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栓塞式分层取样系统 助力水文地质勘查

2018-1-12 8:44:22 来源:中国矿业报社 作者:孙芳强 尹立河 王晓勇

位于地壳表层的第四系地层形成于距离人类最近的一个地质时期,主要由松散堆积物构成,是良好的地下水存储体。一般将赋存有地下水的第四系地层称为第四系松散含水层。随着地下水资源开采深度的不断加大,需要通过抽水试验、取样测试等方法了解深部岩层水文地质特征。由于第四系松散含水层水力性质空间差异大,多层含(隔)水层相互穿插叠加,地下水水质在空间上变化复杂。因此,在第四系松散岩层中进行分层取样及抽水试验一直是水文地质勘查工作面临的难题,对深钻孔进行同径分层抽水试验技术的研究受到越来越多业界人士的关注。

由于第四系松散含水层是由不同粗细颗粒、不同时间多次分选沉积形成的,不同深度岩层中的地下水水位、水质及水量有着很大的差异。如果不了解这些水文地质差异,在地下水供水井施工时,就不能合理优化取水目的层段,轻则造成滤水管材浪费,重者甚至造成供水井报废;或者不能封隔水质差的含水层,造成整个供水井因水质变差而报废。因此,需要对不同深度的含水层进行分层止水、抽水试验及取样测试,了解不同深度含水层的水文地质参数及水质信息。

栓塞式分层取样系统是一种被广泛使用的同径分层止水设备,主要由充气系统、抽水系统、压力传感系统组成。取样时,将栓塞式取样系统两个封隔器分别放置在取样层段的上部和下部,利用高压氮气使上、下两个栓塞充气,两个膨胀的栓塞与井壁紧密接触,产生止水作用。钻孔被两个膨胀的栓塞分隔成3段后,利用自记水位仪可分别对它们进行水位测定,同时抽水泵可以将两个栓塞之间的地下水抽到地表进行水化学参数测定和样品采集。在抽水过程中,两个栓塞之间的地下水水位可以通过自记水位仪记录,也可以通过地表的压力显示仪即时观测。利用栓塞式分层取样系统可对特定深度、特定层位的地下水进行水样采集及水位测量等。

利用栓塞式系统分层取样技术在第四系松散岩层进行分层取样、抽水试验具有明显的优越性,主要体现在以下三个方面:首先,同异径止水器相比,栓塞分层取样技术不需多级扩孔,不仅可以缩短施工周期,降低施工成本,还可以进行同径多层抽水试验,减少在松散层分层抽水分级扩孔的成本;其次,栓塞分层取样技术可以对含水层有针对性地进行分层封隔清洗,快速抽洗目的含水层中的泥浆及细小颗粒,实现安全、高效地洗井;最后,栓塞系统配套设施简单、轻便,容易操作,效果显著。

总之,在第四系含水层的水文地质勘查中应用栓塞式分层取样技术,不仅可以实现安全、高效、便捷地分隔止水、洗井、抽水试验及取样,还可以准确获得不同深度、不同岩层中各含水层的水文地质参数。□

编辑:宫莉

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