呼和浩特市平原区含水层回灌能力分析

闫　岩　汪　旭　杨　锐　张　迪　闫福贵

1.石家庄经济学院　石家庄　050031 2.内蒙古自治区第七地质矿产勘查开发院　呼和浩特　010020 3.内蒙古自治区第八地质矿产勘查开发院　乌海　016000 4.内蒙古自治区地质调查院　呼和浩特　010020

呼和浩特市平原区含水层回灌能力分析

闫岩1汪旭2杨锐3张迪1闫福贵4

1.石家庄经济学院石家庄050031 2.内蒙古自治区第七地质矿产勘查开发院呼和浩特010020 3.内蒙古自治区第八地质矿产勘查开发院乌海016000 4.内蒙古自治区地质调查院呼和浩特010020

通过回灌试验，基本查明了地下水回灌量与回灌压力（回灌水头）的相互关系，获取了相关的地层参数，预测了回灌量。根据呼和浩特市地层岩性、富水性情况及地下水位埋深等综合分析，呼和浩特市平原区第四系地下水含水组回灌能力较强区主要分布在山前平原区，地层岩性颗粒粗，水位埋深大，灌采比大部分在50%以上；大黑河平原区地层岩性颗粒细，水位埋深小于10m，回灌能力较弱，灌采比大部分在30%以下。总体上，呼和浩特市地层回灌能力有从东北向西南逐渐变弱的趋势。

第四系含水层回灌能力

1.抽灌水试验

在呼和浩特市平原区布置了2组浅层地下水抽灌试验。见图1。

1.1第一组抽灌试验

（1）试验基本情况

试验井位于呼和浩特市区西部，为第四系浅层含水组抽灌对井（HC1和HG2井），两井距为83m，井深120m。试验井成井结构见图2。回灌试验基本情况见表1。

表1　第一组抽灌试验基本情况表

（2）试验成果

根据本次回灌试验并结合成井时抽水井的三个落程非稳定流抽水试验以及回灌井的三个落程非稳定流抽水试验，进行综合分析以求取水文地质参数。见表2、表3。

从表2分析，两井距为83m，两井分别抽水求得的水文地质参数基本一致，HG2井所求参数稍大，可能是地层渐变导致砂层的渗透性发生变化。从表4分析，利用注水井求参明显小于抽水井求参。这种情况说明在回灌过程中，可能有浑浊物（如砂）、空气等被带入含水层，堵塞砂层孔隙，或者是水中Fe2+等离子和空气接触发生氧化生成沉淀，堵塞滤网和砂层，导致砂层的渗透性降低，导水能力减弱，直接体现为回灌量的减小。

综合以上因素，根据回灌试验实测结果，预测不同回灌量下的水位上升值。水温稳定为10℃，渗透系数取13.91m/d，回灌井口距地面0.5m，设回灌井初始水位为9.73m，注水延续时间为3天，采用Theis公式预测结果见表4。可见，在不考虑含水层的堵塞等因素影响下，回灌井最大回灌量为44.02m3/h。

图2　第一组抽灌水试验井结构图

表2　第一组抽水试验求参数表

表3　第一组回灌试验求参数表

表4　回灌量与水位上升值预测表

1.2第二组抽灌试验

（1）试验基本情况

试验井位于呼和浩特市区的东部，为第四系浅层含水组抽灌对井（HC3和HG4井），两井距为87.5m，井深120m。试验井成井结构见图3。回灌试验基本情况见表5。

表5　第二组抽灌试验基本情况表

（2）试验成果

根据本次回灌试验并结合成井时抽水井的三个落程非稳定流抽水试验以及回灌井的三个落程非稳定流抽水试验，进行综合分析以求取水文地质参数。见表6、表7。

表6　第二组抽水试验求参数表

表7　第二组回灌试验求参数表

从表6和表7看出，抽水井和灌水井求得的水文地质参数基本一致。根据回灌试验实测结果，当回灌量为15.01m3/h时，回灌井水位基本稳定在1.76m，回灌井初始水位埋深为38.44m，在不考虑含水层的堵塞等因素影响下，通过Q-S曲线趋势预测回灌井最大回灌量为115m3/h。

2.回灌能力分析

通过以上2组浅层地下水回灌试验表明，灌采比为27.6%和44.9%，可见地下水回灌比抽水取更困难。

水文地质条件是影响回灌能力的主要条件，包括含水层岩性、厚度、渗透性和地下水位埋深等。其中含水层岩性是影响回灌能力的最主要的因素，其次为地下水位埋深。但当地下水位埋深过浅时，由于水位压的存在，综合回灌效果不好。根据前人回灌试验经验，当水位埋深小于10m时，一般采用加压回灌，但对回灌设施损坏严重.以地下水位埋深10m为分界线，小于10m时，回灌能力以地下水位埋深影响为主导，大于10m时，回灌能力以含水层岩性影响为主导。

卵砾石含水层中单位回灌量为抽水量的70%以上；粗砂、中砂含水层中单位回灌量约为出水量的40%～70%；中细砂含水层中，单位回灌量约为单位出水量的30%～50%；细砂、粉砂含水层中单位回灌量小于出水量的30%。呼和浩特北部山前平原区地下水含水层多以卵砾石、中粗砂为主，灌采比一般大于50%；南部大黑河平原区地下水含水层多以粉细砂、中细砂为主，灌采比一般小于30%。

图3　第二组抽灌试验井结构图

［1］薄迎.浅析地源热泵空调系统［J］.山西建筑，2007，33（33）：252-253.

［2］薛玉伟等.地下水水源热泵的水源问题［J］.能源工程，2003，（2）：10-13.

［3］李宇等.利用水源热泵开采浅层地热能若干问题的探讨［J］.理论探讨，2007，2（3）.

［4］闫福贵等.呼和浩特市浅层地温能调查评价报告，2012.