深层卤水可开采量的计算公式

（自然资源部 钱学溥 88岁）

1.  大型的、封闭的含水层，在构造运动的作用下，逐渐下沉到地下深处，被巨厚的岩层覆盖。在高压、高温的条件下，经过了漫长的地质时代，地下水溶解了围岩的盐类，形成了深层卤水。深层卤水，一般埋藏在地下3000m～6000m深处。

2.  如果在地表施工钻井，揭露了地下深处深层卤水的含水层，那么，在上覆地层高压的条件下，含水层被压缩，岩石的比重大于卤水的比重，根据静水力学的原理，卤水的承压水头，必定高于地表，形成自流的现象。

3.  自流的卤水，当然是可开采的卤水。但是含水层被压缩，是有限度的，深层卤水没有补给，在卤水自流一段时间以后，就会停止自流，需要利用水泵抽取卤水。而利用水泵抽取卤水，有两个约束条件：

a）    水泵的经济提水深度——根据目前深井水泵的性能，水泵的经济提水深度是800m。这也是埋深800m，是划定浅层卤水与深层卤水分界线的依据。

b）    地面沉降的幅度——卤水含水层受到压缩，释放出深层卤水，因此，开采的卤水体积就等于地面沉降的体积。在一些要求控制地面沉降的地区，开采深层卤水，则会受到限制。

4.  潜水和承压水具有补给项，对潜水和承压水来说，开采的是重力给水度（μ）计算的地下水储存量；深层水（或深层卤水）没有补给项，对高压的深层水来说，开采的是弹性给水度（μ*）计算的地下水储存量。弹性给水度就是：当含水层水头变化一个单位降深时，从单位面积的含水层中所释放出来的水量。

5.  根据上述深层卤水形成的机理和弹性给水度的定义，钱学溥推导出深层卤水可开采量的计算公式（1）～（4）：

Q_可=F×H×μ*  ………………(1)

式中：Q_可——深层卤水田的可开采量（m3）；

      F——深层卤水田的面积（m2）；

      H——深层卤水初始水头高度至地下800m的距离（m）；

     μ*——深层卤水含水层的弹性给水度(无量纲)，可以通过放水、抽水试验或长期观测求得。

没有开发的深层卤水田，详查阶段，通过2～4组放水或抽水试验，利用公式（1）计算的深层卤水田的可开采量，可以达到C级控制的精度，可信度0.4～0.6，可以作为试采的依据。

6.  已经开采的深层卤水田，利用卤水开采的观测资料，可以简便地计算深层卤水的弹性给水度和剩余可开采量。

a）    深层卤水开采量（Q_开）的计算公式，可以写作（2）式：

Q_开=F×S×μ*  ………………(2)

式中：Q_开——深层卤水田的开采量（m3）；

      S——深层卤水含水层水头降深值（m）；

依据勘测和观测资料，如果Q_开、F、S已知，根据公式（2），可以求得μ*。

b）    根据公式（2），可以得到公式（3）：

Q_开/S =F×μ*  ………………(3)

式中，Q_开/S 为单位降深的可开采量；F×μ* 为一常数，说明Q_开与S呈正比。

c）    在开采的条件下，Q_开、S为已知数，可以利用（4）式计算剩余的可开采量（Q_剩）。

Q_剩=（Q_开/S）×S_剩……………(4)

        式中：Q_剩——深层卤水田剩余的可开采量（m3）；

              S_剩——深层卤水当前水头高度至地下800m的距离（m）。

     利用公式（4）计算的深层卤水田剩余的可开采量，可以达到B级探明的精                  度，可信度0.6～0.8，可以作为开采的依据。

        举例：某一个深层卤水田，2019年全年开采卤水Q_开=220万m3，水头降低S=5.96m，剩余水头S_剩=720.5m，则剩余的可开采量Q_剩=（220万/5.96）×720.5=26600万m3=2.66亿m3。

7.  在压力释放的条件下，高温的地下水可以转化为气体，在深层卤水田施工生产井，伴随卤水往往有气体喷出。这些气体有限，利用公式（1），计算C级控制的深层卤水可开采量，一般可以忽略不计。利用公式（4），计算B级探明的剩余可开采量，则不存在这一问题。