地下水开采方式

地下水开发利用模式~

疏勒河中游地带具有供水意义的有两个含水层系。第一个含水层系是新近系—下更新统的淡承压水，划分为本区的深层地下水，目前已探明具有供水价值的地段主要分布于玉门镇、工棚一带。第二含水层系是中—上更新统酒泉组（包括戈壁组，下同），主要为淡的潜水和承压水，划分为浅层地下水。该含水层系分布极广，为区内最主要的可供开采的含水层。现根据工、农业供水对水质、水量的要求及开采的经济技术条件分别将这两个含水层系开发利用模式评述如下。
一、浅层地下水开发利用模式
（一）浅层地下淡水的开发利用模式
分布于玉门-踏实盆地的大部分地区及安西-敦煌、花海盆地南部，以大厚度的地下淡水含水层为特征。地下水TDS0.30～0.96g/L，水化学类型以HCO3-SO4-Mg-Ca、SO4-HCO3-Mg-Na型为主（表10-34）。
表10-34 平原区淡水带水质特征统计表


中—上更新统酒泉组含水层系，在各盆地细土区南部含水层厚、水量大、水质佳，开采条件好，可作为大型工业、农业供水集中开采条件下的水源地。
开采第四系孔隙水成井的一般原则：井位垂直地下水流向呈棋盘格式布置，井距依据布井方案，井径大小保证能下入8～10in井壁管，四周填砾厚度不少于100～150mm，一般井径400～500mm。井的深度在洪积扇中部为120～150m，下部为80～100m，冲积平原一般为100～150m为宜，如要取得深承压水，则要达到250m方可。
纯井灌区最好采用群井汇流集中灌溉，混灌区开采井最好沿支斗渠布置。
（二）浅层微咸水开发利用模式
范围包括玉门-踏实盆地北部和安西-敦煌、花海盆地大部分地区，该带地下水（特别是表层地下水）在大陆盐化作用下，水质具明显的水平分异规律。昌马洪积扇细土区表层水由扇缘HCO3-SO4-Mg-Ca向北逐步演变为HCO3-SO4-Mg-Na-Ca、SO4-HCO3-Mg-Na及SO4-HCO3-Cl-Mg-Na型，TDS也在潘家庄疏勒河沿岸一带增至大于1.00g/L。安西-敦煌盆地、花海盆地分别以伊塘湖、干海子为水盐汇集地，地下水TDS及水化学类型呈有规律的变化。在水平分带的同时，地下水水化学亦具有垂直分异特征，具体表现为表层水水质较深层水差。这种差异由南盆地最初的不明显演变为下游水盐汇集带的TDS差异几倍甚至几十倍。
地下水的越流运动和地表水的大量入渗，可局部改变水平分带和垂向分异。昌马洪积扇前缘泉水溢出带，由于受下部承压水顶托补给，表层水TDS降低。昌马灌区灌溉水的大量入渗，使表层水局部淡化，出现表层与下层水质好，中部水质差的现象；双塔灌区灌溉水大量入渗的安西县城一带，水质较处于上游的小宛一带更好。
根据区域勘探资料，现灌区及外围大范围荒区地下水，特别是中深层承压水水质较好，TDS小于3.00g/L。开发利用这些地下水，是解决灌区尤其是现灌区外围开发区水源不足的有效途径。
微咸水分布于地下水浅埋带，TDS1～3g/L，可短期作为灌溉用水，其下部往往分布有水质较好的承压水。在灌溉水入渗和承压水越流的双重作用下，微咸水水质有向良性发展的趋势，因此，其开发利用方式主要有两个：其一，微咸水抽取后与地表水混合使用，降低TDS，如敦煌黄墩子一带；其二是与下部承压水混合开采，利用水质较好的承压水稀释微咸水，如安西-踏实，花海毕家滩等。井渠混灌区两种方法可同时使用。各灌区开发利用方案见表10-35。
表10-35 微咸水开发利用模式


咸水分布于疏勒河与党河地下水流交汇的伊塘湖及西湖、下游尾闾区，花海盆地干海子。这些地区在地质历史时期，即为区域水盐汇集地，长期的封存环境和滞流条件，使表层水和深层水TDS均较高，形成典型CaCl2型沉积封存水，除小规模的晒盐用途外，无开采供水价值。
二、深层地下水开发利用模式
本区深层地下水指平原第四系下伏新近系—下更新统含水层中赋存的孔隙裂隙水。该含水层分布不均匀。地层呈连续沉积。在接近祁连山麓地带及河流相沉积区，为巨厚的（360～600m）洪积、冲积、冰水相砾岩，向北过渡为河湖相或湖相砂岩、泥岩。
玉门-踏实盆地玉门镇附近，该含水层系为淡的承压-自流水。埋深在20m左右，150m以内遇到五个含水层，可划分为两个含水组：第一含水组位于57～92m之间，包括两个含水层，其岩性为砂砾石，单层厚5～8m。水头高出地表2～3m，为自流水，自流量在2L/s左右。92～150m之间为第二含水组，由三个薄层的砂组成，为高水头的自流水。两个含水组的混合水头高出地面6～7m，自流量2.3L/s。据物探资料：该含水组的含水层向南至工棚层次渐多，再向南层次又渐少，但其厚度变大，至黑崖子以南则为单一的砾石层或砾岩。由玉门镇向南至工棚，水头由高出地表6～7m，逐渐变为负水头承压水，至工棚承压水头距地面34m左右，水量亦逐渐增大，单位涌水量可达3L/s左右。水质极佳，TDS小于0.4g/L，总硬度（德国度）12度，水垢系数154～164，腐蚀系数1.16～1.31，起泡系数71～97。据已取得的资料证明，在玉门镇—工棚一带该含水层系一般不含有毒物和大肠杆菌。各项指标完全达到工业饮用水的要求，可作为中、小型工业或城镇居民饮用水源地（需水量5万m3/d）。
安西-敦煌盆地该含水层为泥质砂岩，泥质砂砾岩，厚度大于30m，分布于冲湖积平原及疏勒河沿岸，含水层为粉细砂，单井涌水量100～1000m3/d，分布不均，水位埋深30～60m，地下水径流条件较差，水质苦咸，属SO4-Cl-Na-Mg型水，TDS大于3g/L，无开采价值。

地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。但是由于过度开采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位严重下降，形成大面积的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地区，还会引起地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵、水质污染等问题。
近年来，人们已经意识到了超采地下水的严重性，用人工方法通过水井、砂石坑、古河道等，或利用钻井修建补水工程，让地下水自然下渗或将地表水注入地下含水层，以保护地下水资源，防治地面沉降等。

最常用的钻井机械有水井钻机、潜孔钻机、岩芯钻机和旋挖钻机，我们应根据地下水的开采方式选择合适的钻机，目前地下水的开采方式有以下几种。

(一)管井

井较深、井径较小，由井口、井壁管、含水层段以及必要的过滤器等组成的出水井称为管井，属于机井的一个种类。它适用于地下水埋藏较深、含水层较多的各类松散地层与坚硬基岩地区，特别是在河流冲积平原、石灰岩以及大理岩分布地区更为适宜。



（二）大口井

井径大于2m的水井统称为大口井，属于机井的一个种类。在地下水埋藏比较浅的火成岩、变质岩、砂页岩分布地区，常在风化带及蓄水构造上，采用人工开挖直径在20-30m、深10一25m的大口井比较多。大口井有圆形、方形、长方形、椭圆形等各种各样的形状，一般要求长轴方向垂直于断层、岩脉等构造线或地下水流向，目的是在井中多揭露出水范围，以增大出水量；而平行蓄水构造走向或地下水流向要短些，目的是在不影响出水量的前提下，可减少工程量和投资。

这种大口井是在地下水埋藏不深和地下水源不足的条件下、实行采蓄结合或日采夜蓄、充分利用地下水的一种很好的方法。

(三)筒井

筒井也叫竖井或大口深井、是人工开挖深度比较大的深井，井深一般在20-40m，深者可达百米，井径一般在10一15m，有方形、圆形、长方形、椭圆形等。筒井主要适合于埋藏不太深的弱透水岩层以及较为复杂含水带的一种开采方式。

(四)辐射井

辐射井是由一口大立径的集水井与自集水井内向含水层不同方向打进一定长度的多层、数根至数十根水平辐射管组成，属于机井的一个种类。集水井又称为竖井，口径一般应大于3m,是水平辐射管施工、集水和安装水泵的场所。

辐射井适宜于地下水埋藏浅、含水层透水性强、补给来源丰富的砂层、卵砾石地层，以及透水性弱、厚度不大的黏土裂隙含水层地区。



(五)平塘

在地下水埋藏较浅的弱透水岩层分布区，常在有利于地下水和地表水汇集的低洼地带，人工开挖长5一100m、宽40一60m、深4一8m的蓄水积水的坑塘，称为平塘。

平塘揭露面积比较大。出水较多，既可蓄水又可汇集地表水，再加上施工简单方便。可在花岗岩、片麻岩、片岩地区采用，在正常降水年份效果良好。

(六)斜井

斜井是人工开凿的一种倾斜取水工程。与地面交角常成30一40度开挖，高2m,宽5一1.8m。上拱下方的倾斜隧洞，斜长50一200m,垂直深度一般小于100m。

斜井不受地下水位、水量大小的严格限制、它适用于埋深较大、水源比较丰富的地区。如山前石灰岩分布区的岩溶水带、产状较陡的脉状含水层带都可采用斜井。



(七)地下廊道取水

在竖井底部开凿水平廊道的取水工程，称为地下廊道。这种办法多用在含水较少的弱透水地层分布区，以能穿过较多的含水层(带)。扩大揭露面积，相应地增加出水量。地下廊道工程可大可小，可根据技术条件与经济条件量力而行。

(八)其他开采方式

除上述一些开采方式外，还有群井汇流、扩泉井、联合井、坎儿井、截潜流、引泉、蓄水池等开发利用地下水的形式，每一种形式都有其适用范围和较优性价比，因此必须根据实际条件，因地制宜，合理选择使用钻井机械。

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