摘要：目的通過兩礦區(qū)增加水源井開采量具體實(shí)施方案的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(fèi)高、時間長，實(shí)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(jì)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(jià)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(shí)踐，取得了一定效果，本文就擴(kuò)大水源井開采量的具體實(shí)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(yùn)動得到天然補(bǔ)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(jià)多局限于天然狀態(tài)下的補(bǔ)給量（動儲量），而忽視了開采后地下水運(yùn)動狀態(tài)的改變，所引起開采補(bǔ)給量的變化。因而，往往得到偏小的結(jié)果。影響開采補(bǔ)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(bǔ)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(yùn)動狀態(tài)，使水力坡度變陡，水流運(yùn)動阻力減少，流速變快，這時向水源井匯集的補(bǔ)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(jià)的精度。實(shí)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(yùn)動的阻力，使地下水能充分地向水井內(nèi)運(yùn)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。

　　（一）松樹礦水源的改建方案

　　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(diǎn)：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(bǔ)給來源于深部，雖然鉆孔揭露深處巖溶充填物增多，這一點(diǎn)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(yàn)，抽水?dāng)?shù)據(jù)和開采量預(yù)計(jì)值見表1。

　　表1：

　　最大預(yù)計(jì)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。枯期開采深度為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(yàn)成果表明：Q=f(s)曲線仍為指數(shù)弄，按指數(shù)方程預(yù)計(jì)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(jì)采深為0.75H臨，即采深為15米時，預(yù)計(jì)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(shí)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。

　　（三）擴(kuò)大井徑后的開采量預(yù)計(jì)值方案實(shí)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(jì)。

　　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?yàn)樗�選取計(jì)算方程屬對數(shù)型，計(jì)算結(jié)果是偏小的，而實(shí)際開采量的增加率還會大一些。可見擴(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(shí)施方案深深感到，對水源井開采條件的評價(jià)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(bào)廢一個水源，會給國家造成浪費(fèi)。

　　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(jì)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(jì)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(bǔ)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(diǎn)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(jì)是十分重要的。經(jīng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，對最大預(yù)計(jì)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(shí)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(jì)將會得到較好的結(jié)果。

　　本文選自核心級期刊《水電能源科學(xué)》，《水電能源科學(xué)》創(chuàng)刊于1983年，由教育部主管，中國水力發(fā)電工程學(xué)會、華中科技大學(xué)、國測水電技術(shù)研究院主辦，面向國內(nèi)外公開發(fā)行，目前為全國中文核心期刊（2008版，水利水電類核心期刊排名第6）及中國科技核心期刊，也為華中科技大學(xué)D類期刊之一。