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綜合勘測技術(shù)在井位選擇中的實踐與應(yīng)用
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者:地大熱能 發(fā)表時間:2021-11-05 16:17:07瀏覽次數(shù):2273
1概述
機井工程是開發(fā)利用地下水資源的主要構(gòu)筑物,水井鉆探是開發(fā)利用地下水資源所采取的一項技術(shù)手段,在干旱半干旱的中西部地區(qū),機井工程不僅是農(nóng)田灌溉的主要水利設(shè)施,也是城鄉(xiāng)供水的主體水源工程。 自20世紀(jì)六、七十年代始,西部地區(qū)結(jié)合人飲解困、節(jié)水灌溉等工程項目打鑿機井,積極開發(fā)利用地下水資源,取得了一定的成效。但在實施過程中,由于缺乏科學(xué)的找水方法,僅憑經(jīng)驗盲目選擇井址,成孔率差,易打干孔 廢孔,造成很大的人力、財力浪費,也使一些項目無法按計劃實施,給區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高帶來負(fù)面影響。因此,探索適宜的物探方法,準(zhǔn)確探測各區(qū)域地下水賦存狀況,提高機井成孔率,是開發(fā)利用地下水資源亟待解決的先決問題。
2綜合井位勘測方法及創(chuàng)新點
2.1工作方法
針對區(qū)域地貌實際,經(jīng)過實踐摸索,在勘測井位時采取“地質(zhì)+地面物探+鉆探”的綜合勘測方法,即在充分調(diào)查區(qū)域水井、地層、巖性、地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造及地下水的儲藏、運移規(guī)律的基礎(chǔ)上,根據(jù)水文地質(zhì)條件布置物探工作。地球物理勘探優(yōu)化組合了激發(fā)極化法和電測深法兩種物探技術(shù)。激發(fā)極化法測量地層的富水性,在面上初選井位,電測深法了解不同地層的巖性,由此確定含水層及埋深,從而達(dá)到選定富水井位的目的。鉆探根據(jù)視電阻率值確定含水層位置及厚度,估計單井出水量,正確指導(dǎo)下管成井。
2.2找水原理
(1)激發(fā)極化法:是以巖、礦石的激電效應(yīng)差異為基礎(chǔ),通過觀測和研究地質(zhì)體在人工電場激發(fā)作用下產(chǎn)生的極化電場(又稱二次電場)的變化規(guī)律,測定地下不同土層或巖層的視電阻率、 極化率、激發(fā)比、衰減度、半衰時來研究地層的性質(zhì)、厚度、富水地段。供電 電極采取等比對稱四極布置, AB∶MN=3∶1。
(2)電測深法:根據(jù)視電阻率不同了解不同地層的巖性、厚度、地下水質(zhì)等情況,由此確定含水層及埋深。
(3)井孔電測法:采用底部梯度電極系A(chǔ)2.0M0.25N電測深。供電電極A和測量電極構(gòu)成電極系,下入井孔中,供電電極B放入泥漿池,由于B極距離MN相當(dāng)遠(yuǎn),可看成無窮遠(yuǎn),接通電源后,B電極所形成的電場對MN電極沒什么影響,而井中A電極所形成電場,在MN間產(chǎn)生電位差, 即可得視電阻率值。根據(jù)視電阻率確定各含水層位置及厚度,劃分咸淡水層,估計單井出水量,正確指導(dǎo)下管成井工作。
2.3主要技術(shù)創(chuàng)新點
(1)以水文地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ),地球物理勘探為手段,使井位勘測取得了事半功倍的效果。在每選一處井位之前,首先詳細(xì)查閱該區(qū)的水文、 地質(zhì)資料及以往成井資料,充分了解該區(qū)域地形、地貌、地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地下水的賦存、運移規(guī)律,根據(jù)水文地質(zhì)條件初選成井區(qū)域,定量在富水帶布置井位物探工作,減少了盲目取點物探的工作量,節(jié)省了人力、財力,取得了事半功倍的效果。
(2)采用綜合物探方法,提高了物探資料的解釋精度和可靠性。由于各種物探方法的應(yīng)用都依據(jù)一定的物理前提,且地質(zhì)、地球物理條件和邊界特征對測試成果具有較大的影響,使得這些方法技術(shù)存在一定的條件性和局限性。優(yōu)化組合激發(fā)極化法和電測深法兩種物探技術(shù),可以相互佐證,取長補短,提高了物探資料解釋精度和可靠性。
(3)輔以鉆探方法補充論證,提高了成井率和成井質(zhì)量。在選定井位上完成第一鉆后,即進(jìn)行井孔電測,繪制電測曲線進(jìn)行分析,以劃分地層,確定含水層和相對隔水層的位置和厚度,估算鉆孔涌水量,以確定鉆孔是否能下管及測定濾水管的有效長度,正確指導(dǎo)下管成井工作,保證了成井率及成井質(zhì)量。
3項目實施成果及應(yīng)用實例
自2002年施測以來,通過應(yīng)用此方法在岐山地區(qū)已成功探測井位72眼,其中農(nóng)業(yè)灌溉井57眼, 人飲解困水源井12眼,工業(yè)用井3眼,成孔率達(dá)到95.7%,大大降低了廢孔損失,也為改善農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。下面就以岐山縣青化鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目涉及的機井井位勘測為例進(jìn)行分析解釋。
3.1項目區(qū)水文地質(zhì)條件及找水規(guī)律
岐山縣青化鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目區(qū)位于黃土塬與洪積扇交界處,潛水位埋深15m~45m,部分地區(qū)有較好的上層滯水,單井出水量30m3/h~60m3/h,地下水主要受大氣降水及地表水灌溉回歸補給,深部承受上游渭河、千河河流補給,地層描述為砂、礫石、黃土及古土壤,主要含水層為砂、礫石類。
3.2井位勘測
青化鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目共涉及6個村10個村民小組的12眼機井勘測任務(wù),現(xiàn)選取青化鎮(zhèn)南武村中東組機井勘測為例進(jìn)行分析解釋。
3.2.1工作布置
在南武村中東組村東300m處布點進(jìn)行地面物探,供電電極距AB/2與測量電極距MN/2之間采用三比一溫納爾等比裝置,最大供電極距AB/2為180m,在同一供電電極上一次供電30s,測量視電阻率ρs、極化率ηs、激發(fā)比Js、衰減度Ds等多項參數(shù)。
3.2.2資料解釋
根據(jù)所測數(shù)據(jù)繪制各參數(shù)曲線,如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。 由地面物探曲線分析看:潛水18m處,視電阻率ρs曲線有轉(zhuǎn)折,對應(yīng)的富水曲線極化率ηs、激發(fā)比Js、衰減度Ds突變,極化率ηs最大值為1.24,激發(fā)比Js最大值為1.08,衰減度Ds最大值為87。110m~150m處,ρs曲線又發(fā)生轉(zhuǎn)折,相應(yīng)的極化率ηs、激發(fā)比Js、衰減度Ds也有轉(zhuǎn)折,極化率ηs最大值為1.57,激發(fā)比Js最大值為1.22,衰減度Ds最大值為77.7,說明此時地層發(fā)生變化。從而表明,該物探點從18m處進(jìn)入潛水,主要含水層在110m~150m之間,而且富水程度較強,井位選在此處比較合理可靠。
對應(yīng)的再看井孔電測曲線:從20m開始電測,視電阻率ρs大,表明此處地層巖性顆粒大,有一定含水,但含水量不大,因為曲線沒有很大突變,直到110m,地層沒有大的變化,說明巖性主要為粘土、結(jié)核交替出現(xiàn),沒有主要含水層。但從110m~150m處曲線出現(xiàn)四次大的改變,分析表明主要含水層就在此處,厚度大約為11m。根據(jù)掌握的含水層位置,合理排管,以充分利用含水層,達(dá)到最佳出水效果。
由以上分析看出,地面物探與井孔電測結(jié)論基本吻合,說明此井選址科學(xué)合理,技術(shù)可靠。
采用“地質(zhì)+地面物探+鉆探”的井位勘測方法,在岐山先后成功探測井位72眼,科學(xué)指導(dǎo)鉆井成井工作。結(jié)合這些新打成的機井,先后建成了青化、益店、鳳鳴、北郭等多處高效農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉示范園區(qū),發(fā)展節(jié)水灌溉面積2.5萬畝,使高效農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)在縣域農(nóng)業(yè)中迅速推廣應(yīng)用,推動了 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。同時, 新增的人飲解困項目水源井,解決了2.73萬人的飲水安全問題,為建設(shè)新農(nóng)村、發(fā)展區(qū)域性集中供水打好了基礎(chǔ),也促進(jìn)了經(jīng)濟、社會穩(wěn)定和諧發(fā)展。
4技術(shù)推廣前景
找水是永恒的課題。水資源短缺已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的主要制約因素之一。開發(fā)利用地下水是解決水資源短缺的主要途徑之一,我國地下水資源可開采量為2900億立方米,已開采1000多億立方米,占可開采量的三分之一左右,還有一定的開發(fā)潛力。長期以來, 西北地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展速度較慢,人民生活相對落后,干旱缺水是主 要原因。西北地區(qū)缺水但不少水,地下水的可開采量450億立方米/a, 開采量僅為128億立方米/a,在相當(dāng)長的一個時期,充分合理利用地下水資源,對緩解西北地區(qū)水資源供需矛盾有不可替代的作用。“地質(zhì)+地面物探+鉆探”找水方法,主要針對西部地區(qū)地形、地貌復(fù)雜,山川、溝壑較多的實際探索提出,經(jīng)過多年實踐表明:該方法受地形起伏干擾和圍巖電性不均勻的影響較小,對含水層分辨能力強,測井找水準(zhǔn)確率高,易于操作,適合在山區(qū)乃至整個西部地區(qū)大力推廣應(yīng)用。
5結(jié)語
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