高壓蒸噴
低壓蒸噴冷凍機冬灌井46元/時52元/時34.6元/時17.3元/時冬灌夏用經濟效益十分明顯。人工補給地下水,冬灌夏用,基本防治了地面沉降,並可利用含水層蓄能。到70年代,這項工作已實際用於生產。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年代後期才開始。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。三、山區找水勘察1959年以後,建工部華東市政工程設計院和上海勘察院水文地質勘察隊分別承擔了大量在山區尋找地下水的工作。岩石地區找水,較之在第四系鬆散土層中找水,困難更大,有岩性變化大,地質構造複雜,岩層富水性不均一,有的地區基岩埋藏深,成井費用高等。經30多年來的工程實踐,山區找水工作,逐步減少了盲目性,成井率和富水井的比例,不斷提高。1964年,華東市政工程設計院水文地質隊承擔徐州市城市供水勘察,在充分肯定橫貫市內呈北西西向斷層(與舊黃河故道走向一致)的西部沖斷層性質後,選擇了斷層上盤奧陶系張夏灰岩出露區,布置了近10口勘探生產井,成井率達90%以上,單井出水量2000~3000立方米/日,其中有一口高產井,單井出水量達1萬立方米/日以上。對徐州市的找水勘察,總結了行之有效的山區找水的工作流程,進一步提高了找水水平。工程流程是:在工作之前充分蒐集和分析已有的地質、水文地質資料,進行現場踏勘。在踏勘和充分蒐集、分析已有資料的基礎上,編寫地質、水文地質測繪綱要,同時布置綜合地面物探,了解隱伏岩層的分布和構造。進行1∶10000~1∶5000的地質、水文地質測繪、填圖,進行綜合地面物探,並及時分析測繪與物探的成果,調整工作量,開始部分長期觀測工作。整理測繪與地面物探成果資料,在此基礎上編寫勘探工作綱要。按勘探綱要布置的內容,進行水文地質鑽探、試驗與長期觀測工作,進行井下物探工作,將富水鑽孔留作生產,並隨鑽探、試驗工作的進展隨時整理資料。在對資料的整理和綜合分析,進行地下水資源評價後,編寫出勘察成果報告書。1974年,上海市政院水文地質隊受上海鐵路局委託,為浙贛複線樟樹附近的建山車站找水,該項目既要水量大,又要離站近。在找水中,根據南部山區1根張扭性斷裂帶向北穿過隱伏的茅口灰岩,位於車站附近的特點進行布孔,使單孔湧水量達到2000立方米/日以上,且水位下降很小,滿足了建站要求。1975年,上海市政院水文地質隊承擔將樂工具機廠的找水工作。該廠位於閩西北山區,由於受地面水污染,需取地下水作供水水源。在找水中根據該廠地處於永安“山”字型構造中脊的特點,將鑽孔布置在南北向壓性斷裂和長條狀灰岩出露的部位,從而找到了所需的地下水。這是由於把城市供水水源地的局部構造問題,放在區域構造體系中加以正確分析的結果。由於不少地區,石灰岩(一般是含水地層)接近地表,岩溶中充填大量的泥砂,成井後,不但大量泥砂隨地下水流入井內,水質混濁,水井淤塞,而且引起附近地面塌陷。1980年,在江蘇宜興三疊系青龍灰岩找水中,上海勘察院根據岩溶發育在斷裂兩盤一定範圍沿著斷層傾向的特點,在離斷層帶附近布孔、鑽孔,避開或封閉了淺部的溶洞,揭露和利用了深部的溶洞,為當地駐軍找到了優質地下水。六機部勘察公司在雲南、福建等地,運用ykc衝擊鑽機在石灰岩地層尋找了大量岩溶水和裂隙水,為國防建設作出了貢獻。四、地下水資源評價地下水資源勘察的最終結果,是提交地下水資源勘察報告書,進行地下水資源評價。按環境允許、經濟合理的前提,從水量、水質兩個方面進行,其中水量的評價,需在勘探過程中正確測定各項水文地質動力學參數和進行滲流場計算。50年代採用的是蘇聯的方法,以穩定流理論為基礎,但在實際工作中,發現了許多矛盾,上海第一批水文地質孔抽水試驗後,也同樣發現同一口井在不同的抽水量和水位降時計算的滲透係數不一樣,不同井徑與井出水量的關係不是對數關係,在長期抽水的情況下,承壓水的影響半徑如何確定,影響半徑以外井群,動水位仍有干擾,用這個影響半徑計算滲流場誤差較大。井的湧水量曲線(q—s)方程,並非公式所顯示那樣是線性關係等。這些矛盾促使水文地質工作者去了解、研究非穩定流理論,研究地下水運動過程中水位、流量與時間的關係。1959年,在建工部綜合勘察院的推動下,開始學習、研究、推廣、套用非穩定流理論。1960年,華東勘察分院在建工部綜合勘察院幫助下,利用上海第五鋼鐵廠的深井,進行非穩定流抽水試驗,測得了一系列參數,並利用這些參數,估算了該地區的地下水開採量。由於在計算中,沒有考慮整個市區深井的干擾,各含水層都在同步開採的不利因素,因此計算的地下水開採量偏大。以後,結合無錫等地城市地下水資料,開展了非穩定流理論的研究和實踐。1975年,上海市政院水文地質室將成果編寫了《非穩定流抽水試驗測定水文地質參數的實例介紹》。此後,在江蘇無錫、安徽銅陵新橋礦、浙江椒江等水文地質勘察中,都廣泛地套用非穩定流理論測定含水層參數和滲流場計算。80年代中期,在上海首次開展的深基坑深層降水(即降低下部承壓水層的水頭)中,成功地套用非穩定流抽水測定含水層系統的導水係數、各向異性、儲水係數、越流係數等參數,用這些參數預測群井抽水時含水層的水頭分布,與實測的結果相比,誤差均在50厘米以內,達到很高的精度。第二章第一節 地下水資源勘察
上海水文地質研究始於清末對靜安寺附近自流井的開鑿。解放前和解放初期,上海地下水開採量日益增加,但地下水資源從未做過系統調查。1957年,開始全市地質勘察,而後,逐漸發現地下水開採與地面沉降的關係,開展了各項系統研究。40年來,上海水文地質工作隊伍,在實踐中成長壯大,承擔了市內和外省、市的水文地質勘察,特別是山區找水。勘察技術不斷發展,有些達到國內外當時領先水平。一、水文地質勘探清光緒三十三年(1907年),為查明靜安寺湧泉所發氣泡的原因,探求附近的地質情況,由當時工部局工程處英籍工程師高佛藍(c.h.codfrey)主持,在附近鑽了3個孔,分別鑽到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。後來,由於上海地區工業用水開採地下水量日益增加,至1949年,開採量已達0.88億立方米(日均開採量24萬立方米)。1949~1957年間,日均開採量又猛增近1倍,近45萬立方米/日,占上海市日供水量的1/3左右。當時對地下水資源量並不清楚。1957年,應上海市要求,國家城市建設部(簡稱城建部)遂以指令性任務下達當時的城建部勘察公司水源勘察三隊,由該隊承擔上海市的水文地質勘察任務。1957年6月,城建部的蘇聯專家組編制了《上海供水水文地質勘察任務書》,下半年先遣組來滬蒐集資料,進行水文地質調查,編寫了《上海市供水水文地質勘察綱要》。先後提出3個勘察方案,採用蘇聯專家提出的垂直、平行地下水流向,利用舊井資料,勘探孔結合生產的方格網布孔方案。1958年3月,按專家方案,用5台ykc-20和ykc-22型衝擊鑽機,大口徑套管護孔,在人民公園、復興公園、上海電影院、衡山公園、益民皮革廠的5個孔先後開鑽。其中3個孔鑽到100~150米,因無法鑽進而終孔。復興公園鑽到240米,見花崗岩而終孔,成為上海第一個打到基岩的鑽孔。另一孔鑽到289米,發現共有4個主要承壓含水層,由細——礫砂組成,未膠結,當時自上而下編為第ⅰ-ⅳ含水層,相當於90年代編號為第ⅱ-第ⅴ含水層。1958年5月,華東師範大學地理系和水源勘察三大隊對北到長江,西至江陰、無錫,經蘇州太湖,沿大運河到嘉興、海鹽、東海濱的1.3萬平方公里範圍內,進行了地質水文調查,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岩性分布圖、南京——上海沿江地質剖面圖及綜合勘察總結報告等。提出了上海地下水主要受長江水補給的論點。由於上海市地下水大量開採引起的地面沉降,水文地質勘察必須與地面沉降的防治結合起來進行。後因勘察機構的變化,1961年,上海市水文地質勘察工作及所有資料均移交上海市城市建設局勘察測量縱隊。來源:二、地下水人工補給與儲能1960年,上海地區地下水年開採量達2.03億立方米(市區1.33億立方米),開採地下水集中在第二、第三含水層,其相應的地下水位標高,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、楊浦區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年開始壓縮市區地下水開採量。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。根據研究小組制定的《1963年控制上海地面沉降科研規劃》,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。在取得經驗的基礎上,又在復興島、楊浦水廠打深井進行回灌試驗。通過試驗和大規模地下水人工回灌,成功地解決了回灌過程中防止氣相、固相和化學堵塞的方法,確定了幾種合適的回灌井的結構和安裝技術,建立了一套有效的地下水回灌技術,積累了回灌水在不同水溫、水質情況下對地下水的影響資料。大規模回灌試驗,證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,作為壓縮地下水開採量的一種輔助措施,以加速地下水位恢復。還證實了在承壓含水層中回灌水壓縮在井的四周,其水溫、水質的擴散遠較承壓水水頭的影響範圍小,在冬天灌入0~2℃的水,在夏天開採時水溫可低達10℃以下,為利用地下水蓄能開闢了前景。以冬灌夏用為例,根據1980年的價格,在製冷能力為418.55焦耳(100大卡)/時,各種方法所需的費用對比為: