摘要：目的通过两矿区增加水源井开采量具体实施方案的实践经验证明，利用自然资源，充分撑握现有水源潜力通过改扩建水源井的方法是现实有效的。
关键字：水源井的开采量,开采深度,井径,最大开采量,临界深度
前言
水源供水不足已严重影响矿区“八矿二厂”的正常生产和职工生活，因此，解决水源供水状况是目前的当务之急。实践经验证明只有两种解决方案，第一种是重新普查勘探，查找新的水源，第二种是改建或扩建现有水源井。由于前者经费高、时间长，实施困难，而后者可因地解决，但必须有可增加开采量的条件。所以，我们设计以下方案着手准备进一步查清现有水源区的水文地质条件，充分评价开采量，挖掘水源潜力，改造老水井，曾在湾沟和松树两地进行了实践，取得了一定效果，本文就扩大水源井开采量的具体实践活动进行初步探讨。
一、增加水源井开采量的理论基础
地下水属于液体矿床，不同于固体矿床，除按一定的储水空间形成静储量外，还通过地下水的运动得到天然补给而形成动储量，动储量则是开采的主要对象。对地下水储量的评价多局限于天然状态下的补给量（动储量），而忽视了开采后地下水运动状态的改变，所引起开采补给量的变化。因而，往往得到偏小的结果。影响开采补给量的因素有二：一是地下水的埋藏条件，包括含水层的岩性、厚度、渗透性、分布面积补给与迳流等；二是地下水的开采条件，包括取水构筑物类型、取水设备等。前者是自然属性，相对说来具有不可变性，而后都则是人为规定，是可变的。所以对特定的含水层而言，当改变开采条件后，必然会改变地下水的开采量。
（一）开采量和开采深度的关系
一般来说在含水层有效厚度带内，当增加了地下水的开采深度后，便扩大了地下水向水源井汇集的空间。在降落漏斗范围内将改变地下水天然运动状态，使水力坡度变陡，水流运动阻力减少，流速变快，这时向水源井汇集的补给量必然会大于天然流量或浅部开采时的开采量。
（二）井径与开采量的关系
多年来，在地下水的开采利用中，我们忽视了水井口径的改变对产水量的影响，也影响了开采量评价的精度。实际上扩大水井直径即是扩大了地下水向水井内汇集的断面积，也就减少了水流运动的阻力，使地下水能充分地向水井内运动。
二、扩大水源井开采量的初步尝试
根据增加开采尝试和扩大井径可增加水井开采量这一原理，对松树和湾沟两矿水源井进行了改造，扩大井径和增加采深，可增加开采量。
（一）松树矿水源的改建方案
该水源取奥陶纪石灰岩岩溶裂隙水，取水构筑物浅部为深3米，直径6米的大口径集水井。大井内设一直径219毫米、深50米的钻孔溢水，枯水期最大开采量为63m3/时。该处水文地质有以下特点：①钻孔揭露5~8米岩溶最发育。②地下水具有一定的承压性，水位高于周围地面0.5米左右，可自流。③洪水期井水不浑，说明主要补给来源于深部，虽然钻孔揭露深处岩溶充填物增多，这一点不能排出深部来水的可能性。
现水源井用离心泵抽水，开采深度受大井结构所限，枯期为1.5米，丰期为2.6米。若将岩溶最发育深度定为临界深度H临，即H临为8米，开采深度小于临界深度，说明该水源井尚有潜力可挖，增加地下水的开采深度，可增加开采量。为此对该水井做了简单改造，设法增加水位开采深度。并于1980年2月做了抽水试验，抽水数据和开采量预计值见表1。
表1：
最大预计可采量为154.56m9/时，比原水井开采1.53米时增加145%。
（二）湾沟北翼水源的改建方案
该水源亦取奥陶纪灰岩岩溶水。取水构筑物浅部为直径6米，深6米的大口井。井内设直径为220毫米的管井溢水。吸水设备为离心泵。枯期开采深度为5.7米，最大开采量为64米3/时。该处含水层在20米内岩溶很发育，水位高于地面0.3米，微有承压性，开采深度远远小于临界深度。所以增大采深亦有增加开采量的可能。浅部抽水试验成果表明：Q=f(s)曲线仍为指数弄，按指数方程预计临界深度内不同深度的开采量见表2。
表2：
当最大预计采深为0.75H临，即采深为15米时，预计开采量为133米3/时，比原水井开采量增加105%。
松、湾两水源的初步实践证明，在含水层临界深度内扩大开采深度是扩大开采量较好的方法。
（三）扩大井径后的开采量预计值方案实践活动
前面已提到井径与开采量的关系，为了充分挖掘水源潜力，亦想再通过扩大井径来增加水源井的开采量，并对松树、湾沟两水源进行扩径后的涌水量预计。
松、湾两水源井径均为220毫米，预扩井径325毫米，相对不同深度开采量的增加值见表3。
表3：
由表3可见，当井径由220毫米扩到325毫米时，开采量增加率均为4.5%~6.4%。因为所选取计算方程属对数型，计算结果是偏小的，而实际开采量的增加率还会大一些。可见扩大井径后引起开采量的增加值也是不可忽视的。
三、讨论
1、通过松树、湾沟两水源改扩建而增加开采量这一具体实施方案深深感到，对水源井开采条件的评价是十分重要的。特别是对老矿区，重新找水另建水源，难度很大，就更应当充分挖掘现有水源潜力，利用自然资源，如果轻易报废一个水源，会给国家造成浪费。
2、扩大水井口径和增加开采深度后，松树水源井最大预计开采量为161.76米3/时，比现有水源井开采量增加155%。湾沟水源进最大预计开采量为139.42米3/时，比现有开采量增加117%，可以解决水源不足这个问题。因此对该两处水源已确定重新施工大口径深管井，用深井泵取水。
3、应当注意，增加开采深度不是无止境的，只有在含水层的临界深度以上，补给量比较充沛时，增加水位降深方可增加开采量。当开采深度达到临界点后，再继续增加开采深度就无意义了。所以准确确定含水层的厚度对开采量的预计是十分重要的。经实践经验证明，对最大预计可采深度值取含水层厚度的0.75~0.8倍较为合适。
5、通过松、湾两水源扩大开采量的实践说明，当开采深度小于含水层的临界深度，水源井径又较小时，完全可以通过扩大开采深度和井径来增加开采水量这一理论基础，建议对有类似条件的水源、温泉、二道江区铁厂镇、五道江镇水源井均可通过增加采深和扩井径来增加水源的开采量，预计将会得到较好的结果。
本文选自核心级期刊《水电能源科学》，《水电能源科学》创刊于1983年，由教育部主管，中国水力发电工程学会、华中科技大学、国测水电技术研究院主办，面向国内外公开发行，目前为全国中文核心期刊（2008版，水利水电类核心期刊排名第6）及中国科技核心期刊，也为华中科技大学D类期刊之一。
