(完整版)管井設(shè)計涌水量計算

1、中國煤炭科工集團南京設(shè)計研究院管井設(shè)計及出水量計算穩(wěn)定流完整井吳成澤2012-12-1主要針對潛水及承壓水穩(wěn)定流完整井的理論及經(jīng)驗公式展開論述，并介紹了井群在不同地質(zhì)條件下的布置及計算遵循的原 則，最后介紹了洗井及單井出水量校核。最后利用4 個 ExceI 文件概括理論及經(jīng)驗公式，可代入抽水試驗值分別計算管井單井出 水量。水文地質(zhì)參數(shù)索引管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室2a :含水層厚度，單位米（m）；Dg :過濾管外徑（m）；h :井中的水深，單位米（m）;H :無壓含水層厚度或承壓含水層的水頭高度或厚度，單位米（m）；K :滲透系數(shù)，表示含水層的滲透性質(zhì)，在達西公式中，水力坡度 i=1

2、時的滲透速度（表示地下水的運動狀態(tài)、粘滯系數(shù)、含水 層顆粒大小、形狀、排列）；單位米/天（m/d）；L :過濾管有效進水長度（m）,宜按過濾管長度的 85%計算；N :過濾管進水面層有效孔隙數(shù)，宜按過濾管面層孔隙率的50%計算；中：單位出水量（m3/ （d.m）;Qg:過濾管的進水能力（m3/s）；Q :管井出水量，單位 m3/d ；Qi、Q2:抽水井穩(wěn)定流出水量，單位 m3/d ；Qn:單井實測最大出水量，單位 m3/d ；ri、r2:抽水井至觀測孔距離，單位米（m）;r :管井或抽水井的半徑，單位米（m）;R :影響半徑，裘布衣公式中以抽水井為軸心的圓柱狀含水層的半 徑（不以井的出水量、水

3、位下降值的大小改變），表示井的補給 能力；單位米（m）;S、S2:觀測孔內(nèi)水位降深，單位米（m）;Si、S2:觀測孔內(nèi)水位降深，單位米（m）;S:水位降深，單位米（m）;S :相應(yīng) Qn時的最大水位降深，單位米（m）;T:導水系數(shù)，T二KM,單位 m2/d ;Vg:允許過濾管進水流速，單位 m/s，不得大于 0.03m/s;V:允許井壁進水流速，單位 m/s;目 錄1 施工圖設(shè)計前應(yīng)掌握的資料 .4.2 水文地質(zhì)參數(shù)的計算 .4.2.1 影響半徑的計算 .4.2.1.1 潛水及承壓水利用抽水試驗算出的影響半徑 . 42.1.2 資料不足時可采用經(jīng)驗公式 .52.1.3 當無資料時根據(jù)經(jīng)驗值估算

4、 .5.管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室32.2 滲透系數(shù)的計算.6.2.2.1 利用穩(wěn)定流抽水試驗資料計算滲透系數(shù) .62.2.2 當無抽水試驗資料時可根據(jù)下表估測 .73 管井的出水量計算 .8.3.1 理論公式.8.3.1.1 適用于完整井潛水含水層 .8.3.1.1 適用于完整井承壓水含水層 .83.2 經(jīng)驗公式.9.4 井群布置及出水量計算 . 105 洗井及出水量設(shè)計復核 .115.1 洗井.1.15.2 出水量設(shè)計及復核 .11參考文獻. 12附件 1 潛水穩(wěn)定流理論公式計算出水量 .12附件 2 潛水穩(wěn)定流經(jīng)驗公式計算出水量 .12附件 3 承壓水穩(wěn)定流理論公式計算出水量.1

5、2附件 4 承壓水穩(wěn)定流經(jīng)驗公式計算出水量.12管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室4管井設(shè)計及出水量計算管井是一種地下水供水水源的取水構(gòu)筑物，管井有井室、井壁管、過濾器、 沉淀管等組成。管井適用于含水層厚度大于 4m,底板埋藏深度大于 8m 的地層。管井一般 可開采潛水、承壓水、裂隙水及巖溶水。一般出水量在500600m3/d，最大可達 23 萬 m3/d， 最小 100 m3/d。 管井井徑一般在 501000mm,常用 200600mm, 井深一般 81000m,常用在 300m 以內(nèi)。本次主要討論的是無壓及承壓含水層 的穩(wěn)定流完整井。管井應(yīng)布置在水質(zhì)好不易受污染的富水地段，施工、運行和維

6、護方便，盡量靠近主要用水地區(qū)且避開地震區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害區(qū)和礦產(chǎn)采空區(qū)。正確選用地下水取水構(gòu)筑物對提高出水量、 改善水質(zhì)及降低工程造價影響很大。當設(shè)計時應(yīng)有確切的水文地質(zhì)資料，取水量必須小于允許開采量，嚴禁盲目 開采，開采后且不引起水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化及地面沉降。1 施工圖設(shè)計前應(yīng)掌握的資料當水源方案選用設(shè)計時，可利用計算的或相似地區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)對管井單 井理論出水量進行計算。施工圖設(shè)計前應(yīng)進行水文地質(zhì)勘察， 包括水量和水質(zhì)，施工圖應(yīng)達到 B 級精 度，設(shè)計前應(yīng)校核水文地質(zhì)條件及參數(shù)的準確性， 在施工圖設(shè)計時水文地質(zhì)參數(shù) 應(yīng)采用野外實驗和地下水動態(tài)觀測所取得的數(shù)據(jù)確定。2 水文地質(zhì)參數(shù)的計算2.

7、1 影響半徑的計算2.1.1 潛水及承壓水利用抽水試驗算出的影響半徑(1)當有一個觀測孔時，潛水影響半徑采用：1.366K (H+ h) (H- h) S1lgQ1lg5管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室承壓水影響半徑采用:lgSig r1 - S1lg rS- S1（2）當有 2 個觀測孔時，潛水影響半徑采用:igS1(2H- S1) lg r2 - S2(2H - S2) lg r 1 R =(S1- S2)(2H- S1- S2)承壓水影響半徑采用公式:lg R=S1lgS；-S2lg r1S1 - S22.1.2 資料不足時可采用經(jīng)驗公式1） 潛水庫薩金公式:?= 2SVHK2）承壓水

8、集哈爾特公式:?= 10SvHK2.1.3 當無資料時根據(jù)經(jīng)驗值估算巖性地層顆粒R (m)粒徑（mm）占重量（%）粉砂0.05 0.170 以下25 50細砂0.1 0.257050 100中砂0.25 0.550100300粗砂0.5 1.050300400礫砂1.0 2.050400500圓礫2.0 3.0500600礫石3.0 5.06001500卵石5.0 10.0150030001）根據(jù)顆粒直徑確定影響半徑表 2.1 顆粒直徑估算影響半徑管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室672)根據(jù)單位出水量和單位水位下降值確定影響半徑；表 2.2 單位出水量估算影響半徑 R單位出水量 q=Q/Sw

9、影響半徑R (m)m3/(h.m)L/(s.m)7.22.03005007.2 3.62.0 1.01003003.6 1.81.0 0.550 1001.8 1.20.5 0.3325 501.2 0.70.33 0.210 250.70.210表 2.3 單位水位下降估算影響半徑 R單位水位下降量=Sw/QSw(m)Q(L/(s.m)單位水位降低m/(L.s)影響半徑 R (m)5.070510中砂0.25 0.55010 25粗砂0.5 1.05025 50礫砂1.0 2.05050 100圓礫75 150卵石100200塊石200500礫石5001000K = 0.733Q (ig R

10、- ig r)(2H - S)SK= 0.36693 管井的出水量計算理論公式可根據(jù)水文地質(zhì)取得的參數(shù)進行計算，精度差，適用于水源選 擇、方案編制或初步設(shè)計階段。經(jīng)驗公式是抽水試驗基礎(chǔ)上進行計算，能反 映實際管井出水量。適用于施工圖設(shè)計，確定井的型式、構(gòu)造、井數(shù)和井群 布置。3.1 理論公式已知含水層滲透系數(shù)和影響半徑等計算穩(wěn)定流管井單井在不同水位下降 的理論出水量。3.1.1 適用于完整井潛水含水層處于層流的非裂隙水，SH/2，遠離水體或河流，公式可采用:?= 1.366K(2H-S)S處于層流的非裂隙水，井距河邊水線.R ig 7L0.5R 公式可米用：3.1.1 適用于完整井承壓水含水層

11、當為完整井承壓水時，且水頭 h 于含水層厚度 a，1.366K(2aH - a2 - h2)?=1.366K(H- h)(H+ h) ?=lg2L當為完整井承壓水時，且水頭h 大于含水?=2.73aKS管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室103.2 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式是實際各種復雜因素的體現(xiàn)。通常需要地質(zhì)勘查提出抽水試驗 資料或利用近似地區(qū)的抽水試驗資料。經(jīng)驗公式能夠全面的概括井的各種復 雜因素這是理論公式所不及的。但抽水試驗井的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量接近設(shè)計井，否 則應(yīng)進行修正。用經(jīng)驗公式時應(yīng)確定井的出水量 Q 與水位下降 S 之間關(guān)系的曲線方程, 據(jù)此可求出在設(shè)計水位降深時井的出水量，據(jù) Q S 曲線類型

12、選擇計算公式。 在有 2 次以上抽水試驗資料的基礎(chǔ)上給出 Q=f( S)的出水量與水位下降關(guān)系 曲線。觀察 Q=f(S),有無直線關(guān)系。根據(jù)手冊第二版第三冊城鎮(zhèn)給水表 3-23, 通過確定 Q 與 S 之間的關(guān)系直線型、拋物線型、指數(shù)曲線型及對數(shù)曲線 型根據(jù)適用條件選擇對應(yīng)的公式計算出水量單井出水煙臉奎氏1廿算仝畫1,1 1 越卡圖形轉(zhuǎn)帖后約圖幣g型- -s曲找通過坐標原點，即爭貞巍關(guān)嘉不需轉(zhuǎn)化s=-S-”百樸)Gn卜AS kHTCJ怙宀11,1 11 11(3-51)VI* 5軋0.5H管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室11型-VulbW心r心(-3 2 J1.75 2.*-忖Q=n 3M=

13、（嚴（卻寸加L再2. 0SH1-15Q= w&芝is注：a、b、m、n 由抽水試驗決定的參數(shù)若無直線關(guān)系，則根據(jù)抽水試驗資料轉(zhuǎn)化計算表格 （表 3.1）,并按表中數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化后的圖形選擇計算公式。表 3.1 抽水試驗資料轉(zhuǎn)化抽水次數(shù)水位下降 S（m）出水量Q（ m3/d）S0=S/Qq=Q/SlgSigQ1SQ1Sq1lgS1g2S2Q2Sq2gigQnSnQnSoqnigStigQt為提高計算的精度，經(jīng)驗公式中的系數(shù)可采用均衡誤差法、 最小二乘法計 算，但均需有3次以上的抽水試驗資料。4 井群布置及出水量計算井群布置應(yīng)根據(jù)取水地段的水文地質(zhì)條件確定。若傍河取水，則則沿河布置一排或雙排的

14、直線井群；要避開有沖刷危險 的河岸段，井離河岸保持一定的距離。在遠離河流地區(qū)，一般是沿垂直地下水流向方向布置單排或多排的直線 井群；若地下水豐富，也可成梅花形或扇形布置，當有古河床時，宜沿古河 床布置；管井設(shè)計及出水量計算-綜合所水道室12大厚度含水層或多層含水層，且地下水補給充足時，可分段或分層布置 取水井組；巖漿巖類地區(qū)井群應(yīng)根據(jù)其分布與裂隙發(fā)育程度布置且應(yīng)布置在富水地 段。井間距通?？砂淳绊懓霃降?2 倍計算，在個別情況下井群占地有限制 時，可按相互干擾使單井出水量減少 20%30%進行計算。出水量的計算采用理論公式計算誤差較大，有條件最好用生產(chǎn)試驗資料 進行校核。5 洗井及出水量設(shè)計

15、復核5.1 洗井下管填礫后必須及時洗井。其中含沙量抽水試驗孔（包括勘探開采井） ， 抽水開始后 30min， 含沙量達到： 粗砂層小于 5 萬分之一； 中、 細砂層小于 2 萬分之一 （體積比），供水管井抽水穩(wěn)定后，含砂量小于 2 百萬分之一。常用的洗井方法有活塞洗井、壓縮空氣洗井、水泵抽水或壓水洗井、液 態(tài)二氧化氮洗井、液態(tài)二氧化碳配合鹽酸洗井及焦磷酸鈉洗井。應(yīng)根據(jù)汗水 層特性、井孔結(jié)構(gòu)、井管質(zhì)量、井孔中水力特征及含泥砂情況，合理選擇洗 井方法。適當選擇幾種方法聯(lián)合洗井，可以提高洗井效果。5.2 出水量設(shè)計及復核管井出水量應(yīng)小于過濾管的進水能力。過濾管的進水能力應(yīng)按下式確定：Qg = n nVg DgL允許井壁進水流速復核：Q/ （ n DkL 三 VjVj VK/15當?shù)叵滤哂懈g性和容易結(jié)垢時，允許過濾管進水流速，應(yīng)按減少 1/3 1/2后確定。管