抽水試驗確定滲透係數的方法及步驟要點

2023-02-07 03:54:03 字數 4180 閱讀 7094

1.抽水試驗資料整理

試驗期間,對原始資料和**應及時進行整理。試驗結束後,應進行資料分析、整理,提交抽水試驗報告。

單孔抽水試驗應提交抽水試驗綜合成果表,其內容包括:水位和流量過程曲線、水位和流量關係曲線、水位和時間(單對數及雙對數)關係曲線、恢復水位與時間關係曲線、抽水成果、水質化驗成果、水文地質計算成果、施工技術柱狀圖、鑽孔平面位置圖等。並利用單孔抽水試驗資料編繪導水系數分割槽圖。

多孔抽水試驗尚應提交抽水試驗地下水水位下降漏斗平面圖、剖面圖。

群孔干擾抽水試驗和試驗性開採抽水試驗還應提交抽水孔和觀測孔平面位置圖(以水文地質圖為底圖)、勘察區初始水位等水位線圖、水位下降漏斗發展趨勢圖(編制等水位線圖系列)、水位下降漏斗剖面圖、水位恢復後的等水位線圖、觀測孔的s-t、s-lg t曲線[注]、各抽水孔單孔流量和孔組總流量過程曲線等。

注意:(1)要消除區域水位下降值;(2)在基岩地區要消除固體潮的影響;3)傍河抽水要消除河水位變化對抽水孔水位變化的影響。

多孔抽水試驗、群孔干擾抽水試驗和試驗性開採抽水試驗均應編寫試驗小結,其內容包括:試驗目的、要求、方法、獲得的主要成果及其質量評述和結論。

2. 穩定流抽水試驗求參方法

求參方法可以採用dupuit 公式法和thiem公式法。

(1) 只有抽水孔觀測資料時的dupuit 公式

承壓完整井:

潛水完整井:

式中 k——含水層滲透係數 (m/d);

q—— 抽水井流量 (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——潛水含水層抽水後的厚度 (m);

rw——抽水井半徑 (m)。

(2) 當有抽水井和觀測孔的觀測資料時的dupuit 或thiem公式

式中hw ——抽水井中水柱高度 (m);

h1、h2——與抽水井距離為r1和r2處觀測孔(井)中水柱高度 (m),分別等於初始水位h0與井中水位降深s之差,h1= h0 –s1;h2= h0 –s2。

其餘符號意義同前。

當前水井中的降深較大時,可採用修正降深。修正降深s』與實際降深s之間的關係為:s'=s-s2/2h。

3.非穩定流抽水試驗求參方法

3.1承壓水非穩定流抽水試驗求參方法

(1)theis 配線法

在兩張相同刻度的雙對數座標紙上,分別繪製theis 標準曲線w(u)-1/u 和抽水試驗資料曲線s-t,保持座標軸平行,使兩條曲線配合,得到配合點m的水位降深[s]、時間[t]、theis井函式[w(u)]及[1/u]的數值,按下列公式計算引數(r為抽水井半徑或觀測孔至抽水井的距離):

以上為降深——時間法(s-t)。也可以採用降深---時間距離法(s-t/r2)、降深---距離法(s-r)進行引數計算。

(2) jacob 直線**法

當抽水試驗時間較長,u= r2/(4at)<0.01時,在半對數座標紙上抽水試驗資料曲線s-t為一直線(延長後交時間軸於t0,此時s=0.00m),在直線段上任取兩點t1、s1、t2、s2,則有

(3)hantush 拐點半對數法

對半承壓完整井的非穩定流抽水試驗(存在越流量,k』/b』為越流係數),當抽水試驗時間較長,u= r2/(4at)<0.1時,在半對數座標紙上抽水試驗資料曲線s-t,外推確定最大水位降深smax,在s-lgt線上確定拐點si = smax/2,拐點處的斜率mi 及時間ti,則有

(4) 水位恢復法

當抽水試驗水位恢復時間較長,u= r2/(4at)<0.01時,在半對數座標紙上繪製停抽後水位恢復資料曲線s-t,在直線段上任取兩點t1,s1,t2,s2,則有

(5)水位恢復的直線斜率法

當抽水試驗水位恢復時間較長,u= r2/(4at)<0.1時,在半對數座標紙上繪製停抽後水位恢復資料曲線s-t,直線段的斜率為b,則有

3.2 潛水非穩定流抽水試驗求參方法

潛水引數計算可採用仿泰斯公式法、boulton法和numan法。

(1) 仿泰斯公式法

式中h0、hw——-初始水頭及抽水後井中水頭;

w(u)——泰斯井函式;

q——抽水井的流量(m3/d);

r——到抽水井的距離(m);

t——自抽水開始起算的時間(d);

t——含水層的導水系數(m2/d);t=khm;

hm ——-潛水含水層的平均厚度(m);

k——含水層的滲透係數(m/d);

a——_含水層的導壓係數(1/d);

m——潛水含水層的給水度。

具體計算時可採用配線法、直線**法、水位恢復法等。

(2)潛水完整井考慮遲後疏幹的boulton公式

可根據抽水早期、中期、晚期的觀測資料,採用相應的方法計算引數。

(3)numan法

對於潛水含水層完整井非穩定流抽水試驗,也可以採用numan模型求參,具體求參過程可參閱《地下水動力學》等教科書。

4. 引數計算新技術新方法的應用

採用aquiferytest軟體(圖1)、數值模擬法(可採用gms、modflow、feflow等軟體)以及肖長來教授提出的全稱曲線擬合法(圖2)等一些新的軟體、方法確定水文地質引數,效果非常好。

conductivity:9.38e-2 m/d

圖1 aquiferytest軟體求參圖示

圖2 全稱曲線擬合法求參圖示

5. 引數計算結果的驗證

上述引數計算結果的精度如何,取決於試驗場地水文地質條件的概化,也取決於觀測資料的精度。對於所求得的引數,應將其代入相應的公式,通過對比計算降深與實測降深的差值,分析所求引數的精度及其可靠性和代表性,最終確定抽水試驗場地的有代表性意義的引數值。

方法(二)

單孔穩定流抽水試驗,當利用抽水孔的水位下降資料計算滲透係數時,可採用下列公式:

1 當q~s(或δh2)關係曲線呈直線時,

1)承壓水完整孔:

8.2.1-1)

2)承壓水非完整孔:

當m>150r,l/m>0.1時:

8.2.1-2)

或當過濾器位於含水層的頂部或底部時:

8.2.1-3)

3)潛水完整孔:

8.2.1-4)

4)潛水非完整孔:

當》150r,l>0.1時:

8.2.1-5)

或當過濾器位於含水層的頂部或底部時:

8.2.1-6)

式中 k——滲透係數 (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試驗時的厚度的平均值 (m);

h——潛水含水層在抽水試驗時的厚度 (m);

l——過濾器的長度 (m);

r——抽水孔過濾器的半徑 (m);

r——影響半徑 (m)。

2 當q~s(或δh2) 關係曲線呈曲線時,可採用插值法得出q~s 代數多項式,即:

s=a1q+a2q2+……anqn8.2.1-7)

式中 a1、a2……an——待定係數。

注:a1宜按均差表求得後,可相應地將公式 (8.2.

1-1)、(8.2.1-2)、(8.

2.1-3) 中的q/s和公式(8.2.

1-4)、(8.2.1-5)、(8.

2.1-6)中的以1/a1代換,分別進行計算。

3 當s/q (或δh2/q)~q關係曲線呈直線時,可採用作圖截距法求出a1後,按本條第二款代換,並計算。

單孔穩定流抽水試驗,當利用觀測孔中的水位下降資料計算滲透係數時,若觀測孔中的值s(或δh2)在s(或δh2)~lgr關係曲線上能連成直線,可採用下列公式:

1 承壓水完整孔:

8.2.2-1)

2 潛水完整孔:

8.2.2-2)

式中 s1、s2——在s~lgr關係曲線的直線段上任意兩點的縱座標值 (m);

——在δh2~lgr關係曲線的直線段上任意兩點的縱座標值 (m2);

r1、r2———在s(或δh2) ~lgr關係曲線上縱座標為s1、s2(或) 的兩點至抽水孔的距離 (m)。

單孔非穩定流抽水試驗,在沒有補給的條件下,利用抽水孔或觀測孔的水位下降資料計算滲透係數時,可採用下列公式:

1 配線法:

1)承壓水完整孔:

2)潛水完整孔:

式中 w(u)——井函式;

s——承壓水含水層的釋水系數;

μ——潛水含水層的給水度。

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