福州市地下水源热泵抽水回灌试验研究(2)
图1 试验点位置分布
试验点A位于江北平原的闽江一级阶地上,上部为中砂承压含水层,埋深6.2m,厚21.6m,下部为砂卵石承压含水层,埋深35.3m,厚32.1m。1号井的试验段(滤管所下的位置)为上部中砂承压含水层,2号井的试验段为下部砂卵石承压含水层。
试验点B位于江北平原的一级阶地,砂卵石承压含水层,埋深40.6~43.2m,厚13.5~15.0m。3号、4号井的试验段均为砂卵石承压含水层。
试验点C位于南台岛一级阶地上,上部为中砂承压含水层,厚约32.3m,下部为砂卵石承压含水层,埋深34.8~35.1m,厚29.4m,两个含水层直接接触,有较强的水力联系。
表2 试验方案试验点试 验 段试 验 安 排A1号 中砂2号 砂卵石试验1: 1号井抽水,2号井回灌试验2: 2号井抽水,1号井回灌B3号 4号 砂卵石试验1: 3号井抽水试验试验2: 4号井抽水,3号井回灌C5号 中砂6号 中砂、砂卵石试验1: 6号井抽水试验试验2: 5号井抽水,6号井回灌D7号 中砂8号 砂卵石试验1: 7号井抽水,8号井回灌试验2: 8号井抽水,7号井回灌E9号 粉砂 中砂10号 粉砂、砂卵石 试验1: 9号井抽水,10号井回灌试验2: 10号井抽水,9号井回灌F11号 12号 砂卵石试验1: 12号井抽水试验试验2: 11号井抽水,12号井回灌
试验点D位于闽江古河道,上部为中砂承压含水层,埋深2.2m,厚10.6m,下部为砂卵石承压含水层,埋深31.4m,厚7.5m。
试验点E位于江北平原闽江一级阶地上,靠近闽江入海口,在实验点A下游约5km处。上部为粉砂、中砂承压含水层,埋深3.6m,厚10.5m,下部为粉砂、砂卵石承压含水层,埋深24.0m,厚26.7m。
试验点F位于闽江古河道上,在试验点D的上游约5km处。砂卵石承压含水层,埋深18.4~19.0m,厚14.5~15.0m。
3.2 试验方法
3.2.1 抽水试验
抽水试验采用扬程60.0m的潜水泵,用直径100mm的耐压管将抽出的水排入远处的城市下水道管网,孔口安装有三通阀门、水表。地下水位、水温的观测采用加拿大生产的Solinst Levelogger探头,精度高且可以实现数据的自动采集,另以电测水位计作为辅助观测设施,各井抽水前先用水泵间断抽水,待水清砂净后,进行正式抽水试验。抽水试验采用单孔稳定流[3]方法,观测时间先密后疏,抽水试验持续时间24~48h,稳定时间4~8h。
3.2.2 回灌试验
回灌试验采用对井、自流回灌方式。回灌时采用定流量,水表计量,读数精确到0.10m3。考虑到实际回灌的水位升幅,一般控制回灌量使回灌孔内水位埋稳定在0.5~1.0m,与最大回灌量相当。回灌时同时观测抽水井与回灌井的水位及回灌量变化。回灌试验要求水位稳定时间不少于12h,试验持续时间24~48h。
4试验成果
根据单孔稳定流抽水试验资料,含水层渗透系数K根据《水利水电工程钻孔抽水试验规程》(SL 320—2005)中公式利用迭代法计算:
式中:Q为抽水量,m3/d;r为井半径,m;M为含水层厚度,m;S为水位稳定降深,m;R为影响半径,m。
根据回灌孔试验资料,渗透系数按水利水电工程钻孔常水头注水试验公式近似计算:
式中:Q为注入流量,m3/d;H为试验水头,m;kh、kv为试验土层的水平、垂直渗透系数,cm/s;A为形状系数,cm,由钻孔和水流边界确定;m值本次试验近似取1(计算成果见表3)。
表3 抽水、回灌试验成果表试验点孔号试验段岩性含水层厚度/m试验井性质水位埋深/m抽、灌水量/(m3/d)水位变幅/m单位抽注水量/(m3/d)单位回灌率/%渗透系数/(m/d)A1号中 砂21.6抽5..007..086.732号砂卵石32.1灌7..号砂卵石32.1抽7..270..5610.051号中 砂21.6灌5...30B3号砂卵石15.0抽4..564..147.934号砂卵石13.5抽4..664..838.563号砂卵石15.0灌4..号中砂、砂卵石60.7抽3..002..093.485号中 砂32.3抽2..号中砂、砂卵石60.7灌3...01D7号中 砂10.6抽2..003..1118.308号砂卵石7.5灌3...448号砂卵石7.5抽3..号中 砂10.6灌2..号粉砂中砂10.5抽3..号粉 砂26.7灌5...3110号粉 砂26.7抽5..号粉砂中砂10.5灌.44F12号砂卵石13.5抽号砂卵石15.0抽3..号砂卵石13.5灌.19
4.1 回灌能力分析
自流回灌即重力回灌,仅依靠自然重力进行回灌,不附加其他的压力。受回灌量的大小与成井质量、水文地质条件等多种因素影响。
通过本次试验可以得出,砂卵石含水层的单位回灌率大于中砂含水层,中砂含水层的单位回灌率大于粉砂含水层,表明含水层颗粒越粗,抽、灌水量越大,越容易回灌。在含水层岩性厚度相似的地区,静水位埋深越大的地方回灌量越大。因此,在成井质量理想的情况下,静水位埋深越大、含水层颗粒越粗,单位回灌量越大。
文章来源:《水电与抽水蓄能》 网址: http://www.sdycsxn.cn/qikandaodu/2020/1229/415.html