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，開展了各項系統(tǒng)研究。40年來，上海水文地質(zhì)工作隊伍，在實踐中成長壯大，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，有些達到國內(nèi)外當(dāng)時領(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)時工部局工程處英籍工程師高佛藍(C.H.Codfrey)主持，在附近鉆了3個孔，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，未達目標(biāo)。后來，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0.88億立方米(日均開采量24萬立方米)。1949～1957年間，日均開采量又猛增近1倍，近45萬立方米/日，占上海市日供水量的1/3左右。當(dāng)時對地下水資源量并不清楚。1957年，應(yīng)上海市要求，國家城市建設(shè)部(簡稱城建部)遂以指令性任務(wù)下達當(dāng)時的城建部勘察公司水源勘察三隊，由該隊承擔(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》，下半年先遣組來滬搜集資料，進行水文地質(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YKC-20和YKC-22型沖擊鉆機，大口徑套管護孔，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個孔先后開鉆。其中3個孔鉆到100～150米，因無法鉆進而終孔。復(fù)興公園鉆到240米，見花崗巖而終孔，成為上海第一個打到基巖的鉆孔。另一孔鉆到289米，發(fā)現(xiàn)共有4個主要承壓含水層，由細——礫砂組成，未膠結(jié)，當(dāng)時自上而下編為第Ⅰ-Ⅳ含水層，相當(dāng)于90年代編號為第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對北到長江，西至江陰、無錫，經(jīng)蘇州太湖，沿大運河到嘉興、海鹽、東海濱的1.3萬平方公里范圍內(nèi)，進行了地質(zhì)水文調(diào)查，編制了長江三角洲微地貌成因類型圖、長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)報告等。提出了上海地下水主要受長江水補給的論點。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)合起來進行。后因勘察機構(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)局勘察測量縱隊。

　　地下水人工補給與儲能

　　1960年，上海地區(qū)地下水年開采量達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，上海市自來水公司等單位，從1960年開始壓縮市區(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、張國瑾、柳九霞等組成的地下水人工回灌試驗小組。1963年下半年，試驗小組在上海無線電二廠、曹楊八村等原有廢井中進行探索性回灌試驗。在取得經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，又在復(fù)興島、楊浦水廠打深井進行回灌試驗。通過試驗和大規(guī)模地下水人工回灌，成功地解決了回灌過程中防止氣相、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)情況下對地下水的影響資料。

　　大規(guī)?；毓嘣囼灒C實管井中回灌地下水時，可以抬高井周圍局部的地下水水頭，在控制地面沉降過程中，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)的擴散遠較承壓水水頭的影響范圍小，在冬天灌入0～2℃的水，在夏天開采時水溫可低達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年的價格，在制冷能力為418.55焦耳(100大卡)/時，各種方法所需的費用對比為：

　　低壓蒸噴冷凍機冬灌井

　　52元/時34.6元/時17.3元/時

　　冬灌夏用經(jīng)濟效益十分明顯。

　　人工補給地下水，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，這項工作已實際用于生產(chǎn)。而美國勞倫斯·伯克利實驗室，在野外進行含水層儲能試驗研究，70年代后期才開始。中國開展含水層儲能的試驗研究，是世界上最早的國家之一。

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