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天津市宁河北水源地渗透系数与最优开采方案研究

屈晓荣  
【摘要】:随着改革开放和经济建设的发展,天津市对水资源的需求日益增加。建设宁河北地下水源地,作为天津经济技术开发区的供水水源,是天津市重点工程项目之一。城市大型水源地的建设,在水量和水质满足要求的情况下,还应该经济合理地开采。 宁河北水源地位于天津市宁河县北部及河北省丰润县南部,地处燕山南侧的车轴山向斜内,地下含水层由奥陶系灰岩组成。奥陶系灰岩的分布面积 547.32km2,有效厚度约 400 m,呈北东走向的向斜展布,顶界埋深在西南部深,往东北方向逐渐变浅,在车轴山处出露地表。灰岩含水层富水性强,单井出水量1500-10000 m3/d。 渗透系数(K)是含水层重要的水文地质参数之一,本文对研究区 9 个单井及孔组抽水试验资料整理分析,认为该抽水试验为承压含水层完整井稳定流定流量单孔(带观测孔)抽水试验。在此基础上分别采用裘布衣公式法、坡度法求含水层的渗透系数 K。最后将计算结果与前人研究和实际情况对比,认为渗透系数K 为 20 m/d 符合研究区的岩性。利用求得的渗透系数计算各井单独抽水时各井水位之间的相互影响(干扰)程度。 最后,以开采量作为决策变量建立目标函数,以水位降深为约束条件,建立地下水开采管理模型,利用单纯形法求解该线型规划模型得到最优解。在水量满足 10 万 m3/d 的情况下,在考虑了水源地开采井布局及用水需要的前提下,提出了两种优化方案供作参考。一种是以 15 口井的开采量为决策变量建立的模型,该模型的求解结果是同时开采 1,3,4,5,6,7,8,10,11,14,15 等 11 口井,各井的开采量依次为8317.39、7728.83、2893.22 、13971.93、13683.91、3030.55、3020.67、15652.94、4433.44、21815.74、5451.79 m3/d;另一种是选取其中的 9口井的开采量为决策变量建立的模型,该模型的求解结果是同时开采 1,3,5,6,9,10,14,15 等 8 口井,各井的开采量依次为 9543.98、8271.25、15680.08、14263.72、7614.34、16591.02、22080.07、5955.55 m3/d。


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