巖土工程師輔導(dǎo)資料:地下水資源勘察1

　　上海水文地質(zhì)研究始于清末對(duì)靜安寺附近自流井的開鑿。解放前和解放初期，上海地下水開采量日益增加，但地下水資源從未做過(guò)系統(tǒng)調(diào)查。1957年，開始全市地質(zhì)勘察，而后，逐漸發(fā)現(xiàn)地下水開采與地面沉降的關(guān)系，開展了各項(xiàng)系統(tǒng)研究。40年來(lái)，上海水文地質(zhì)工作隊(duì)伍，在實(shí)踐中成長(zhǎng)壯大，承擔(dān)了市內(nèi)和外省、市的水文地質(zhì)勘察，特別是山區(qū)找水?？辈旒夹g(shù)不斷發(fā)展，有些達(dá)到國(guó)內(nèi)外當(dāng)時(shí)領(lǐng)先水平。

　　水文地質(zhì)勘探

　　清光緒三十三年(1907年)，為查明靜安寺涌泉所發(fā)氣泡的原因，探求附近的地質(zhì)情況，由當(dāng)時(shí)工部局工程處英籍工程師高佛藍(lán)(C.H.Codfrey)主持，在附近鉆了3個(gè)孔，分別鉆到79米(260英尺)、108米(355英尺)和129.5米(425英尺)，皆因故而終孔，未達(dá)目標(biāo)。后來(lái)，由于上海地區(qū)工業(yè)用水開采地下水量日益增加，至1949年，開采量已達(dá)0.88億立方米(日均開采量24萬(wàn)立方米)。1949～1957年間，日均開采量又猛增近1倍，近45萬(wàn)立方米/日，占上海市日供水量的1/3左右。當(dāng)時(shí)對(duì)地下水資源量并不清楚。1957年，應(yīng)上海市要求，國(guó)家城市建設(shè)部(簡(jiǎn)稱城建部)遂以指令性任務(wù)下達(dá)當(dāng)時(shí)的城建部勘察公司水源勘察三隊(duì)，由該隊(duì)承擔(dān)上海市的水文地質(zhì)勘察任務(wù)。

　　1957年6月，城建部的蘇聯(lián)老師組編制了《上海供水水文地質(zhì)勘察任務(wù)書》，下半年先遣組來(lái)滬搜集資料，進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查，編寫了《上海市供水水文地質(zhì)勘察綱要》。先后提出3個(gè)勘察方案，采用蘇聯(lián)老師提出的垂直、平行地下水流向，利用舊井資料，勘探孔結(jié)合生產(chǎn)的方格網(wǎng)布孔方案。1958年3月，按老師方案，用5臺(tái)YKC-20和YKC-22型沖擊鉆機(jī)，大口徑套管護(hù)孔，在人民公園、復(fù)興公園、上海電影院、衡山公園、益民皮革廠的5個(gè)孔先后開鉆。其中3個(gè)孔鉆到100～150米，因無(wú)法鉆進(jìn)而終孔。復(fù)興公園鉆到240米，見花崗巖而終孔，成為上海第一個(gè)打到基巖的鉆孔。另一孔鉆到289米，發(fā)現(xiàn)共有4個(gè)主要承壓含水層，由細(xì)——礫砂組成，未膠結(jié)，當(dāng)時(shí)自上而下編為第Ⅰ-Ⅳ含水層，相當(dāng)于90年代編號(hào)為第Ⅱ-第Ⅴ含水層。

　　1958年5月，華東師范大學(xué)地理系和水源勘察三大隊(duì)對(duì)北到長(zhǎng)江，西至江陰、無(wú)錫，經(jīng)蘇州太湖，沿大運(yùn)河到嘉興、海鹽、東海濱的1.3萬(wàn)平方公里范圍內(nèi)，進(jìn)行了地質(zhì)水文調(diào)查，編制了長(zhǎng)江三角洲微地貌成因類型圖、長(zhǎng)江三角洲前緣第四系巖性分布圖、南京——上海沿江地質(zhì)剖面圖及綜合勘察總結(jié)報(bào)告等。提出了上海地下水主要受長(zhǎng)江水補(bǔ)給的論點(diǎn)。由于上海市地下水大量開采引起的地面沉降，水文地質(zhì)勘察必須與地面沉降的防治結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。后因勘察機(jī)構(gòu)的變化，1961年，上海市水文地質(zhì)勘察工作及所有資料均移交上海市城市建設(shè)局勘察測(cè)量縱隊(duì)。

　　地下水人工補(bǔ)給與儲(chǔ)能

　　1960年，上海地區(qū)地下水年開采量達(dá)2.03億立方米(市區(qū)1.33億立方米)，開采地下水集中在第二、第三含水層，其相應(yīng)的地下水位標(biāo)高，從1949年的-10米左右，下降到1960年的-34米。1960年地面沉降量100毫米。形成地下水位降落漏斗與地面沉降漏斗一致。普陀區(qū)、楊浦區(qū)的兩個(gè)大承壓水降落漏斗，也是地面沉降的兩大漏斗。為防止地面沉降，上海市自來(lái)水公司等單位，從1960年開始?jí)嚎s市區(qū)地下水開采量。為了能有效地控制地面沉降，上海市自來(lái)水公司等單位，組成了地面沉降研究小組。根據(jù)研究小組制定的《1963年控制上海地面沉降科研規(guī)劃》，成立了由林家廉、張國(guó)瑾、柳九霞等組成的地下水人工回灌試驗(yàn)小組。1963年下半年，試驗(yàn)小組在上海無(wú)線電二廠、曹楊八村等原有廢井中進(jìn)行探索性回灌試驗(yàn)。在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，又在復(fù)興島、楊浦水廠打深井進(jìn)行回灌試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)和大規(guī)模地下水人工回灌，成功地解決了回灌過(guò)程中防止氣相、固相和化學(xué)堵塞的方法，確定了幾種合適的回灌井的結(jié)構(gòu)和安裝技術(shù)，建立了一套有效的地下水回灌技術(shù)，積累了回灌水在不同水溫、水質(zhì)情況下對(duì)地下水的影響資料。

　　大規(guī)?；毓嘣囼?yàn)，證實(shí)管井中回灌地下水時(shí)，可以抬高井周圍局部的地下水水頭，在控制地面沉降過(guò)程中，作為壓縮地下水開采量的一種輔助措施，以加速地下水位恢復(fù)。還證實(shí)了在承壓含水層中回灌水壓縮在井的四周，其水溫、水質(zhì)的擴(kuò)散遠(yuǎn)較承壓水水頭的影響范圍小，在冬天灌入0～2℃的水，在夏天開采時(shí)水溫可低達(dá)10℃以下，為利用地下水蓄能開辟了前景。以冬灌夏用為例，根據(jù)1980年的價(jià)格，在制冷能力為418.55焦耳(100大卡)/時(shí)，各種方法所需的費(fèi)用對(duì)比為：

　　低壓蒸噴冷凍機(jī)冬灌井

　　52元/時(shí)34.6元/時(shí)17.3元/時(shí)

　　冬灌夏用經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

　　人工補(bǔ)給地下水，冬灌夏用，基本防治了地面沉降，并可利用含水層蓄能。到70年代，這項(xiàng)工作已實(shí)際用于生產(chǎn)。而美國(guó)勞倫斯·伯克利實(shí)驗(yàn)室，在野外進(jìn)行含水層儲(chǔ)能試驗(yàn)研究，70年代后期才開始。中國(guó)開展含水層儲(chǔ)能的試驗(yàn)研究，是世界上最早的國(guó)家之一。

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