給水度的確定方法

1、吉林大學精品課>>專門水文地質學>>教材>>專門水文地質學第六章 水文地質參數的計算水文地質參數是表征巖土水文地質性能大小的數量指標，是地下水資源評價的重要基礎資料，主要包括含水層的滲透系數和導水系數、承壓含水層貯水系數、潛水含水層的給水度、弱透水層的越流系數及含水介質的水動力彌散系數。水文參數是表征與巖土性質、水文氣象等因素有關的性能大小的相關指標，主要包括降水入滲系數、潛水蒸發(fā)系數、灌溉水回滲補給系數。確定這些水文地質參數的方法可以概括為兩類：一類是用水文地質試驗法（如野外現場抽水試驗、注水試驗、滲水試驗及室內滲壓試驗、達西試驗、彌散試驗等），這種方法可

2、以在較短的時間內求出含水層參數而得到廣泛應用；另一類是利用地下水動態(tài)觀測資料來確定，是一種比較經濟的水文地質參數測定方法，并且測定參數的范圍比前者更為廣泛，可以求出一些用抽水試驗不能求得的一些參數。§6.1給水度的確定方法一、影響給水度的主要因素給水度是表征潛水含水層給水能力和儲蓄水量能力的一個指標，在數值上等于單位面積的潛水含水層柱體，當潛水位下降一個單位時，在重力作用下自由排出的水量體積和相應的潛水含水層體積的比值。給水度不僅和包氣帶的巖性有關，而且隨排水時間、潛水埋深、水位變化幅度及水質的變化而變化。各種巖性給水度經驗值見表6-1。表6-1 各中巖性給水度經驗值巖 性給水度巖

3、性給水度粘 土0.020.035細 砂0.080.11亞粘土0.030.045中細砂0.0850.12亞砂土0.0350.06中 砂0.090.13黃土狀亞粘土0.020.05中粗砂0.100.15黃土狀亞砂土0.030.06粗 砂0.110.15粉 砂0.060.08粘土膠結的砂巖0.020.03粉細砂0.070.010裂隙灰?guī)r0.0080.10巖土性質對給水度的影響，主要有三個方面，即巖土的礦物成分，顆粒大小、級配及分選程度，空隙情況。不同的礦物成分對水分子的吸附力不同，吸附力與給水度成反比；巖土顆粒從兩個方面影響給水度，一是吸附的水量不同，顆粒小的吸附水量多，相應的給水度就小，顆粒粗的吸

4、附水量少，給水度則大；二是顆粒大小、級配及分選程度決定了空隙大小，級配愈不均勻，給水度就愈小，反之，級配均勻，給水度愈大。不同水質的水，其粘滯性及與巖土顆粒的相互作用力的大小是不相同的。粘滯性大的給水性弱；粘滯性小的給水性強。同時水中所含化學成分的種類及含量的多少，與水溫的高低關系密切。水溫愈高，水中溶解的物質愈多，含量愈大；反之亦然。另外，水溫常常受氣溫的影響，因此水溫與氣溫也往往影響給水度的大小。潛水變幅帶給水度受毛管水上升高度的影響很明顯。潛水位在毛細管水上升高度范圍內，土層重力疏干排水過程完成后，土中除保持結合水、孔角毛管水、懸掛毛管水外，而且還有毛管上升水，即土層在重力水疏干過程結束

5、后，實際持水量大于其最大的田間持水量。地下水埋深愈淺，保持在其中的毛管上升水量就多，則給水度愈?。坏叵滤裆钣?，在變幅帶內的毛管上升水就保持得愈小，則給水度相應增大。當地下水埋深等于或大于毛管水最大上升高度后，毛管上升水才不影響給水度的大小，其值才趨于穩(wěn)定。二、給水度的確定方法潛水含水層的給水度可利用單孔非穩(wěn)定流抽水試驗觀測孔的水位下降資料計算確定，或采用野外試驗和室內試驗的方法確定，但必須保持含水層的天然結構。（一）非穩(wěn)定流抽水試驗法利用非穩(wěn)定流抽水試驗確定潛水含水層的給水度，必須選擇合適的數學模型，并且觀測孔離抽水井的距離和深度、抽水延續(xù)時間、抽水量的控制和動水位的觀測等都必須滿足一定的

6、技術要求，才能取得較好的結果。1. 井流公式求解潛水井流問題的主要方法就是利用博爾頓模型和紐曼模型。（1）博爾頓井流模型的解析解表達式： （適用于小的t值） （6-1） （適用于大的t值）式中 s觀測孔水位降深（m）；r觀測孔距抽水井的距離（m）；T導水系數（m2/d）；S貯水系數；Q抽水量（m3/d）延遲指數的倒數；D疏干因素，博爾頓井函數，可查閱相關書籍。 （2）紐曼井流模型的解析解表達式：對于降深前期和降深后期可分別求解。對于和抽水井深度相同的觀測孔有：降深前期的解為 （6-2） 降深后期的解為（6-3） 式中 Kr橫向滲透系數（m/d）；Kz垂向滲透系數（m/d）。以上兩個井流模型的解

7、分別做出了潛水含水層中完整井定流量抽水時的博爾頓標準曲線（Arickett）和紐曼標準曲線（euman）。2. 求解水文地質參數通常根據抽水試驗的st曲線，進行解析推斷，求出給水度，主要有兩種方法。（）標準曲線法（配線法）配線法的具體步驟各教科書中均有詳細介紹，需要指出的是，為了求取給水度值，主要是擬合抽水試驗的st曲線（取雙對數坐標）的后半部分曲線，所以抽水試驗延續(xù)的時間應足夠長，使得較好的擬合。（）直線圖解法將實測的降深資料作在單對數坐標系上，降深s取普通坐標，時間t為對數坐標。對于潛水來說，降深前期和降深后期的曲線為大致平行的兩條直線，中間為一條近乎水平的線相連。求給水度時，利用降深后期

8、的直線。求出該直線斜率i（相當于一個對數周期的降深差）和該直線在橫軸上的截距t。按下列公式計算：（6-4）（二）漏斗疏干法在潛水面平緩、天然地下徑流量很小的地區(qū)，抽水井所抽出的水主要來自降落漏斗疏干的水量，隨著抽水時間的延長，降落漏斗在不斷擴展，只要將某一時刻以前抽出的水量，除以該時段的降落漏斗體積，即可得到給水度，計算公式如下： （6-5）式中抽水井的流量（m3/d） t抽水開始以后的時間（d） V降落漏斗的體積（m3）降落漏斗的形狀一般為不規(guī)則的漏斗形。當觀測孔較多時，可根據實測的降落漏斗形狀和漏斗內降深等值線，算出漏斗體積V。（三）筒測法筒測法是使用一種特制的簡易測筒，筒內盛入原狀土，然

9、后設法讓筒內原狀土達到飽和，進而使之在重力作用下自由排水，從而測定排除的水量，借以推求原狀土的給水度。 圖6-1 筒測法裝置示意圖1試驗測筒；2濾料池；3排水閥；4供水閥；5供水水箱；6測壓管；7排水口；8法蘭盤測筒的結構如圖6-1：試驗筒為一直徑為27.7cm，高64cm的無底圓柱形金屬，其中盛裝欲測試的原狀土樣。在測筒下部為一封底濾料池，其直徑為27.7cm，高24cm，其上安放濾網，其中盛裝反濾層。試驗測筒和濾料池由法蘭盤8相連。濾料池的底部側向裝有出水管，并有排水閥3控制出水量，出水管的上方裝有測壓管6，并有排水口7控制和調節(jié)測壓管中的水位。供水水箱5的位置要高于試驗測筒，水箱5 底部裝有供水管，并有供水閥4控制其供水量。（四）試坑法試坑法的基本原理是測量土層的體積飽和含水率和田間持水率，然后計算其差值即為給水度。測試分析步驟如下：1. 挖掘一大小適當的試坑，露出欲求給水度的土層，用環(huán)刀取土樣，測定土樣的干容重； （6-6）式中 環(huán)到所取土樣體積（cm3）； 烘干土樣的重量（g）。2. 將試坑內欲測的土壤泡水一定的時間，使其孔隙被水飽和，然后舀干余水，取土樣測定重量含水率； （6-7）式中 濕土的重量（g）；3. 將土層用濕物覆蓋，防止土層水分蒸發(fā)。這時，飽和含水量中的重力水下滲，每隔一定時間取土測定土樣的重量含水率；4. 將測得的重量含水率換算