傍河地下水源地辐射井井位优化方法浅析.pdf

2023年第5 期水科学与工程技术25傍河地下水源地辐射井井位优化方法浅析芦建军1,刘栋臣,于文龙2（1.宁夏水投清水河城乡供水有限公司，宁夏吴忠7 5 110 0；2.中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津3 0 0 2 2 2)摘要：对中卫市某傍河地下水源地辐射井的井位优化进行总结和分析，根据水文地质勘察报告，水源地为河（多泥沙河流)水源地，水文地质条件复杂，渗透系数不均，且水源地内发育有古河床。同时考虑到辐射井单井造价高，因此选择合适井位以达到最大单井出水量显得尤为重要。井位优化方法的基本原则，包括考虑地下水源地的地质特征、河流的水动力特征及水文地质条件和环境保护要求。通过合理的井位优化，辐射井平均单井出水量达到9 8 0 0 m/d,最大程度地发挥了其作用,提高地下水的开采效率和水质的稳定性。关键词：傍河；特大型；地下水水源地；辐射井；井位优化中图分类号：TV121+.3D0I:10.19733/ki.1672-9900.2023.05.08文献标识码：B文章编号：16 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 5-0 0 2 5-0 3Well location optimization methods for radiation wells in riverbankunderground water sourcesLU Jianjun,LIU Dongchen,YU Wenlong?(1.Ningxia Water Investment Qingshuihe Urban and Rural Water Supply Co.Ltd,Wuzhong 751300,China;2.China Water Resources Beifang Inwestigation,Design&Research Co.Ltd,Tianjin 300222,China)Abstract:This article provides a simple summary and analysis based on the engineering practice of a riverbankunderground water source well in Zhongwei City,according to the hydrogeological survey report,the water source is ariverbank(with abundant sediment)water source,characterized by complex hydrogeological conditions,non-uniformpermeability coefficients,and the presence of ancient riverbeds within the water source area.Considering the high cost ofconstructing individual radiation wells,it is particularly important to select suitable well locations to achieve maximumwater yield.The basic principles of well location optimization include considering the geological characteristics of theunderground water source area,the hydraulic characteristics of the river,as well as the hydrogeological conditions andenvironmental protection requirements.Through reasonable well location optimization,the average water yield per well ofthe radiation wells in the riverbank underground water source reached 10,000 m/d,maximizing the role of the wells andimproving the efficiency of groundwater extraction and the stability of water quality.Key words:riverbank;extra large;underground water sources;radiation well;well location optimization研究工程主要采用辐射井、大口径管井取水,经汇集后通过加压泵站和输水线路沿清水河川逆流而上，沿线工程供水范围（涉及同心县、海原县和固原市的原州区、西吉县、彭阳县)内的城乡生活和工业供水。根据设计报告的设计方案辐射井呈线状沿黄河均匀布置,井间距1km，管井根据二期运行情况在辐射井之间布置。水源地勘察报告结论表明黄河为多泥沙河流，水文地质条件复杂，不同区域渗透系数相收稿日期 2 0 2 3-0 7-2 1【作者简介 芦建军（19 7 1一），男（汉族），浙江绍兴人，高级工程师，主要从事水利农田水利工程建设管理工作。E-mail:差较大，施工初期第一口试验辐射井未对井位优化调整，单井稳定出水量为3 8 0 0 m/d,远小于勘察报告单井平均出水量7 0 0 0 m/d的预期。通过合理的井位优化，提出更适合本项目的选井原则。1傍河水源地和辐射井的特点傍河水源地是将取水建筑物布置在河岸地区、依靠激发河水侧渗漏补给的地下水水源地!，其水26源主要来自河流的补给。傍河地下水源地与河流之间存在着密切的水文联系，地下水与河流的水质和水位变化密切相关。傍河地下水源地具有水质优良、水量丰富、水动力利用、环境友好和生态保护等优点，是重要的地下水资源开发利用方式。辐射井是由一口大口径的集水井(竖井)和自集水井向周围含水层任一方向、高程打进的多条水平辐射管所组成，地下水沿水平辐射管汇集至集水井中2 1。辐射井作为开采浅层地下水，保障工业、城市用水和农业灌溉排水及调控地下水位的理想井型，与常规井相比,具有出水量大、寿命长、管理费用低、维修方便、便于集中管理等优点3 。2辐射井位置选择原则辐射井位置在原有布置基础上进行调整，综合考虑河流特征、选井位时间、地质条件、水质状况、河道综合利用等因素的影响，以达到获得不间断供水和较好水质的目的。2.1利用河流特征选择井位辐射井井位初步选择建议优先考虑以下地点：弯曲河段的水深、岸陡、泥沙量少的凹岸（冲刷岸），建议选在顶冲点下游；顺直河段建议选择靠近主流岸边、河床稳定、水流较深、流速较快的地方，建议选在河流最窄处；分岔河段建议选在深水主河道，选在具有稳定河床、靠近主流并有足够水深的地段。不建议的地点：弯曲河段的凸岸及三角洲地段；河道的“牛轭”河段；分岔河道的分岔段及下游容易沉积的汇合段；河谷收缩的上游河段和河谷展宽的下游河段。由于黄河含大量泥沙，以上特征则更明显。因为在水动力作用下细颗粒更容易在淤积岸形成淤积现象，地层渗透系数普遍偏小。2.2利用枯水期选择井位由于黄河两岸成因条件复杂，凸岸与凹岸分辨难度大，特别是在丰水期水位上涨，无法识别主河床芦建军，等：傍河地下水源地辐射井井位优化方法浅析2023年第5 期具体位置,根据经验寻找有利井位更加困难。因此应尽量在枯水期选择井位，或利用枯水期谷歌影像图详细分辨，以利于选择最佳井位。2.3利用地质条件选择井位尽量避开相对早期、尤其是含侧向物质来源的沉积物,选择现代河床相的砂卵砾石、砂砾石厚度稳定、透水性较强的含水层。尽量选择上部砂卵石层厚度较大的河段。2.4选择水质较好地段井位本项目主要是靠充分激发黄河侧向补给，使得黄河水“转化”为地下水，黄河水作为工程区地下水的主要补给来源，黄河水的水质对于井位的选择无本质区别,但是工程区内地下水水质较差,因此选择的位置越靠近黄河，开采地下水形成的水力坡降越大，激发黄河的补给越大，开采地下水的水质越好，水量也越大。为避免生产和生活污水排人河流的影响，井位应选择在污水排放口上游，尽量避开河流中的回流区和死水区。2.5利用河道特征选择井位部分水产养殖地点是通过改造水深较浅的河道形成,如该河道以前曾为黄河主河道,随着洪水到来短时间携带大量固体颗粒将河道淤堵，则该位置附近也是出水量较好的地段。但是水产养殖等不应对取水点造成威胁，建议水源地范围内禁止开展水产养殖等活动。2.6利用地下水动力学解析法选择井位4 利用地下水动力学解析法求解由地下水动力学问题转化成的数学表达式或方程。以地下水降深为指标，计算在设计的开采方案下辐射井出水量，以此作为一个井位选择的参考依据，采用的公式通常包括理论公式法和经验公式法。2.7利用数值模拟方法选择井位5.6 基于数值模拟的方法，以拟合校正过的水源地2023 年第5期地下水流模型为基础，通过模拟开采井在不同位置处不同流量下的降深及影响半径，以及不同位置处的最大可开采量，综合对比分析确定开采井的最优位置。2.8通过“一井一探一试 的原则确定具体井位(1)对水文地质钻孔与抽水试验成果进行分析，初步判断拟定井位是否合适，实现挖掘水源地最大能力，经济效益最优的目的。(2)抽水井属于隐蔽工程，获得抽水井水文地质信息非常重要,同时也是项目竣工验收的基础资料。(3)分析先导孔编录、抽水试验等相关水文地质信息，研究先导孔抽水试验水文地质参数与生产井抽水水文地质参数及出水量等之间的相互关系，为后期施工及生产运行提供基础资料依据。3工程效果分析除9#辐射井选择凸岸（淤积)的中部,用以验证河流特征对辐射井出水量影响外，通过以上选位原柔远锁62011020芦建军，等：傍河地下水源地辐射井井位优化方法浅析镇罗镇52019027则对原有设计方案辐射井位置进行调整后，辐射井单井出水量有了显著提高。辐射井井位置如图1,单井出水量情况汇总如表1。表1 抽水试验成果显示，除有意违背利用河道特征选择井位的原则布设的9#辐射井单井出水量为6 0 0 5m/d外，其余通过选位原则对原有设计方案辐射井位置进行微调整后的辐射井单井出水量显著提高,井位优化后的单井出水量均大于7 0 0 0 m/d。4结语(1)本文以河流特征、利用枯水期选择、利用地质条件、选择水质较好地段、利用河道特征、利用地下水动力学解析法、利用数值模拟方法和通过“一井一探一试”等8 条作为原则，在合理布设辐射井间距的前提下优化辐射井位置。(2)按照本文的井位选择原则,优化辐射井位置，不仅能够提高单井出水量，减少辐射井的数量,降低取水成本，节约工程投资,且能够为水源地避免各种凯歌村雷家端不良环境地质的产生发挥重要作用。5201永兴黄河O20O190O18参考文献：1杨光，刘洋，于昆.哈尔滨市江南主城区傍河型应急供水水源地研究A.第十三届中国城镇G2012姚家营李家营谢家洼子永康水务发展国际研讨会与新技术设备博览会C.图1 辐射井井位置图表1 辐射井出水量情况统计编辐射井坐标（国家2 0 0 0）名称号11#辐射井22#辐射井33#辐射井45#辐射井57#辐射井68#辐射井79#辐射4150350.53810#辐射井911#辐射井1013#辐射井1114#辐射4151341.911218#辐射井1319#辐射井1420#辐射井4151267.89合计出水量平均出水量2018:99-102.2张治晖，赵华，王桂芬.傍河取水辐射井技术应出水量/附近村庄降深/mX坐标Y坐标4150375.37522869.324150588.67523441.14150918.06523994.384150897.43526210.134150476.42528132.934150464.75528851.66530138.524150537.63531263.994150770.78531876.304151299.03534142.54534621.314151384.95539058.774151029.99539978.99541156.68用研究J.探矿工程(岩土钻掘工程),2 0 1 0,3 7m/d北滩村西北14.9北滩村北15.34北滩村东北15.2刘湾村北15.02永丰滩村北15.46永丰滩村北16.98永丰八队北16李家庄村北15.26张家桥村北15.28崔家岗子北15.5崔家岗子北14.31何家营村北15.06赵滩村北15.33杜家庄村15.05964812960104407084890011800600572001137615500110889461705690291375479825(2):44-46.3司建宁，杜历.辐射井技术在宁夏应用的探索与实践J.宁夏工程技术,2 0 0 4,3(2):1 7 9-1 8 2.4温传磊，董维红，崔庚，等.应用解析法确定傍河水源地地下水开采方案J.水文地质工程地质,2 0 1 7,44(3):2 0-2 6.5杨景文,张军军,杨光,等.基于数值模拟法的傍河水源地井群设计和优化J.北京师范大学学报（自然科学版）2 0 2 0,56(2):2 1 6-2 2 2.6李晓媛,王文中,张春艳.基于解析-数值结合法的傍河水源地开采方案与地下水资源量分析J.中国农村水利水电,2 0 2 1(2):9 5-1 0 1.（责任编辑：尹健婷）