抽水試驗(yàn)確定滲透系數(shù)的方法與步驟

1、抽水試驗(yàn)確定滲透系數(shù)的方法及步驟1) 抽水試驗(yàn)資料整理試驗(yàn)期間,對(duì)原始資料和表格應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理.試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)進(jìn)行資料分析、整理,提交抽水試驗(yàn)報(bào)告.單孔抽水試驗(yàn)應(yīng)提交抽水試驗(yàn)綜合成果表,其容包括：水位和流量過(guò)程曲線、水位和流量關(guān)系曲線、水位和時(shí)間(單對(duì)數(shù)及雙對(duì)數(shù))關(guān)系曲線、恢復(fù)水位與時(shí)間關(guān)系曲線、抽水成果、水質(zhì)化驗(yàn)成果、水文地質(zhì)計(jì)算成果、施工技術(shù)柱狀圖、鉆孔平面位置圖等.并利用單孔抽水試驗(yàn)資料編繪導(dǎo)水系數(shù)分區(qū)圖.多孔抽水試驗(yàn)尚應(yīng)提交抽水試驗(yàn)地下水水位下降漏斗平面圖、剖面圖.群孔干擾抽水試驗(yàn)和試驗(yàn)性開(kāi)采抽水試驗(yàn)還應(yīng)提交抽水孔和觀測(cè)孔平面位置圖(以水文地質(zhì)圖為底圖)、勘察區(qū)初始水位等水位線圖、水位

2、下降漏斗開(kāi)展趨勢(shì)圖(編制等水位線圖系列)、水位下降漏斗剖面圖、水位恢復(fù)后的等水位線圖、觀測(cè)孔的St、Slgt曲線注、各抽水孔單孔流量和孔組總流量過(guò)程曲線等.注意：(1)要消除區(qū)域水位下降值；(2)在基巖地區(qū)要消除固體潮的影響；3)傍河抽水要消除河水位變化對(duì)抽水孔水位變化的影響.多孔抽水試驗(yàn)、群孔干擾抽水試驗(yàn)和試驗(yàn)性開(kāi)采抽水試驗(yàn)均應(yīng)編寫試驗(yàn)小結(jié),其容包括：試驗(yàn)?zāi)康摹⒁?、方法、獲得的主要成果及其質(zhì)量評(píng)述和結(jié)論.2) 穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求參方法求參方法可以采用Dupuit公式法和Thiem公式法.3) )只有抽水孔觀測(cè)資料時(shí)的Dupuit公式承壓完整井：潛水完整井：式中K含水層滲透系數(shù)(m/d);Q抽

3、水井流量(m3/d);sw抽水井中水位降深(m);M承壓含水層厚度(m);R影響半徑(m);H潛水含水層厚度(m);h潛水含水層抽水后的厚度(m);rw抽水井半徑(m).4) )當(dāng)有抽水井和觀測(cè)孔的觀測(cè)資料時(shí)的Dupuit或Thiem公式承壓完整井,-h=一過(guò)一山-“2md八Thiem.公式士潛水完整井,Thiem.公式士式中hw抽水井中水柱高度m;hl、h2與抽水井距離為ri和r2處觀測(cè)孔井中水柱高度m,分別等于初始水位H0與井中水位降深s之差,h1=H0-si;h2=H0s2.其余符號(hào)意義同前.當(dāng)前水井中的降深較大時(shí),可采用修正降深.修正降深s'與實(shí)際降深s之間的關(guān)系為：s'

4、;=s-s2/2H.3.非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求參方法3.1承壓水非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求參方法1Theis配線法在兩相同刻度的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,分別繪制Theis標(biāo)準(zhǔn)曲線Wu-1/u和抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線s-t,保持坐標(biāo)軸平行,使兩條曲線配合,得到配合點(diǎn)M的水位降深s、時(shí)間t、Theis井函數(shù)Mu及1/u的數(shù)值,按以下公式計(jì)算參數(shù)r為抽水井半徑或觀測(cè)孔至抽水井的距離丁二一4M動(dòng)國(guó)TK=MATt*二r21rlir-以上為降深一一時(shí)間法s-t.也可以采用降深一時(shí)間距離法s-t/r2、降深一距離法s-r進(jìn)行參數(shù)計(jì)算.2Jacob直線圖解法當(dāng)抽水試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),u=r2/4at0.01時(shí),在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲

5、線s-t為一直線延長(zhǎng)后交時(shí)間軸于t0,此時(shí)s=0.00m,在直線段上任取兩點(diǎn)t1、si、t2、s2,那么有（3） Hantush拐點(diǎn)半對(duì)數(shù)法對(duì)半承壓完整井的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)存在越流量,K'/b為越流系數(shù),當(dāng)抽水試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),u=r2/4at0.1時(shí),在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線s-t,外推確定最大水位降深Smax,在s-lgt線上確定拐點(diǎn)Si=Smax/2,拐點(diǎn)處的斜率mi及時(shí)間ti,那么有國(guó)4一國(guó)占等=的.5,求白了!G183R產(chǎn)叫盲二迎Brkt4水位恢復(fù)法當(dāng)抽水試驗(yàn)水位恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng),u=r2/4at0.01時(shí),在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制停抽后水位恢復(fù)數(shù)據(jù)曲線s-t,在直線段上任取兩點(diǎn)

6、t1,s1,t2,s2,那么有5水位恢復(fù)的直線斜率法當(dāng)抽水試驗(yàn)水位恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng),u=r2/4at0.1時(shí),在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制停抽后水位恢復(fù)數(shù)據(jù)曲線s-t,直線段的斜率為B,那么有3.2潛水非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求參方法潛水參數(shù)計(jì)算可采用仿泰斯公式法、Boulton法和Numan法.1仿泰斯公式法式中H0、hw-初始水頭及抽水后井中水頭;Wu泰斯井函數(shù)；Q抽水井的流量m3/d;r到抽水井的距離m;t自抽水開(kāi)始起算的時(shí)間d;T含水層的導(dǎo)水系數(shù)m2/d;T=Khm;hm潛水含水層的平均厚度m;K含水層的滲透系數(shù)m/d;A含水層的導(dǎo)壓系數(shù)1/d;m潛水含水層的給水度.具體計(jì)算時(shí)可采用配線法、直線圖解法、水

7、位恢復(fù)法等.2潛水完整井考慮遲后疏干的Boulton公式1M句1日11E隹1E-31E+41E+51E/1E+71E+21E*2抽水早期:即山.,口,4牙D0尸抽水中朗：±=上反?一抽水晚期：3=力.可根據(jù)抽水早期、中期、晚期的觀測(cè)資料,采用相應(yīng)的方法計(jì)算參數(shù).3 3Numan法對(duì)于潛水含水層完整井非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),也可以采用Numan模型求參,具體求參過(guò)程可參閱?地下水動(dòng)力學(xué)?等教科書.4 .參數(shù)計(jì)算新技術(shù)新方法的應(yīng)用采用AQUIFERYTEST軟件圖1、數(shù)值模擬法可采用GMS、MODFLOW、FEFLOW等軟件以及肖長(zhǎng)來(lái)教授提出的全稱曲線擬合法圖2等一些新的軟件、方法確定水文地質(zhì)

8、參數(shù),效果非常好.C1井第一次抽水(Hantcish-Jacob)Conductivity:9.38E-2m/d圖1AQUIFERYTEST軟件求參圖示憎術(shù)葉Mtbniui圖2全稱曲線擬合法求參圖示5 .參數(shù)計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證上述參數(shù)計(jì)算結(jié)果的精度如何,取決于試驗(yàn)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件的概化,也取決于觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度.對(duì)于所求得的參數(shù),應(yīng)將其代入相應(yīng)的公式,通過(guò)比照計(jì)算降深與實(shí)測(cè)降深的差值,分析所求參數(shù)的精度及其可靠性和代表性,最終確定抽水試驗(yàn)場(chǎng)地的有代表性意義的參數(shù)值.方法二單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),當(dāng)利用抽水孔的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公式：1當(dāng)Qs或Ah2關(guān)系曲線呈直線時(shí),1承壓水完整孔：8

9、.2.1-12承壓水非完整孔：當(dāng)M>150r,l/M>0.1時(shí)：RM-lyA2MyIn+7In27rxM(8.2.1-2)1丁I,或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí):QK二27rsM口存竽缶1+0.2第(821-3)3潛水完整孔:821-44潛水非完整孔：當(dāng)>150r,l>0.1時(shí):Q(.Rh-I.1.12Ar八(111+f*111)(821-5)水廣力2)'廠I兀廠'或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí):821-6式中K滲透系數(shù)m/d;Q出水量m3/d;s水位下降值m;M承壓水含水層的厚度m;H自然情況下潛水含水層的厚度m;h潛水含水層在自然情況下和抽水

10、試驗(yàn)時(shí)的厚度的平均值m;h潛水含水層在抽水試驗(yàn)時(shí)的厚度m;l過(guò)濾器的長(zhǎng)度m;r抽水孔過(guò)濾器的半徑m;R影響半徑m.2當(dāng)Qs或Ah2關(guān)系曲線呈曲線時(shí),可采用插值法得出Qs代數(shù)多項(xiàng)式,即：s=a1Q+a2Q2+anQn821-7式中al、a2an待定系數(shù).注：al宜按均差表求得后,可相應(yīng)地將公式821-1、821-2、821-3中的Q/s以1/a1代換,分別進(jìn)行計(jì)算.和公式821-4、821-5、821-6中的a1后,按本條第3當(dāng)s/Q或Ah2/QQ關(guān)系曲線呈直線時(shí),可采用作圖截距法求出二款代換,并計(jì)算.單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),當(dāng)利用觀測(cè)孔中的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),假設(shè)觀測(cè)孔中的值s或Ah2在s

11、或Ah2lgr關(guān)系曲線上能連成直線,可采用以下公式：1承壓水完整孔：822-12潛水完整孔：8.2.2-2式中s1、s2在slgr關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m;在Ah2lgr關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m2;r1、r2在s或Ah2lgr關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為s1、s2或的兩點(diǎn)至抽水孔的距離m.單孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),在沒(méi)有補(bǔ)給的條件下,利用抽水孔或觀測(cè)孔的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公式：1配線法：1承壓水完整孔：2潛水完整孔:Sil2出.£4KH/=呼叫)Ax(8233)軍22式中Wu井函數(shù)；S承壓水含水層的釋水系數(shù)；潛水含水層的給水度.2直線法：當(dāng)0.01時(shí)

12、,可采用公式822-1、822-2或以下公式:1承壓水完整孔：823-5水完整孔：823-6式中si、s2觀測(cè)孔或抽水孔在slgt關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m；觀測(cè)孔或抽水孔在Ah2lgt關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m2;t1、t2在s或Ah2lgt關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為si、s2或兩點(diǎn)的相應(yīng)時(shí)間min.8.2.4單孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),在有越流補(bǔ)給不考慮弱透水層水的釋放的條件下,利用slgt關(guān)系曲線上拐點(diǎn)處的斜率計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用下式：824式中r觀測(cè)孔至抽水孔的距離m;B越流參數(shù)；mislgt關(guān)系曲線上拐點(diǎn)處的斜率.注：1拐點(diǎn)處的斜率,應(yīng)根據(jù)抽水孔或觀測(cè)孔中的穩(wěn)定最大下降值

13、的1/2確定曲線的拐點(diǎn)位置及拐點(diǎn)處的水位下降值,再通過(guò)拐點(diǎn)作切線計(jì)算得出.2越流參數(shù),應(yīng)根據(jù),從函數(shù)表中查出相應(yīng)的r/B,然后確定越流參數(shù)Bo8.2.5穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)或非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),當(dāng)利用水位恢復(fù)資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公式：1停止抽水前,假設(shè)動(dòng)水位已穩(wěn)定,可采用公式824計(jì)算,式中的mi值應(yīng)采用恢復(fù)水位的曲線上拐點(diǎn)的斜率.2停止抽水前,假設(shè)動(dòng)水位沒(méi)有穩(wěn)定,仍呈直線下降時(shí),可采用以下公式：1承壓水完整孔：825-12潛水完整孔：825-2式中tk抽水開(kāi)始到停止的時(shí)間min;tT抽水停止時(shí)算起的恢復(fù)時(shí)間min;s水位恢復(fù)時(shí)的剩余下降值m;h水位恢復(fù)時(shí)的潛水含水層厚度m.注：1當(dāng)利用觀測(cè)

14、孔資料時(shí),應(yīng)符合當(dāng)0.01時(shí)的要求.2如恢復(fù)水位曲線直線段的延長(zhǎng)線不通過(guò)原點(diǎn)時(shí),應(yīng)分析其原因,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正.利用同位素示蹤測(cè)井資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公式：826-1826-2式中Vf測(cè)點(diǎn)的滲透速度m/d;I測(cè)試孔附近的地下水水力坡度；r測(cè)試孔濾水管半徑m;r0探頭半徑m;t示蹤劑濃度從N0變化到Nt所需的時(shí)間d;N0同位素在孔中的初始計(jì)數(shù)率；Nt同位素t時(shí)的計(jì)數(shù)率；Nb放射性本底計(jì)數(shù)率；a流場(chǎng)畸變校正系數(shù).方法三K=ms在單孔抽水試驗(yàn)中,由于沒(méi)有觀測(cè)孔,只能根據(jù)抽水試驗(yàn)未穩(wěn)定前的水位,做出BI深-半對(duì)數(shù)時(shí)間圖,以圖解法來(lái)求滲透系數(shù)或根據(jù)水位恢復(fù)數(shù)據(jù),以圖解法來(lái)求巖石滲透系數(shù).像這種

15、聯(lián)解方程,想用數(shù)學(xué)推導(dǎo)法來(lái)求解,是非常困難的.涉及募函數(shù)和指數(shù)涵數(shù)如一礦山的抽水試驗(yàn),涌水量為Q=1053噸/天,含水層厚度為m=241.3米,降深s=9.40米,抽水管徑r=0.084米.經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)和代入后為:k-0.085lgk=1.41113可以用逼進(jìn)法,在excel里計(jì)算.如k=1時(shí),左邊的式子,其得數(shù)是小于1的,顯然不符合方程.如k=3時(shí),左邊的式子,其得數(shù)是大于2的,顯然也是不符合方程.如k=2時(shí),左邊的式子,其得數(shù)是介于1-2之間的,這樣就界定了k值的大致圍然后再分別計(jì)算k=1.1左邊的式子k-0.085lgk=1.0965k=1.2,k-0.085lgk=1.19327k=1.3

16、,k-0.085lgk=1.2903k=1.4,k-0.085lgk=1.38758k=1.5,k-0.085lgk=1.4850顯然k值小于1.5,大于1.4.然后再這個(gè)區(qū)間繼續(xù)計(jì)算k-0.085k的值,使之趨近于1.41113.在excel里,這種計(jì)算非常快捷.很快就可以得出k=1.4244R=112.12水文地質(zhì)參數(shù)確定方法確定水文地質(zhì)參數(shù)的方法一般分為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法、經(jīng)驗(yàn)公式法、室試驗(yàn)法和野外試驗(yàn)法四種.供水水文地質(zhì)勘察中主要采用野外試驗(yàn)法,由于野外試驗(yàn)法求得的參數(shù)精確度較高.經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法根據(jù)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累的數(shù)據(jù),列成表格供需要時(shí)選用.滲透系數(shù)、壓力傳導(dǎo)系數(shù)、釋水系數(shù)、越流系數(shù)、彌散系數(shù)、降

17、水入滲系數(shù)、給水度和影響半徑等都有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表可查.在評(píng)估地下水資源時(shí),水文地質(zhì)參數(shù)常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù).經(jīng)驗(yàn)公式法考慮到某些根本規(guī)律列出的公式,并加上經(jīng)驗(yàn)的修正.滲透系數(shù)、給水度等都可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,其值比選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度要高.室試驗(yàn)法在野外采取試件,利用試驗(yàn)室的儀器和設(shè)備求取參數(shù).滲透系數(shù)、給水度、降水入滲系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù),可通過(guò)室試驗(yàn)法求得.野外試驗(yàn)法利用野外抽水試驗(yàn)取得有關(guān)數(shù)據(jù),再代入公式計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù).其計(jì)算公式分穩(wěn)定流公式和非穩(wěn)定流公式.計(jì)算時(shí)根據(jù)含水層的狀態(tài)潛水或承壓水、井的完整性完整井或非完整井、邊界條件傍河或其他邊界、抽水孔狀態(tài)單孔抽水或帶觀測(cè)孔抽水等條件選擇.滲透系數(shù)、導(dǎo)水

18、系數(shù)、壓力傳導(dǎo)系數(shù)、釋水系數(shù)、越流系數(shù)、給水度和影響半徑等,都可用野外抽水試驗(yàn)法求得較精確的數(shù)據(jù).野外確定降水入滲系數(shù)還可采用地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),一般精度較高.8.2滲透系數(shù)8.2.1單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),當(dāng)利用抽水孔的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公1當(dāng)Qs或Ah2關(guān)系曲線呈直線時(shí),1承壓水完整孔：8.2.1-12承壓水非完整孔：當(dāng)M>150r,l/M>0.1時(shí):廠QR-I,M2MK=-lln+7In(8.2.1-2)(821-3)2ksM/幾廠或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí)：父QnRM-xnoM1K=-In-H：In(1+0.22心MLfI'廠'

19、;3)潛水完整孔：821-44潛水非完整孔：當(dāng)>150r,l>0.1時(shí):或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí):7T1口,+紅產(chǎn)山(1+0.2表)(821-6)式中K滲透系數(shù)m/d;Q出水量m/d；s水位下降值m;M承壓水含水層的厚度m;H自然情況下潛水含水層的厚度m;h潛水含水層在自然情況下和抽水試驗(yàn)時(shí)的厚度的平均值m;h潛水含水層在抽水試驗(yàn)時(shí)的厚度m;l過(guò)濾器的長(zhǎng)度m;r抽水孔過(guò)濾器的半徑m;R影響半徑m.2當(dāng)Qs或Ah2關(guān)系曲線呈曲線時(shí),可采用插值法得出Qs代數(shù)多項(xiàng)式,即:式中ai、a2ans=aiQ+a2Q2+anQn待定系數(shù).(821-7)注：a1宜按均差表求得后,可相應(yīng)地將

20、公式8.2.1-1、8.2.1-2、8.2.1-3中的Q/s和公式821-4、821-5、821-6中的以1/ai代換,分別進(jìn)行計(jì)算.3當(dāng)s/Q或Ah2/QQ關(guān)系曲線呈直線時(shí),可采用作圖截距法求出ai后,按本條第二款代換,并計(jì)算.8.2.2單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),當(dāng)利用觀測(cè)孔中的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),假設(shè)觀測(cè)孔中的值s或Ah2在s或Ah2lgr關(guān)系曲線上能連成直線,可采用以下公式：1 承壓水完整孔：8.2.2-12 潛水完整孔：8.2.2-2式中si、s2在slgr關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m;在Ah2lgr關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m2;門、r2在s或Ah2lgr關(guān)系曲

21、線上縱坐標(biāo)為si、s2或的兩點(diǎn)至抽水孔的距離m.8.2.3 單孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),在沒(méi)有補(bǔ)給的條件下,利用抽水孔或觀測(cè)孔的水位下降資料計(jì)算滲透系數(shù)時(shí),可采用以下公式：i配線法：i承壓水完整孔：U.=2潛水完整孔:i-;-W或0.08Q、-I)垣.2324KHr4K式中Wu井函數(shù);S承壓水含水層的釋水系數(shù);it潛水含水層的給水度.2直線法:當(dāng)0.01時(shí),可采用公式822-1、822-2或以下公式:1承壓水完整孔:(823-5)水完整孔:(823-6)式中&、S2觀測(cè)孔或抽水孔在slgt關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值(m)；觀測(cè)孔或抽水孔在Ah2lgt關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值m2;tl、t2在s或Ah2