蒙古国塔木察格水源地地下水资源评价
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摘 要：蒙古国塔木察格地区缺水严重，中国石油大庆塔木察格公司将在此石油勘探开发，需要大量水资源。文章详细研究范围区域的地质与水文地质条件，分析了地下水的补给、径流及排泄条件，确定该水源地为疏干型水源地。文章根据现场抽水资料，获取了研究区的水文地质参数。为满足现场5年的石油勘探生产用水要求，文章使用解析法确定地下水允许开采量，预测开采5年后的最大水位降深，分析允许开采量保证程度。
关键词：水资源评价;解析法;预测
中图分类号：TU991.11 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）10-0059-02
Abstract： There is a serious water shortage in the Tamuchage area of Mongolia， where PetroChina Daqing Tamuchage Company will explore and develop oil， which will require a large number of water resources. In this paper， the geological and hydrogeological conditions of the area are studied in detail， the recharge， runoff and discharge conditions of groundwater are analyzed， and it is determined that the water source is a drainage water source. Based on the field pumping data， the hydrogeological parameters of the study area are obtained in this paper. In order to meet the water requirements of oil exploration and production for five years， the paper uses analytical method to determine the allowable exploitation of groundwater， predicts the maximum water level drop after five years of exploitation， and analyzes the guarantee degree of allowable exploitation.
Keywords： water resources evaluation; analytical method; prediction
1 概述
蒙古国塔木察格是一个蕴藏丰富石油资源的地区，中国石油大庆塔木察格公司于2005年收购该区块，进行石油勘探开发。在勘探开发过程中需要大量水资源，但本地区水资源较匮乏，为满足勘探开发需水要求，寻找供水水源地，受中国石油大庆塔木察格有限责任公司委托进行本次水资源勘探工作。
勘探工作主要目的：通过初步勘探工作，在区内寻找最佳富水地段，为今后水源地开发提供理想耙区;施工20口探采结合水井，满足初步水文地质勘探工作需要，还要满足现场5年石油勘探生产的需水要求，每日需水量7000～8000m3;对整个工作区块进行全面的水资源评价。
2 研究区水文地质特征
2.1 含水层特征
研究区内共发育三个含水层，其中第三系一层、白垩系两层，含水层类型均为孔隙含水层。地下水类型主要为承压水。各含水层特征自上而下分述如下：第①含水层，本含水层为第三系砂岩，发育较稳定，分布范围较广。厚度在9-49m之间，顶板埋深在42-84m之间。含水层岩性主要为细砂岩-粗砂岩，杂色，渗透性中等、富水性中等、水力性质为承压水。第②含水层，本含水层为白垩系砂岩，发育较稳定，分布范围较广。厚度在9-24m之间，顶板埋深在82-153m之间。含水层岩性主要为细砂岩，胶结中等，渗透性一般、富水性一般、水力性质为承压水。第③水层，本含水层为白垩系砂岩，发育非常稳定，全区广泛分布。厚度在12-31m之间，顶板埋深在168-225m之间。含水层岩性主要为细砂岩，胶结中等，渗透性一般、富水性一般、水力性质为承压水。
2.2 地下水补给、径流、排泄条件
（1）地下水补给条件：本区大气降水少，气候干旱，地下水的主要補给来源为地下水侧向径流补给，直接大气降水补给量很少。在开采条件下，由于地下水位的降低，形成降落漏斗，有利于周围地下水向开采区补给。
（2）地下水径流条件：本区含水层分布均匀，含水层厚度变化不是很大，为无限补给。地下水流坡度平缓，水力坡度为1.54×10-3，地下水径流条件中等。
（3）地下水排泄条件：本区地下水总体流向为南西-北东向，南西为补给区、北东为排泄区（汇水区）。
3 地下水资源评价方法
根据本区水文地质条件，地下水资源评价主要采用解析方法。
3.1 水文地质条件概化
根据区域构造，研究区内无断层及其它隔水边界，故将研究区含水层边界条件概化为无限含水层。据此边界条件，首先拟定各井开采量、设计开采并布局，然后利用水位消减法，通过井群干扰计算其各开采井降深。如降深值超过设计要求，则重新调整开采量，直至满足设计要求。
3.2 水文地质参数计算
本次抽水试验方法为稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验两种方法;抽水试验的类型为单孔抽水试验;抽水层段为第三系和白垩系混合抽水;本次水文地质参数计算利用稳定流及非稳定流抽水试验成果，采用单孔稳定流抽水试验的裘布依公式、经验公式法和单孔非稳定流的直线解析法、水位恢复法及群孔完整井非稳定流干扰抽水等多种计算方法，选用合理公式进行水文地质参数计算。 3.2.1 计算公式选择
单孔、单孔带观测孔抽水试验利用稳定流及非稳定流两种计算公式计算渗透系数，计算公式如下：
单孔稳定流承压水完整孔计算公式：
单孔带观测孔稳定流承压水完整孔计算公式：
单孔非稳定流承压水完整孔直线法计算公式：
单孔非稳定流承压水完整孔恢复水位法计算公式：
3.2.2 参数确定
（1）含水层厚度：通过水井钻探资料，本勘探区内含水层计算厚度采用各孔平均值，取60.9m。计算面积为：21km×16km=336km2。
（2）天然水力坡度：根据地下水水位等值线图显示，工作区内地下水天然水力坡度由西南向东北逐渐变小，本次计算采用平均值1.54×10-3。
（3）含水层弹性释水系数（S）、给水度（u）：根据直线解析法和水位恢复法两种方法计算结果对比，弹性释水系数采用非稳定流直线解析法成果的平均值2.37×10-3。给水度（μ）采用经验值0.03。
（4）压力水头高度：探采井的静水位为各含水层的混合水位，本次计算压力水头高度以第②含水层顶板来计算，平均压力水头高度H=76.9m。
3.3 地下水资源量计算
3.3.1 储存量
（1）承压含水层弹性储量：W弹=FμsH=3.36×108×2.37×10-3×76.9=6.1×107m3
（2）当水头降到含水层顶板时，含水层承压转为无压时储存量：W无=μ·F·M=0.03×3.36×108×60.9=6.13×108m3
3.3.2 地下水天然补给量
研究区内地下水径流方向由西南向东北。由于地表渗入、降水补给、越层补给，均很小，可忽略，本次地下水天然补给量只计算地下水侧向径流补给量一项。
Q=K·I·B·M=1.03m/d×1.54×10-3×16000m×60.9m=1546m3/d
3.4 地下水允许开采量的确定
3.4.1 开采最大设计降深
根据区域含水层边界条件和埋藏条件，设计开采5年最大水位降深不超过第②含水层顶板，即开采最大设计降深应小于最小压力水头高度。从各井点压力水头高度计算成果表可得到最小压力水头高度为52.3m，所以本次开采最大设计降深为50m。
3.4.2 单井设计出水量
日需水总量Q总=8000m3;设计井数L=20口;抽水时间T=24小时;
单井设计出水量Q≥Q总/LT=16.7m3/小时;最终单井设计出水量为20m3/小时
3.4.3 解析法计算满足设计出水量条件下的水位降深
根据20口探采井分布特点、抽水情况，采用非稳定流群井干扰抽水计算公式：
式中：Si-群井抽水时各抽水井的降深（m）;t-设计开采时间（d）;Ti-各井点的含水层导水系数（m2/d）;ri-各抽水井距干扰点的距离（m）;ai-各井点的含水层导压系数（m2/d）;Qi-各井设计出水量，每井出水量为20m3/h
根据上述计算结果，单井设计开采量20m3/h，日需总开采量8000m3，开采5年时，最大水位降深为49.1m，满足开采最大设计降深50m的要求。
4 结论
本文在对塔木察格地下水资源背景状况充分调查研究的基础上，使用解析法对塔木察格地下水资源进行评价可得出以下结论：
（1）研究区主要含水层为下第三系和白垩系砂岩孔隙承压含水层，其厚度较大、但富水性、渗透性及弹性释水能力一般。
（2）计算地下水天然补给量1546m3/d，承压含水层弹性储存量6.1×107m3，承压转无压潜水储存量为6.13×108m3。
（3）勘探开采方案确定为在研究区布置4条水文地质勘探线，在每条勘探线上各布置5个探采井，共布置20个探采井。
（4）采用解析法计算结果的对比分析，地下水允许开采量为 8000m3/d;预测开采5年后的最大水位降深均小于最大允许降深，通过允许开采量保证程度分析， 不会诱发由于地下水开采引起的水文地质和工程地质问题并可满足石油勘探生产供水需求。
参考文献：
[1]水文地質手册（第二版）[M].地质出版社，2012.
[2]供水水文地质手册（第三版）[M].
[3]张顺联.地下水资源计算与评价[M].水利电力出版社，1992.
[4]曹万金.地下水资源计算与评价[M].水利电力出版社，1987.
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