基于AQUIFER TEST软件修定的水文地质参数计算在承压水资源量评价中的应用

郭祥旭（黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院，哈尔滨150030）



基于AQUIFER TEST软件修定的水文地质参数计算在承压水资源量评价中的应用

郭祥旭
（黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院，哈尔滨150030）

摘要：目前针对承压水的资源量评价，有成熟的计算模型和公式，其计算结果的可靠性基本取决于水文地质参数选取的准确度。本研究以松辽盆地北部某地区为例，针对古近系碎屑岩类孔隙裂隙水进行了资源量的计算评价。求取水文地质参数时，尝试有效结合稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验。取两次参数计算结果的平均值作为最终值，有效提升了水文地质参数的可靠性，为地下水资源量的准确评价打下了坚实的基础。

关键词：承压水；稳定流抽水；非稳定流抽水；水文地质参数；计算方法

1　水文地质条件概述

松辽盆地北部某地区古近系碎屑岩类含水层分布广泛，大多隐伏于第四系含水层之下，由古近系泥岩构成第四系和古近系含水层之间的隔水层［1］。含水层由砂岩构成，含水层粒度成分在垂向上具有自上而下、由细到粗的变化韵律，水平方向上无明显变化［2］。含水层岩性为灰白、灰绿色含砾细砂岩、中粗砂岩，与灰、灰白色泥岩互层。砂岩为泥质半胶结，易碎。

研究区面积40km2，地貌类型为河谷平原。区内分布有ZK- 1、ZK- 2、ZK- 3、ZK- 4和ZK- 5五口勘探孔。首先依据抽水试验结果，用曲度法求得n值，再确定Q- S曲线类型，按所确定的曲线类型选择相应的公式，进行涌水量推断，本次工作统一推断降深50m，统一换算管径300mm，五口勘探孔推断涌水量分别为98.5 m3/d、219.9m3/d、1 521.4m3/d、1 568.8m3/d和3 300.3m3/d。根据换算后的推断涌水量进行富水性分区，水量丰富区12.53 km2，水量中等区23km2，水量贫乏区4.47km2。

2　依据单孔抽水试验恢复水位观测资料计算参数

2.1计算过程

表1　钻孔抽水试验的恢复水位资料Tab.1　Recovery water level data of water drilling pumping test

依据单孔抽水试验恢复水位观测资料(表1)，用S- lgt直线法［3］计算导水系数T、导压系数a及弹性释水系数、渗透系数K［4］。

导水系数T、导压系数a计算公式：

式中：T为导水系数（m2/d）；a为导压系数（m2/d）；Q为涌水量（m3/d）；S0为停泵前水位降深（m）；t1、t2为水位恢复延续时间（min）；s1、s2为t1、t2时刻剩余水位降深（m）；r为抽水井半径（m）。

弹性释水系数计算公式：μ*=T/a。

式中：μ*为弹性释水系数；T为导水系数（m2/d）；a为导压系数（m2/d）。

渗透系数K计算公式：K=T/M。

式中：K为渗透系数（m/d）；T为导水系数（m2/d）；M为含水层厚度（m）。

2.2计算结果

钻孔抽水试验恢复水位资料代入上述计算公式，得到导水系数T、导压系数a及弹性释水系数、渗透系数K（表2）。

表2　古近系承压水参数计算结果Tab.2　Calculation results of paleogene confined water parameter

3　依据单孔抽水试验非稳定流观测资料计算参数

3.1计算过程

图1　泰斯（Theis）理论分析图（YSZK- 3）Fig.1　Theis theory analysis diagram (YSZK- 3)

图中：Transmissivity为导水系数，m2/d；Conductivity为渗透系数，m/d；Storativity为弹性释水系数，无量纲。

本次施工的古近系砂岩孔隙裂隙承压水井，选择单孔抽水试验（ZK- 3）数据，用非稳定流理论计算水文地质参数［5］。使用Waterloo Hydrogeologic公司的AQUIFER TEST软件，主要确定含水层的渗透系数K、导水系数T及弹性释水系数S［6］。计算过程见图1。同样，根据每口井的抽水数据，其余钻孔（ZK- 1、ZK- 2、ZK- 4、ZK- 5）含水层参数计算结果见表3所示。

3.2计算结果

表3　AQUIFER TEST参数计算表Tab.3　AQUIFER TEST parameter calculation table

4　水文地质参数可靠性分析

针对古近系碎屑岩类孔隙裂隙水，本研究在求取水文地质参数时，首先依据单孔抽水试验恢复水位观测资料，用S- lgt直线法计算导水系数T、导压系数a及弹性释水系数S、渗透系数K。然后使用加拿大Waterloo公司的AQUIFER TEST软件［7］对含水层的渗透系数K、导水系数T、弹性释水系数S等参数进行验证计算，见表3，取两次参数计算结果的平均值作为最终值，有效提升了水文地质参数的可靠性，为地下水资源量的准确计算奠定了良好的基础。

5　资源量计算与评价

古近系砂岩孔隙裂隙承压水含水层由粉细砂岩、中粗砂岩层构成，计算区地下水自北西流向南东。

5.1资源量计算

体积储存量的计算公式：Qr=μ·F·M。式中：Qr为体积储存量，m3；μ为含水层给水度，无量纲，根据岩性查阅水文地质手册（1978年版）并结合测井的有效孔隙度确定；F为各亚区面积，m2，据1∶5万地形图查得；M为各亚区含水层的平均厚度，m。计算结果见表4所示。

表4　体积储存量计算成果表Tab.4　Calculation results table of the volume storage

表5　弹性储存量计算结果表Tab.5　Calculation results table of flexible storage volume

弹性储存量计算公式：Qt=F·S·H。式中：Qt为弹性储存量，m3；F为各亚区面积，m2；S为弹性释水系数，无量纲；H为由含水层顶板算起的压力水头高度（m）。承压水含水层多层叠置，综合确定其顶板埋深［8］，各亚区取各孔平均值。计算结果见表5所示。

古近系砂岩孔隙裂隙承压水储存量为体积储存量和弹性储存量之和，即：

Qc=Qr+Qt=3.1×108+1.81×106=3.1181×108 m3。

综上，研究区古近系砂岩孔隙裂隙承压水储存量为3.118×108 m3。

5.2资源量评价

本次研究对象是古近系碎屑岩类孔隙裂隙承压水，为了使计算结果更准确，评价工作更科学，根据含水层的分布特征，将研究区划分为3个计算亚区（A、B、C）［9］。各项原始参数是根据勘探试验第一手材料，经过反复核对、验证，计算求得，取值正确，符合要求。在此基础上进行水资源量的计算评价，计算结果可靠，可作为规划、开发利用本区地下水资源，建设水源地的依据［10］。

参考文献：

［1］黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1993: 482- 570.

［2］谭世燕.黑龙江省林甸地下热水资源的形成与预测评价［J］.黑龙江地质，1994，（04）：95- 105.

［3］陈崇希，唐仲华.地下水流动问题数值方法［M］.北京：中国地质大学出版社，1990.

［4］黑龙江省水文地质志编委会.黑龙江省水文地质志［M］.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2000:596- 643.

［5］编写组.供水水文地质手册第二册水文地质计算［M］.北京：地质出版社，1977.

［6］汪嘉杨.水环境及水资源分析计算的新方法及其应用［D］.成都：成都信息工程学院.

［7］Ramireddygari Sreepathi Reddy.A comprehensive，integraled computer model for basin- wide water resources management( D)，Kansas lJniversity，1998.

［8］郭山峰，王春晖，吴祖成.周口市地热资源浅析及水文地质参数计算［J］.地下水，2006，（12）：32- 33.

［9］张高锋，穆建军，李晓辉.基于抽水试验的地热储层水文地质特性研究［J］.地下水，2009，(05)：114- 116.

［10］张先，周亮.许昌麦岭水源地可开采量的水均衡法计算［J］.水文地质工程地质，2004，(02)：83- 87.

Application of Hydrogeological Parameters Calculation Based on AQUIFER TEST Software Revision in Confined Water Resources Quantity Evaluation

GUO Xiang-xu
(Heilongjiang Second Hydrogeology Engineering Geological Investigation, Harbin 150030, China)

Abstract:At present, there are mature calculation model and formulas aimed at the resources quantity evaluation of confined water, the reliability of calculating results depends on the accuracy of the selected hydrogeological parameters.Taking the a north region of Songliao basin as example, this paper made resources quantity calculating evaluation of paleogene clastic rocks fissure water.When calculating hydrogeological parameters, it took the effective combination of steady flow pumping test and unsteady flow pumping test.Taking the average of the calculated results of two parameters as the final value can effectively increase the reliability of the hydrogeological parameters and provide a solid foundation to accurate evaluation of groundwater resources quantity.

Key words:Confined water; Steady flow pumping; Unsteady flow pumping; Hydrogeological parameters; Calculation method

中图分类号：P641.7

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）02-0006-03

收稿日期：2015- 11- 29

作者简介：郭祥旭(1983- )，男，山东菏泽人，硕士，工程师，主要从事水文地质生产和技术研究。