地下兩層承壓水關(guān)系以及降壓對周邊環(huán)境影響分析

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200135

1 地質(zhì)水文條件

1.1 土質(zhì)條件

背景場地位于正常地層分布區(qū)，地基土分布較穩(wěn)定。在勘察深度180 m范圍內(nèi)的地基土均屬第四系河口、淺海、濱海、沼澤、湖澤相沉積層，主要由黏性土、粉性土、砂土組成。

按其沉積時代、成因類型及其物理力學性質(zhì)的差異可劃分為14 個主要層次，缺失第⑧層土，第⑦層砂土與第⑨層砂土直接相接。

1.2 水文條件

場地第一承壓含水層位于第⑦層砂土中，承壓水位一般隨季節(jié)、氣候、潮汐等因素呈周期性變化。正常情況下承壓水水位埋深為7.0～11.00 m。本場區(qū)由于缺失第⑧層黏性土，第二承壓含水層位于第⑨層砂土中，第一、第二承壓含水層（即第⑦層土、第⑨層土，以下簡稱⑦層水和⑨層水）相互連通。

2 降水方案[1-3]

2.1 降水井布置

本次降水共布置11 口井，其中6 口為⑨層水降水井（3口作抽水井，3 口作為水位觀測井），5 口為⑦層水降水井，作為⑦層水位觀測，降水井布置見圖1。

圖1 降水井平面布置

2.2 降水安排

利用JJ2、JJ3、JJ5井抽水，持續(xù)48 h，其余井作為⑦層、⑨層水位觀測井，水位變化數(shù)據(jù)實行自動化采集，將群井抽水試驗實測數(shù)值代入三維滲流模型軟件反演求參。

2.3 數(shù)據(jù)分析

1）水文地質(zhì)參數(shù)計算。采用非穩(wěn)定流求參方法，應用Aquifer Test試驗分析軟件，并根據(jù)試驗場區(qū)的補給、排泄邊界條件、地下水類型、試驗井的性質(zhì)、布井方式等一系列水文地質(zhì)條件，結(jié)合規(guī)范中有關(guān)計算公式的適用條件，進行含水層水文地質(zhì)參數(shù)和相應的等效影響半徑的分析與計算。水文地質(zhì)參數(shù)計算采用定流量、承壓含水層非穩(wěn)定流的Hantush-Jacob方法。

2）地下水滲流數(shù)值模擬。根據(jù)試驗場地的水文地質(zhì)條件，包括試驗場地的靜止水位、地下水埋藏條件與分布特征、含水介質(zhì)的土性與滲透特征等，利用Modflow軟件，建立該地塊地下水滲流數(shù)值模型。對模型進行參數(shù)識別和驗證后，利用該數(shù)值模型確定抽水試驗期間地下水滲流場的時空分布規(guī)律。

3 承壓水變化情況分析

3.1 抽水期間水位變化

抽水期間，對⑨層水和⑦層水觀測井內(nèi)水位變化進行同步的監(jiān)測，水位變化數(shù)據(jù)采用自動采集儀獲取。各觀測井水位變化與時間關(guān)系曲線，見圖2。

圖2 觀測井水位埋深與時間關(guān)系曲線

通過對第⑨層水進行持續(xù)抽水，在抽水約1 000 min后，⑨層水觀測井水位已基本穩(wěn)定。

3.2 三維數(shù)值反演分析

根據(jù)水位變化數(shù)據(jù)，在三維計算模型中設置抽水井，將抽水井涌水量代入三維數(shù)值模型中，進行數(shù)值模擬計算，實測水位與數(shù)值模擬計算降深曲線對比分析，見圖3、圖4。從模擬分析結(jié)果看出，各觀測井點的數(shù)值模擬水頭降深和實測水頭降深規(guī)律基本一致，兩者的偏差很小，可滿足精度要求。

圖3 ⑨層水實測降深曲線與模擬降深曲線對比

圖4 ⑦層水實測降深曲線與模擬降深曲線對比

3.3 三維數(shù)據(jù)模擬結(jié)果分析

通過不斷調(diào)整優(yōu)化后的參數(shù)對模型重新計算，得到群井抽水階段試驗場地及周圍環(huán)境的承壓水頭降深模擬結(jié)果。經(jīng)對比觀測證明，理論水位降深變化與實際抽水試驗水位降深變化基本相符，說明反演參數(shù)及模型能夠代表本場區(qū)的水文地質(zhì)特征。

3.4 ⑨層承壓水影響范圍分析

理論上在無限延伸的承壓含水層中不存在影響半徑，但習慣上引入穩(wěn)定流的影響半徑概念。根據(jù)各觀測孔水位降深和各觀測孔至抽水井中心的距離，繪成圖表，得到一條趨勢曲線（圖5），由曲線與坐標軸相交點對應的水平距離得出影響半徑，由圖看出⑨層抽水影響半徑大于500 m。

4 周邊環(huán)境沉降分析

4.1 監(jiān)測點布置

圖5 推求影響半徑R的趨勢曲線

場區(qū)共布置21 個地表沉降監(jiān)測點和4 組深層土體監(jiān)測點，每組深層土體監(jiān)測孔包括3 個土層的測點（3 個土層包括：④層、⑤層和⑥層），監(jiān)測點布置如圖6所示。

圖6 監(jiān)測點布置示意

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

由監(jiān)測結(jié)果分析證明，⑨層水降壓期間，地表及深層土體監(jiān)測值均在±0.5 mm范圍內(nèi)正常波動，對周邊環(huán)境影響非常小。

5 結(jié)語

1）通過⑦層與⑨層的承壓水位觀測，其靜止水位埋深基本相同，差異不明顯。

2）第⑨層含水層的滲透系數(shù)垂直向和水平向有較大差異，其主要原因是在第⑨1層中局部夾薄層粉性土、黏性土，夾層較多。

3）⑨層水降壓，由于水源補給充足，其水力坡度比較小，影響半徑比較遠（達500 m）。

4）⑨層水降壓，其水位立即下降，幅度比較大；⑦層水位下降相對滯后，下降幅度相對比較小。水位恢復時，⑨層水降水井水位恢復較快，⑦層水降水井水位較慢。

5）對地表及不同埋深土層進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)⑨層水降壓對其影響不明顯。