汤自华
（贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州遵义563000）
摘 要：针对抗旱打井工程的水质评价问题，首先介绍抗旱打井技术，内容涵盖钻井设备、钻探原理与注意事项，在此基础上，结合工作研究区实际情况，探讨其机井地下水质量评价体系，明确评价标准、方法，旨在为抗旱打井工程实现预期建设目标，保障地区居民饮水安全奠定基础。
关键词：抗旱打井工程；机井地下水；地下水质量评价
本文结合2010年贵州省西南严重缺水地区地下水勘查抗旱项目，工作区为贵州省黔西南、黔南地区，即位于贵州省南部及西南部，涉及黔西南州的兴义县、安龙县、册亨县；黔南州的独山县、长顺县；国土面积11743 km2，调查面积540km2，完成了36口抗旱孔施工任务，钻探进尺5604.97m，成井26口，Ⅰ类水质2口，Ⅱ类水质23口，Ⅴ类水质1口，提供地下水资源量12357.2m3／d，解决了区内干旱缺水现状；并深入分析水质评价方法，具体内容如下。
（1）空气潜孔锤正循环钻进。主要用于岩石胶结性能较好、较完整的地层。钻进参数根据岩性、钻孔结构、钻杆直径、携带岩屑能力等因素综合考虑，钻进参数见表1。
表1 空气潜孔锤正循环钻进参数表
1 2 3 4 5基岩岩层（中硬）Φ165 Φ175 Φ220 Φ280 Φ350 10～14 11～15 17～20 17～25 21～31 20～40 20～40 20～40 20～40 20～40 25 29 52 82 142潜孔锤工作风压＋孔内水柱压力（0.1MPa／10m）
风量（Q）根据钻孔直径（D）、钻杆外径（d）、钻进速度（V）、压力损失、环空面积及孔径系数K值进行计算，Q＝V×K×60×（D2－d2）×π／4；风压是指风压力不低于孔内最大水柱高度时的启动风压与潜孔锤工作风压之和；钻压是根据岩石可钻性级别、钻孔结构、所选用的冲击器类型和钻头规格确定；使钻头与孔底岩石紧密接触，压力不能过大，并禁止钻头在孔底空转。
转速的高低和冲击器的冲击频率、规格大小以及所钻进的岩石机械性能有关。一般控制在20～40r／min。
（2）空气潜孔锤泡沫钻进。由表1可知，空气潜孔锤正循环钻进要达到正常的上返流速（15m／s），利用现有设备、钻具，要满足水文成井的孔径难度很大，同时在裂隙极为发育、岩石不完整的地层中，成井孔径比时常严重超径，所需的风量比表中的还要大。加之孔内水柱产生的背压，增加了启动风压，采用空气潜孔锤泡沫钻进能有效克服井内水柱压力，提高排渣能力。
2.1 研究区概况
在贵州省气象干旱缺水区组织开展水文地质调查，施工抗旱供水井，直接解决干旱缺水区群众饮用水源问题。为了给地下水资源的合理开采提供依据，现对该抗旱打井工程的各机井地下水质量实施评价。
2.2 地下水质量监测情况
此次地下水质量评价工作主要依据该区抗旱打井各机井地下水的质量监测数据成果，共选取近20种质量监测指标，包含pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物等。
2.3 地下水质量评价标准与方法
按照GB／T14848－1993《地下水质量标准》进行评价，评价方法选用综合评价分值法。
2.4 评价流程
根据机井地下水质量监测数据成果，开展水质单项污染的组分评价，同时根据评价标准对地下水的质量进行等级划分，按照表2确定评分值，最后求出综合评价分值F，按表3划分出地下水质量级别。
（1）地下水质量评价以地下水水质调查分析资料或水质监测资料为基础，可分为单项组分评价和综合评价两种。
（2）地下水质量单项组分评价，按本标准所列分类指标，划分为五类，不同类别标准值相同时，从优不从劣。例：挥发性酚类Ⅰ、Ⅱ类标准值均为 0.001mg／L，若水质分析结果为0.001mg／L时，应定为Ⅰ类，不定为Ⅱ类。
（3）地下水质量综合评价，采用加附注的评分办法。具体要求与步骤如下：
参加评分的地下水质量指标，应不少于本标准（GB／T14848－1993《地下水质量标准》）规定的19种质量监测指标，细菌学指标不包含在内；首先进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别；对各类别按下列规定（表2）分别确定单项组分评价分值Fi。
表2 评分值确定
等级划分 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ评分值Fi 0 1 3 6 10
按式（1）和式（2）计算综合评价分值F。
式中F为单项组分评价分值 的平均值；Fmax为单项组分评价分值Fi中的最大值；n为参与评价的地下水质量指标项数；F为综合评价分值。根据F值，按以下规定（表3）划分地下水质量级别。
表3 地下水质量等级的划分标准
F ＜0.80 0.80－＜2.50 2.50－＜4.25 4.25－7.20 ＞7.20质量等级 优良（Ⅰ） 良好（Ⅱ） 较好（Ⅲ） 较差（Ⅳ） 极差（Ⅴ）
2.5 评价结果与分析
抗旱机井36口，其中26口成井，按以上方法评价出优良（Ⅰ）2口，良好（Ⅱ）23口，极差（Ⅴ）1口，其中Ⅰ、Ⅱ类水可用于各种用途，Ⅴ类水不能用作生活饮用，其他用水可根据使用目的选用。
抗旱机井地下水pH值在7.1～7.9之间，属中性水，矿化度一般为 169.95～603.65mg／L，为低矿化度的淡水，总硬度一般为 195.05～449.94mg／L，属微硬水。 阳离子主要以 Ca2＋、Mg2＋为主，含量分别为 50.26～167.11，2.37～47.56mg／L；阴离子主要以 HCO3－为主，含量为 187.38～455.07mg／L。
抗旱机井的地下水质量等级共分为三级，即为优良、良好和极差，36口机井成井26口，其中优良水质的机井有2处，良好水质的机井23处，属极差水质的机井仅有1处。水体中的常见超标物为亚硝酸根离子与氨氮离子，总体上水质状况良好。
2.6 与现行新标准的比较
（1）地下水水质评价应以地下水水质检测资料为基础。
（2）地下水水质单指标评价，按指标值所在的限值范围确定地下水水质类别，不同地下水水质类别的指标值相同时，从优不从劣，方法与前GB／T14848－1993相同，将地下水质量等级划分为五类。
（3）地下水水质综合评价，按单指标评价结果的最高类别确定地下水所属质量等级，并指出最高类别的指标，示例：地下水样总硬度含量为303.59mg／L，锰含量为0.08mg／L，这两项指标均属于Ⅲ类指标，而锌含量为1.72 mg／L，达到Ⅳ类指标，其余指标均低于Ⅳ类指标。则该地下水水质综合类别定为Ⅳ类水，Ⅳ类指标为锌。
按以上新标准评价出黔西南、黔南26口抗旱成井中，地下水水质良好（Ⅱ）6口、较好（Ⅲ）14口、较差（Ⅳ）6口，其中Ⅱ类水可用于各种用途，Ⅲ类水主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水；Ⅳ类水除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。比较以上两种评价方法得出：新标准对地下水水质单指标限值范围变宽了，如原评价标准是Ⅴ类水质，而现在变为Ⅲ类水质；Ⅱ、Ⅲ类水较为普遍常见，Ⅳ类水出现较多，出现以上情况是新标准对地下水水质单指标参与评价的项数较多，综合评价地下水水质范围较全面，即地下水水质指标涵盖更全、更广。
抗旱打井工程是解决部分地区饮水安全与抗旱问题的有效举措，而机井地下水的质量评价是为地下水资源的合理、科学开采提供基础依据的重要环节，必须引起广大工作者的高度重视。在得到水质监测数据成果后，还要采取综合指数法等方法进行水质等级划分，从而对部分水质较差的机井进行污染防治与保护。
参考文献：
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［5］ 李亚松，张兆吉，费宇红.地下水质量综合评价方法优选与分析——以滹沱河冲洪积扇为例［J］.水文地质工程地质，2014（1）：6－10.
中图分类号：P641
文献标识码：A
文章编号：2096－2339（2017）05－0070－02
作者简介：汤自华（1976－），男，贵州贵阳人，大专，工程师，研究方向：水工环。
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