陈冶　程微　陈文彬　岳雅　苑雪峰

1.吉林大学应用技术学院，吉林 长春 130000

2.辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000

提要通过磷矿矿山地质环境调查，对磷循环与磷富营养化地质环境效应进行了分析，归纳了地质环境问题特征，结合磷循环特征，针对存在的问题提出了防治对策和建议。
关键词磷矿矿山地质环境调查富营养化地质环境效应
中图分类号：P619.213；X141；X45文献标识码：A文章编号：1006-5296（2016）03-0162-04

日照市河谷平原区成井方法对比研究

陈冶1*程微2陈文彬2岳雅2苑雪峰2

1.吉林大学应用技术学院，吉林 长春 130000

2.辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000

提要在分析日照河谷平原区水文地质条件的基础上，通过大量抽水试验数据，对比分析研究了当地民井与本次施工水井成井方法的差异，指出了当地民井在成井方法上的不足和缺陷，并提出了适宜该区的成井方法建议。

河谷平原反循环成孔黄土护壁回转钻进孔隙率反滤层

1　自然地理条件概述

日照市位于山东省东部沿海地带，东临黄海，属鲁东低山丘陵区，背山面海，略向东南倾斜，山地、丘陵、平原相间分布。大部分山脉呈北东-南西向分布，由西北至东南依次为构造侵蚀低山、丘陵、山间河谷平原、山前倾斜平原和滨海平原。

区内水系发育，东南部为浩瀚的黄海，陆地上发育有大小近十余条河流，多数自西向东注入黄海，区内较大的河流为傅疃河、潮河。傅疃河是境内第一大河，是日照城乡生活及工农业用水的主要水源，河全长73.5km，干流长51.5km，流域面积1060km2。主要支流有崮河、大曲河，南湖河、三庄河等。日照水库是1959年建成的一座大型水库，是日照市工业、农业、城镇生活等用水的主要取水水源。

2　地质及水文地质条件概况

2.1构造

工作区大地构造位置处于胶南隆起区Ⅳ级构造单元内，地层出露较齐全，岩浆活动强烈。区内断裂构造相对发育，有郝官庄、相邸-高阁庄、日照-胶南三条大的断裂，均为北东向。受三条大的断裂影响，区内小型断裂亦较发育。构造控制着区内河谷的走向和规模。

2.2地层和岩石

日照市属于鲁东地层系，出露的地层由老到新有：太元古界荆山群（Pt1J）陡崖组（Pt1Jd）、野头组（Pt1Jy）变粒岩；中生界白垩系林寺山组（K1l）、止风庄组（K1z）、城山后组（K1c）等碎屑岩地层；白垩系八亩地组（K1b）、石前庄组（K1sq）等喷出岩地层；新生界第四系山前组（Q）、沂河组（Qhy）、临沂组（Qhl）、寒亭组（Qhht）、淮北组（Qhw）、旭口组（Qhxk）地层。区内岩浆岩大面积分布，约占图幅面积65%。按岩浆活动时期分为古元古代、中元古代、新元古代和中生代岩浆岩，其中以新元古代岩浆岩分布最广。

2.3水文地质条件

区内地下水按含水岩组的不同可分为5种类型【1】，其特征详见表1。

由表1可见，区内大面积分布的岩浆岩、小面积出露的中生代地层和元古界地层皆水量微弱，无供水意义；河谷区第四系冲积、冲洪积地层含水层主要岩性为中粗砂、砾砂、圆砾、卵石，渗透性好、水量丰富，为本文主要研究对象。山丘前残坡积、坡洪积扇裙地带，含水层多呈透镜体状，水量亦较小，不作研究【2～4】。

表1　地下水类型及富水性分级表Table 1　Graded table of　groundwater type and water～bearing condtion

3　河谷平原区成井方法研究

区内河流均属山溪性河流，源短流浅，雨季涨水，枯季部分断流，因而地下水位浅，且含水层薄，一般厚度3～10m。

3.1当地机民井成井方法

当地机民井成井方法有二种：（1）反循环成孔，孔径 400～500mm，下入 200～300mm塑料管或300～500mm水泥管，全孔花管，孔隙率为5%～8%，填砾为碎石或不填砾；（2）黄土护壁回转钻进成孔，孔径300～500mm，下入150～200mm塑料管或300～500mm水泥管，全孔花管，孔隙率为5%～8%，一般不填砾或填少量碎石（详见表2）。

3.2本次工作成井方法

本次工作采用XY-150型岩芯钻机取芯至基岩，确定含水层埋深、岩性、厚度后；采用反循环钻机成孔，孔径550mm，下入250mm高强度塑料管。含水层部分为花管，孔隙率16%，下入精选河石（含水层粒径的 6～8倍【5】）作为砾料（表2）。

3.3成井方法对比分析

本次工作在日照市主要河流流域内河谷，选择已知成井方法的民井附近施工了水井（两井间距皆小于 40m），并进行了抽水试验，形成的对比数据详见表2。

从表2可看出，同一含水层中当地民井抽水降深在大于本次施工井时，本次施工井涌水量为黄土护壁回转钻进成井的2.68～7.64倍，为反循环成井涌水量的2.19～2.37倍。当地民井在成井方法上主要在钻探、下管和砾料方面与本次施工井不同【6，7】，现详细分析如下：

3.3.1当地民井综合分析

（1）从钻探方法上看，反循环成井明显优于黄土护壁回转钻井成井。反循环成井孔内较干净，简单洗井即可；而黄土护壁回转钻进成井则需用反复抽注水或空压机破坏泥皮，但受管材强度限制，有时又不能用活塞或较大型空压机强力洗井。

（2）当地民井使用管材为较廉价的塑料管或水泥管，因无技术人员指导只得全孔花管，降低了管材整体强度，而孔隙率又不够，一般孔隙率仅为5%～8%。因此虽含水层中地下水较丰富，但无法顺利进入井管中。在民井抽水过程中，可见水位迅速下降，井管壁小孔中的地下水激射入井，这说明井周围地层中水位尚未下降，两者存在较大的水位差，主要原因为进水的通道受阻，井管孔隙率太小。

表2　成井方法对比一览表Table 2　Comparison of well drilling method

（3）填砾的作用是在含水层与井管间形成反滤层，使地下水通畅地进入井中，同时阻挡地层中细颗粒进入井中，造成井淤，影响出水量。当地民井多不填砾或填入较易购得的碎石，故在水井使用中，易堵塞井壁孔隙或细颗粒进入井中，淤塞下部井段含水层。调查中，多数水井在使用1～2年后，井深多比成井时少2～3m，最大达 7m。日照地区各河谷含水层厚度一般3～10m，且下部含水层较好，如不填砾或砾料规格不适宜、质量较差，将大大影响水井的涌水量和使用寿命。

总体看，当地民井主要问题是钻探方法不适宜，管材孔隙率不够，填砾不规范。反循环成井虽较适合区域地层，但无法准确确定含水层位置，故在下管中，只能全孔花管。但这样会造成管材整体强度降低，故只能降低管材的孔隙率。

3.3.2施工井综合分析 对比当地民井，本次施工井是采用小孔径取芯至基岩，查清地层和含水层位置、岩性。根据含水层位置、厚度、岩性，准备高强度塑料管（一般价格为当地民井的2～3倍），适合含水层岩性的砾料（一般为含水层粒径的 6～8倍）。采用反循环成孔，孔径 550mm，孔深控制在含水层以下 2～3m（沉淀管），对应地层下入花管和和护壁管，按含水层岩性分层投入砾料，水位以上用粘性土封死，以保证水井不受地表水污染。

井管采用250mm的高强度塑料管，四周留有150mm的填砾空间，有利于形成反滤层。含水层部分为孔隙率16%的花管（抽水孔过滤器骨架管孔隙率，不宜小于15%）【5】，其余部分为无孔护壁管，这样即保证了井管整体强度，又保证了进水通道数量。

在经多次调查后，选择傅疃河下游砂厂河石做为砾料，一般按含水层粒径的6～8倍筛选，并水洗后分层填入。

按上述方法成井后，反复抽注水洗井12个小时后，采用稳定流抽水试验。经观测井损（井内水位与井外侧水位差）为 0.1～0.3m；降深普遍小于附近民井 0.5～3.0m；水量比当地反循环成井民井高出2.19～2.37倍，比黄土护壁回转钻进成井民井高出2.68～7.64倍。

3.4日照河谷平原区成井方法建议

日照河谷平原区地下水含水层较薄，受季节影响水位变幅大，在了解地层和含水层特征的情况下，适宜采用反循环钻探成井，具体成井方法建议，详见图1和表3。

图1　日照市河谷平原区成井结构示意图Fig.1　Well drilling Structural of valley plains area in Rizhao city

表3　日照河谷平原区成井方法建议Table 3　Well drilling method suggestions of valley plains area

4　结语

日照河谷平原区河流皆源短流浅，第四系含水层较薄（3～10m），含水层岩性以中粗砂、砾石为主，渗透性好，有供水意义。当地民井在成井方法上主要存在着钻进方法不适宜（黄土护壁回转钻进）、管材孔隙率不够（5%～8%）、填砾不规范（不填砾或填碎石）等问题。针对上述问题，本次施工的水井从钻探（有水文地质资料处直接反循环成孔、无资料处用小口径钻探探明后，采用反循环成孔）、管材（高强度塑料管，孔隙率15%～18%）、填砾（含水层粒径6～8倍）三方面改进了民井的成井方法，水量大幅度提高2.19～7.64倍。在对比试验的基础上，本文提出了适宜日照河谷平原区的水井成井方法，对当地工农业、生产生活用水水井的施工有一定的借鉴和指导意义。

On the basis of the analysis of the hydrogeological conditions of valley plains area Rizhao city through analyzing a large number of pumping test data and contrasting the different methods between the previous civi wells and the present， this article points out insufficient and defects in well completion technology of the old civi wells and proposes a method and some suitable recommendations of well completion in this area.

WELL DRILLING METHOD RESEARCH OF VALLEY PLAIN AREA IN RIZHAO CITY

Chen Ye1Cheng Wei2Chen Wenbin2Yue Ya2Yuan Xuefeng2
1. Jilin University， Changchun，130000， China；
2.Liaoning The First Institute of Hydrogeology and Engineering Geology ，Jinzhou，Liaonig，121000， China

valley plains， counter-cycle holing，Loess wall rotary drilling，porosity，anti-filter layer

TU991.12

A

1006-5296（2016）03-0166-05

* 第一作者简介：陈冶（1957～），男，从事水文地质、工程地质、环境地质教学与科研工作，副教授

2016-03-29；改回日期：2016-04-20