用抽水試驗(yàn)確定滲透系數(shù)

1、用抽水試驗(yàn)確定滲透系數(shù)  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，其內(nèi)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

2、、水位下降漏斗發(fā)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、Slg t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(xiě)試驗(yàn)小結(jié)，其內(nèi)容包括：試驗(yàn)?zāi)康?、要求、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

3、式法。(1) 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);&

4、#160;    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潛水含水層抽水后的厚度 (m);     rw抽水井半徑 (m)。(2) 當(dāng)有抽水井和觀測(cè)孔的觀測(cè)資料時(shí)的Dupuit 或Thiem公式式中hw  抽水井中水柱高度

5、 (m);h1、h2與抽水井距離為r1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 s1；h2= H0 s2。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'=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(1)Theis 配線法在兩張相同刻度的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，分別繪制Theis 標(biāo)準(zhǔn)曲線W(u)-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)w(u)及1/u的數(shù)值，按下列

6、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）：                           以上為降深時(shí)間法（s-t）。也可以采用降深-時(shí)間距離法（s-t/r2）、降深-距離法（s-r）進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。(2) Jacob 直線圖解法當(dāng)抽水試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，u= r2/(4at)<0.01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為一

7、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、s1、t2、s2，則有 （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/(4at)<0.1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，則有               

8、                      (4) 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/(4at)<0.01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)t1，s1，t2，s2，則有             

9、60;       (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/(4at)<0.1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，則有                             3.2 潛水非穩(wěn)

10、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；W(u)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)；   &#

11、160; 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、水位恢復(fù)法等。（2）潛水完整井考慮遲后疏干的Boulton公式可根據(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）Numan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(shū)。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)參數(shù)，效果非常好。Conductivity:9.38E-2 m

12、/d圖1    AQUIFERYTEST軟件求參圖示  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)對(duì)比計(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)，可采用下列公式：     1 當(dāng)Qs（或h2）關(guān)系曲線呈直線時(shí)，

13、0;    1）承壓水完整孔： (-1)      2）承壓水非完整孔：當(dāng)M>150r，l/M>0.1時(shí)： (-2)或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí)： （-3）   3）潛水完整孔： （-4）   4）潛水非完整孔：當(dāng)>150r，l0.1時(shí)： （-5）或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí)： （-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）；

14、60;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h2） 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：               sa1Q+a2Q2+anQn （-7）     式中 a1、a2a

15、n待定系數(shù)。     注：a1宜按均差表求得后，可相應(yīng)地將公式 （-1）、（）、（） 中的Q/s和公式（）、（）、（）中的  以1/a1代換，分別進(jìn)行計(jì)算。3 當(dāng)s/Q （或h2/Q）Q關(guān)系曲線呈直線時(shí)，可采用作圖截距法求出a1后，按本條第二款代換，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)，若觀測(cè)孔中的值s（或h2）在s（或h2）lgr關(guān)系曲線上能連成直線，可采用下列公式：1 承壓水完整孔： （-1）2 潛水完整孔： (-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h2lgr關(guān)系

16、曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值 （m2）；r1、r2在s（或h2） lgr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)，可采用下列公式：      1 配線法：   1)承壓水完整孔： 2）潛水完整孔：  式中 W（）井函數(shù)；           S承壓水含水層的釋水系數(shù)；  

17、0;       潛水含水層的給水度。     2 直線法：    當(dāng)<0.01時(shí)，可采用公式 （-1）、（）或下列公式：   1) 承壓水完整孔： （-5）水完整孔： （-6）式中 s1、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 h2lgt關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值（m2）；       &

18、#160;     t1、t2在s （或h2）lgt關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為s1、s2 （或） 兩點(diǎn)的相應(yīng)時(shí)間 （min）。 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： （）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)定最大下降值的1/2確定曲線的拐點(diǎn)位置及拐

19、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)B。 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)，可采用下列公式：1 停止抽水前，若動(dòng)水位已穩(wěn)定，可采用公式 （） 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，若動(dòng)水位沒(méi)有穩(wěn)定，仍呈直線下降時(shí)，可采用下列公式：    1）承壓水完整孔： （-1）    2）潛水完整孔： （-2）式中 tk抽水開(kāi)

20、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)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

21、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)，可采用下列公式：  （-1） （-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)試孔濾水管內(nèi)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）     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,做出降深-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)

22、數(shù)據(jù),以圖解法來(lái)求巖石滲透系數(shù).    像這種聯(lián)解方程,想用數(shù)學(xué)推導(dǎo)法來(lái)求解,是非常困難的.涉及冪函數(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值的大致范圍然后再分別計(jì)算k=1.1

23、60;  左邊的式子k-0.085lgk=1.0965k=1.2,k-0.085lgk=1.19327k=1.3,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?？旖?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、室內(nèi)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，

24、因?yàn)橐巴庠囼?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   考慮到某些基本規(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。室內(nèi)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)室內(nèi)試驗(yàn)法求得。野外試驗(yàn)法 

25、;  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)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)，可采用下列公式：     1 當(dāng)Qs（或

26、h2）關(guān)系曲線呈直線時(shí)，     1）承壓水完整孔： (-1)      2）承壓水非完整孔：當(dāng)M>150r，l/M>0.1時(shí)： (-2)或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí)： （-3）   3）潛水完整孔： （-4）   4）潛水非完整孔：當(dāng)>150r，l0.1時(shí)： （-5）或當(dāng)過(guò)濾器位于含水層的頂部或底部時(shí)： （-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

27、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h2） 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：               sa1Q+a2Q2+anQn （-7）   

28、  式中 a1、a2an待定系數(shù)。     注：a1宜按均差表求得后，可相應(yīng)地將公式 （-1）、（）、（） 中的Q/s和公式（）、（）、（）中的  以1/a1代換，分別進(jìn)行計(jì)算。3 當(dāng)s/Q （或h2/Q）Q關(guān)系曲線呈直線時(shí)，可采用作圖截距法求出a1后，按本條第二款代換，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)，若觀測(cè)孔中的值s（或h2）在s（或h2）lgr關(guān)系曲線上能連成直線，可采用下列公式：1 承壓水完整孔： （-1）2 潛水完整孔： (-2)式中 s1、s2在slgr關(guān)系曲線的直線段上任意兩點(diǎn)的縱

29、坐標(biāo)值 （m）；在h2lgr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h2） lgr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)，可采用下列公式：      1 配線法：   1)承壓水完整孔： 2）潛水完整孔：  式中 W（）井函數(shù)；           S承壓水含水層的釋水系數(shù)；

30、          潛水含水層的給水度。     2 直線法：    當(dāng)<0.01時(shí)，可采用公式 （-1）、（）或下列公式：  1) 承壓水完整孔： （-5）水完整孔： （-6）式中 s1、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 h2lgt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h2）lgt關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為s1、s2 （或） 兩點(diǎn)的相應(yīng)時(shí)間 （min）。 單孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，在有越流補(bǔ)給