陈银 贺光海 李斌
宁夏回族自治区水文环境地质勘察院，宁夏 银川 750021
摘要：地下水对经济发展至关重要，要保持地下水的合理开采利用而不造成地下水资源破坏，发挥最大生态效益，需要掌握区域地下水动态，地表水与地下水相互关系，地下水资源承载力。获取所需的基础性资料最直接的方法便是通过监测井对地下水进行长期观测。本文根据项目的具体情况，从技术可行性、经济合理性等方面对监测井方案选择进行了分析。
关键词：监测井，巢式井，多通道井
随着经济发展，人类活动对环境的影响日益突出，地下水与人类活动息息相关， 因此研究三水循环及优化配置与经济发展对生态环境的影响成为关键地质问题。要评价沿黄生态经济区地下水资源环境承载能力，指导科学合理开发水资源和管理水资源，达到水资源有效集约开发利用目的，首要工作是做好沿黄生态经济带地下水资源开发利用与生态环境保护效应调查评价。完成这项工作，需要进行质调查和地下水长期监测工作。下面依据项目目的任务、施工环境、技术要求、施工技术难度、成本等方面对监测井方案进行分析。
一、沿黄生态经济带地下水资源开发利用与生态环境保护效应调查评价目的任务：
1、研究地下水与湖水之间的动力关系；
2、深化流域尺度上地下水水文过程研究，实现构建大深度多维临界标识指标体系地下水资源模型提供基础条件；
3、查明第二农场渠附近地下水流场；
4、查明鄂尔多斯台地对银川平原地下水的影响。
为此部署以下任务：
1、重点湖泊监测孔：4个湖泊13组,每组分别监测5m、10m、30m层位地下水动态。
2、深部地下水监测孔:四个监测层位（220-230m, 390-400m, 490-500m, 590-600m）
3、农场渠监测孔：监测7个层位（5m,10m,30m,70m,100m,
150,185m）
4、河东监测孔：监测初见水位段,监测台地与平原地下水关系。
二、施工环境
1.交通地理：宁夏沿黄生态经济带位于宁夏北部，地处中国中西部的黄河上游地区，西起贺兰山，东达灵盐台地，南起香山，北邻内蒙古自治区，以黄河为纽带，以引黄灌区为依托，行政区划包括银川都市区、石嘴山、吴忠、中卫等沿黄河主要城市以及平罗、中宁等县城和若干建制镇。
钻探工作区位于银川平原中部，行政区划归属银川市及石嘴山市管辖，工作区地形开阔，耕地排灌系统发达；工作区内有京藏高速、青银高速、国道109、国道110、国道211、国道307及多条省道，交通便利。
2. 地形地貌
银川平原介于贺兰山与鄂尔多斯高原之间，呈北北东-南南西展布。银川平原与西部贺兰山山地和东部台地呈正负地形相伴而生，此起彼落，南北延伸、东西平行带状分布排列。受新构造运动控制，银川平原西部贺兰山山地呈持续抬升态势，主体走向NE10°，海拔2000 – 3556 m；东部鄂尔多斯陶灵盐台地宽缓展布，海拔1300 – 1600 m，由于黄河大断裂及黄河侵蚀切割的影响，台地边缘以陡坎与银川平原相连，地貌差异明显；平原区由于地势开阔平坦，海拔1000-1200m,有近2000年的垦植历史，沟渠纵横、农田密布、湖沼星罗棋布，是重要的农林牧副渔生产区。工作区位于银川平原中部，地貌按成因划分主要为堆积地貌以及风积地貌。
3. 地层
银川平原第四系分布广泛，以新生界第四系为主，古近系、新近系埋藏于平原深部，厚度巨大。工作区地貌类型主要是冲洪积平原、冲湖积平原以及黄河冲积平原。地层主要为第四系堆积物，多为冲积、冲湖积粉细砂、粉土、粉质黏土、黏土。
三、技术要求
通过采取不同深度的岩心，结合物探测井资料，查明地层分布情况，确定滤水管位置、止水位置，完成监测井施工，实现地下水水位、水质、水温监测目的。
1.湖泊监测井、河东监测井全孔取芯；第二农场渠监测井全孔取芯、物探测井；大深度监测井定深取芯、物探测井。
2.围砾厚度大于7.5cm；成井要求水清砂净。
四、监测井方案选择
1.地下水监测中常采用单井、巢式井、多通道井三种形式，根据地层情况、管材、场地及施工技术、监测位置不同可以选用不同的监测井方案，各个方案都有相应的优缺点。
单井方案指每口井只监测一个层位，监测层位有几层就要成几口井。任何地层、任何深度都可适用。对于同一位置监测层位多时需要占用较多场地，征地费用较高，同时成井防护成本也相对高一些。
巢式监测井指同一个钻孔内下入两套及以上管材，分别监测不同层位地下水。这种方案优点是占用场地面积较小，缺点是观测层位多时需要钻孔孔径较大，容易出现钻探事故，施工难度大，孔深大时填砾止水效果难以保证。
多通道井是近年来应用较多的新型监测技术，需要采用专用的多通道管材。连续多通道管地下水多层监测井的特点：
（1）建井数量少，占地少，建井及维护成本低。下一根管，可实现对多个目的层的监测，起到了一井代替多井的作用。
（2）成井工艺相对简单。孔内只下一根管，围绕一个管可以可靠地实现有效的填砾与止水。
（3）可以消除因井管接头渗漏而出现的风险。连续多通道管为连续挤出的中间不带任何接头的管，消除接头渗漏的危险。
（4）监测窗口设置准确。根据钻探及测井确定的监测目的层位置，现场制作过滤器（监测窗口），可准确将监测窗口设置在需要的位置。
（5）连续多通道管地下水多层监测井成井深度浅、监测层数多、填砾与止水厚度较薄。连续多通道管为盘管，由于受最小盘管直径及道路运输条件的限制，连续多通道管的长度不可能太长，因此成井深度一般较浅；目前，连续多通道管有3通道管和7通道管，对应的监测数就是3层和7层。由于多通道管材需要定制，管材成本和运输费用较大。
2. 监测井方案选择
根据场地条件、监测深度、监测层位数量、技术要求、施工难度、成本和不同监测井方案特点，本项目监测方案分析选择如下：
⑴．对于重点湖泊监测井监测深度小，考虑施工难度小，只监测三层，每组成井三眼，占地不是很大，而且使用车载钻机移位很容易；采用单井方式成井速度快，成井质量容易保证，选择井壁管内径50mm，外径63mm，壁厚6.5mm的PTR管，孔径220mm，成本较小，能满足项目技术要求；若使用定制多通道管，施工技术要求高成本较大。进过比较选择采用单井方案。
⑵．农场渠监测孔，要监测7个层位，深度相对较大，采用单井方式本孔组要成井七眼，占地面积大，施工周期长，施工成本很大，同时也不利于管理。采用巢式监测井，一孔内下入7套监测管，口径必将很大，增加施工难度，同时止水效果不易控制，难以达到设计目的；通过调查，7通道监测管加工能力可以达到200m,监测深度可以满足本孔设计要求，采用“连续多通道管地下水多层监测井钻探与成井工艺”，可以达到设计要求，质量能够保证。经过对比分析，决定采用连续多通道监测管成井。
⑶．深部地下水监测孔，监测200-600m的地下水，由于多通道管加工运输能力有限，深度大时浮力极大，无法成井；采用单井需要成4口深井，占地面积较大，施工周期长，施工成本大；采用巢式监测井同时下入4套监测管，钻探施工风险大难度大，同时止水效果很难控制，考虑施工难度和成井质量，综合分析后认为本处监测井采用两口巢式井，每孔下入两套监测管方案，质量有保证，比较经济，合理可行。
五、结论
通过以上分析，本项目所采用的监测井方案充分考虑了场地条件、成本、施工难度、技术要求等方面因素，确定的监测井方案符合技术要求，经济合理，满足项目要求。
参考资料：
1、《水文水井地质钻探规程》（DZ/T 0148-2014）
2、《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJT87-2012）
3、《生活饮用水标准检验方法-水样采集与保存》（GB/T5750-2006）