宜选择在年初枯水期进行，最好安排在次年的34月份，水温、气温均合适。（三）抽水及观测设备对各水源井抽水时及各观测井观测工作时应建立简单工棚，每个抽水井组（观测点）1个，需值班车辆3辆，万用表50个，矩形堰（梯形堰）9个，三角堰5个，测线15002000m，铜棒探头50个，卷尺50个，钢板尺14个，流速仪3台，其中照明用线和灯若干。（四）人员组织成立群井抽水试验项目指挥部由XX市水资源管理委员会办公室、XX市XX水资源开发有限公司及XX省第四地质工程勘察院共同组成项目指挥部，设总指挥及副总指挥3名。技术负责由XX省第四地质工程勘察院担任。指挥部下设项目部，由技术负责主管，项目部下设4个组：1、 技术组：负责抽水试验的技术工作及报告的提交；2、 抽水试验组：负责抽水试验的正常进行、设备维护以及抽水井的观测；3、 观测组：负责外围水井、泉及河流断面的观测；4、 外协组：负责外部协调。七、水文地质计算(一)参数利用抽水试验成果计算水文地质参数,主要为渗透系数(导水系数)、压力传导系数、影响半径等。1、 稳定流法（1） 主井和1个观测孔采用公式：S=（Q/2t）lnR/r+BQ2经变换后为：T=Q1Q2（Q2-Q1）/2（Q22（S1-S1）-Q12（S2-S2）lnr1/r0 B=Q2（S1-S1）-Q1（S2-S2）/Q1Q2（Q1-Q2）式中：S1、S2抽水井降深（m） S1、S2观测井（孔）降深（m） Q1、Q2抽水井涌水量（m3/h） T导水系数（m/d） B抽水井井损系数 r1观测井距抽水井距离（m） r0抽水井半径（m） R影响半径（m）。（2）利用2个观测井（孔）资料求参 使用公式：T=Q/2（S1-S2）lnr2/r1 lgR=（S1lgr2-S2lgr1）/（S1-S2）式中：S1、S2观测井降深（m） Q抽水井涌水量（m3/h） R1、r2观测井（孔）距抽水井距离（m） 其它符号同前。2、 非稳定流据泰斯公式：S=（Q/4T）W（u）t=r2/4a1/u当u0.1或t0.25r2/a时，则：S=0.183Q/Tlg2.25at/r2 s=T/a式中：W（u）-井函数a-压力传导系数（m2/d）s弹性储水系数t抽水时间（d）其它符号意义同前。作观测井（孔）Sf（lgt）曲线，取直线上2点（S1，t1）、（S2，t2）则：T=0.183Q/(S2-S1)lgt2/t1 当S=0时，T=T0，则a=r2/2.25t0（二）水源井可开采量的确定1、解析法利用单井、多井、群井抽水试验资料，计算导水系数、影响半径等参数，合理设计各抽水井的干扰出水量，采用群井抽水试验时降深公式计算设计开采条件下各井的降深值。若总出水量小于开采条件下水源地的侧向径流补给量，且各井计算降深值在合理的范围内，计算总干扰出水量为水源地的可开采量。群井抽水降深公式为：S=（0.366/T）Qilg2.25at/ri2+BQn或S=（0.183/T）Qi2.25at/ri2+BQn Rk=RQk/Q式中：S计算井降深(m)Qi第i号抽水井涌水量（m3/h）ri计算井至i号抽水井距离（m）n计算井涌水量方程幂指数Rk引用补给半径（m）Qk总涌水量（m3/h）其它符号意义同前。利用上述公式可预测水源地各开采井的降深值。2、 数值法由系统工程理论，根据AXX水文地质条件、水动力特征，建立概念模型、数学模型，并通过模型识别验证，分别对现状开采条件、水源地建成开采条件下的流场变化进行拟合和预报。八、报告编制抽水试验工作结束后，进行资料汇总和报告编制工作，最终提交省XX市A泉水源地河头供水区岩溶水文地质勘探报告及相关的图件、表格，抽水试验工作安排为2008年3-5月，2008年9月提交报告成果。九、经费预算经费预算包括多井、群井抽水试验、取样化验、报告编制等费用，预算依据以为国家计委、建设部计价格200210号文工程勘察设计收费标准，费用总预算为4113175元。按现行市场价计费为3073906元。详见抽水试验费用预算表。