增加水源進(jìn)開采量實踐方案的探討

　　摘要：目的通過兩礦區(qū)增加水源井開采量具體實施方案的實踐經(jīng)驗證明，利用自然資源，充分撐握現(xiàn)有水源潛力通過改擴(kuò)建水源井的方法是現(xiàn)實有效的。

　　關(guān)鍵字：水源井的開采量,開采深度,井徑,最大開采量,臨界深度

　　前言

　　水源供水不足已嚴(yán)重影響礦區(qū)“八礦二廠”的正常生產(chǎn)和職工生活，因此，解決水源供水狀況是目前的當(dāng)務(wù)之急。實踐經(jīng)驗證明只有兩種解決方案，第一種是重新普查勘探，查找新的水源，第二種是改建或擴(kuò)建現(xiàn)有水源井。由于前者經(jīng)費高、時間長，實施困難，而后者可因地解決，但必須有可增加開采量的條件。所以，我們設(shè)計以下方案著手準(zhǔn)備進(jìn)一步查清現(xiàn)有水源區(qū)的水文地質(zhì)條件，充分評價開采量，挖掘水源潛力，改造老水井，曾在灣溝和松樹兩地進(jìn)行了實踐，取得了一定效果，本文就擴(kuò)大水源井開采量的具體實踐活動進(jìn)行初步探討。

　　一、增加水源井開采量的理論基礎(chǔ)

　　地下水屬于液體礦床，不同于固體礦床，除按一定的儲水空間形成靜儲量外，還通過地下水的運動得到天然補給而形成動儲量，動儲量則是開采的主要對象。對地下水儲量的評價多局限于天然狀態(tài)下的補給量（動儲量），而忽視了開采后地下水運動狀態(tài)的改變，所引起開采補給量的變化。因而，往往得到偏小的結(jié)果。影響開采補給量的因素有二：一是地下水的埋藏條件，包括含水層的巖性、厚度、滲透性、分布面積補給與逕流等；二是地下水的開采條件，包括取水構(gòu)筑物類型、取水設(shè)備等。前者是自然屬性，相對說來具有不可變性，而后都則是人為規(guī)定，是可變的。所以對特定的含水層而言，當(dāng)改變開采條件后，必然會改變地下水的開采量。

　　（一）開采量和開采深度的關(guān)系

　　一般來說在含水層有效厚度帶內(nèi)，當(dāng)增加了地下水的開采深度后，便擴(kuò)大了地下水向水源井匯集的空間。在降落漏斗范圍內(nèi)將改變地下水天然運動狀態(tài)，使水力坡度變陡，水流運動阻力減少，流速變快，這時向水源井匯集的補給量必然會大于天然流量或淺部開采時的開采量。

　　（二）井徑與開采量的關(guān)系

　　多年來，在地下水的開采利用中，我們忽視了水井口徑的改變對產(chǎn)水量的影響，也影響了開采量評價的精度。實際上擴(kuò)大水井直徑即是擴(kuò)大了地下水向水井內(nèi)匯集的斷面積，也就減少了水流運動的阻力，使地下水能充分地向水井內(nèi)運動。

　　二、擴(kuò)大水源井開采量的初步嘗試

　　根據(jù)增加開采嘗試和擴(kuò)大井徑可增加水井開采量這一原理，對松樹和灣溝兩礦水源井進(jìn)行了改造，擴(kuò)大井徑和增加采深，可增加開采量。

　�。ㄒ唬┧蓸涞V水源的改建方案

　　該水源取奧陶紀(jì)石灰?guī)r巖溶裂隙水，取水構(gòu)筑物淺部為深3米，直徑6米的大口徑集水井。大井內(nèi)設(shè)一直徑219毫米、深50米的鉆孔溢水，枯水期最大開采量為63m3/時。該處水文地質(zhì)有以下特點：①鉆孔揭露5~8米巖溶最發(fā)育。②地下水具有一定的承壓性，水位高于周圍地面0.5米左右，可自流。③洪水期井水不渾，說明主要補給來源于深部，雖然鉆孔揭露深處巖溶充填物增多，這一點不能排出深部來水的可能性。

　　現(xiàn)水源井用離心泵抽水，開采深度受大井結(jié)構(gòu)所限，枯期為1.5米，豐期為2.6米。若將巖溶最發(fā)育深度定為臨界深度H臨，即H臨為8米，開采深度小于臨界深度，說明該水源井尚有潛力可挖，增加地下水的開采深度，可增加開采量。為此對該水井做了簡單改造，設(shè)法增加水位開采深度。并于1980年2月做了抽水試驗，抽水?dāng)?shù)據(jù)和開采量預(yù)計值見表1。

　　最大預(yù)計可采量為154.56m9/時，比原水井開采1.53米時增加145%。

　　（二）灣溝北翼水源的改建方案

　　該水源亦取奧陶紀(jì)灰?guī)r巖溶水。取水構(gòu)筑物淺部為直徑6米，深6米的大口井。井內(nèi)設(shè)直徑為220毫米的管井溢水。吸水設(shè)備為離心泵�？萜陂_采深度為5.7米，最大開采量為64米3/時。該處含水層在20米內(nèi)巖溶很發(fā)育，水位高于地面0.3米，微有承壓性，開采深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于臨界深度。所以增大采深亦有增加開采量的可能。淺部抽水試驗成果表明：Q=f(s)曲線仍為指數(shù)弄，按指數(shù)方程預(yù)計臨界深度內(nèi)不同深度的開采量見表2。

　　表2：

　　當(dāng)最大預(yù)計采深為0.75H臨，即采深為15米時，預(yù)計開采量為133米3/時，比原水井開采量增加105%。

　　松、灣兩水源的初步實踐證明，在含水層臨界深度內(nèi)擴(kuò)大開采深度是擴(kuò)大開采量較好的方法。

　�。ㄈ�）擴(kuò)大井徑后的開采量預(yù)計值方案實踐活動

　　前面已提到井徑與開采量的關(guān)系，為了充分挖掘水源潛力，亦想再通過擴(kuò)大井徑來增加水源井的開采量，并對松樹、灣溝兩水源進(jìn)行擴(kuò)徑后的涌水量預(yù)計。

　　松、灣兩水源井徑均為220毫米，預(yù)擴(kuò)井徑325毫米，相對不同深度開采量的增加值見表3。

　　表3：

　　由表3可見，當(dāng)井徑由220毫米擴(kuò)到325毫米時，開采量增加率均為4.5%~6.4%。因為所選取計算方程屬對數(shù)型，計算結(jié)果是偏小的，而實際開采量的增加率還會大一些�？梢姅U(kuò)大井徑后引起開采量的增加值也是不可忽視的。

　　三、討論

　　1、通過松樹、灣溝兩水源改擴(kuò)建而增加開采量這一具體實施方案深深感到，對水源井開采條件的評價是十分重要的。特別是對老礦區(qū)，重新找水另建水源，難度很大，就更應(yīng)當(dāng)充分挖掘現(xiàn)有水源潛力，利用自然資源，如果輕易報廢一個水源，會給國家造成浪費。

　　2、擴(kuò)大水井口徑和增加開采深度后，松樹水源井最大預(yù)計開采量為161.76米3/時，比現(xiàn)有水源井開采量增加155%。灣溝水源進(jìn)最大預(yù)計開采量為139.42米3/時，比現(xiàn)有開采量增加117%，可以解決水源不足這個問題。因此對該兩處水源已確定重新施工大口徑深管井，用深井泵取水。

　　3、應(yīng)當(dāng)注意，增加開采深度不是無止境的，只有在含水層的臨界深度以上，補給量比較充沛時，增加水位降深方可增加開采量。當(dāng)開采深度達(dá)到臨界點后，再繼續(xù)增加開采深度就無意義了。所以準(zhǔn)確確定含水層的厚度對開采量的預(yù)計是十分重要的。經(jīng)實踐經(jīng)驗證明，對最大預(yù)計可采深度值取含水層厚度的0.75~0.8倍較為合適。

　　5、通過松、灣兩水源擴(kuò)大開采量的實踐說明，當(dāng)開采深度小于含水層的臨界深度，水源井徑又較小時，完全可以通過擴(kuò)大開采深度和井徑來增加開采水量這一理論基礎(chǔ)，建議對有類似條件的水源、溫泉、二道江區(qū)鐵廠鎮(zhèn)、五道江鎮(zhèn)水源井均可通過增加采深和擴(kuò)井徑來增加水源的開采量，預(yù)計將會得到較好的結(jié)果。