水文地質(zhì)工作者抽水試驗技術(shù)操作規(guī)程

1、第四章抽水試驗抽水試驗是確定含水層參數(shù)，了解水文地質(zhì)條件的主要方法。采用主孔抽水、帶有多個 觀測孔的群孔抽水試驗，包括非穩(wěn)定流和穩(wěn)定流抽水實驗，要求觀測抽水期間和水位恢復(fù)期間的水位、流量、水溫、氣溫等內(nèi)容。要求了解試驗基地及其所在地區(qū)的水文氣象、地質(zhì)地 貌及水文地質(zhì)條件， 了解并掌握抽水試驗的目的意義、工作程序、現(xiàn)場記錄的主要內(nèi)容、數(shù)據(jù)采集與處理方法，掌握相關(guān)資料的整理、編錄方法和要求，了解對抽水試驗工作質(zhì)量進(jìn)行 評價的一般原那么，能夠利用學(xué)過的理論及方法進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)計算，并對參數(shù)的合理性和精確性進(jìn)行分析和檢驗。§ 4.1根本要求掌握抽水試驗的目的、分類、方法及抽水試驗準(zhǔn)備工作。

2、抽水試驗的目的(1) 確定含水層及越流層的水文地質(zhì)參數(shù)：滲透系數(shù)K、導(dǎo)水系數(shù)T、給水度人彈性釋水系數(shù)工、導(dǎo)壓系數(shù)a、弱透水層滲透系數(shù) K'、越流系數(shù)b、越流因素B、影響半徑R等。(2) 通過測定井孔涌水量及其與水位下降(降深)之間的關(guān)系，分析確定含水層的富水 程度、評價井孔的出水能力。(3) 為取水工程設(shè)計提供所需的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，如影響半徑、單井出水量、單位出水量、井間干擾出水量、干擾系數(shù)等，依據(jù)降深和流量選擇適宜的水泵型號。(4) 確定水位下降漏斗的形狀、大小及其隨時間的增長速度；直接評價水源地的可開采 量。(5) 查明某些手段難以查明的水文地質(zhì)條件，如確定各含水層間以及與地表水之間

3、的水 力聯(lián)系、邊界的性質(zhì)及簡單邊界的位置、地下水補(bǔ)給通道、強(qiáng)徑流帶位置等。抽水試驗分類抽水試驗主要分為單孔抽水、多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水。(1) 單孔抽水試驗：僅在一個試驗孔中抽水，用以確定涌水量與水位降深的關(guān)系，概 略取得含水層滲透系數(shù)。(2) 多孔抽水試驗：在一個主孔內(nèi)抽水，在其周圍設(shè)置假設(shè)干個觀測孔觀測地下水位。 通過多孔抽水試驗可以求得較為確切的水文地質(zhì)參數(shù)和含水層不同方向的滲透性能及邊界 條件等。(3) 群孔干擾抽水試驗：在影響半徑范圍內(nèi)，兩個或兩個以上鉆孔中同時進(jìn)行的抽水試驗；通過干擾抽水試驗確定水位下降與總涌水量的關(guān)系，從而預(yù)測一定降深下的開采量或定開采定額下的水位

4、降深值，同時為確定合理的布井方案提供依據(jù)。(4) 試驗性開采抽水試驗：是模擬未來開采方案而進(jìn)行的抽水試驗。一般在地下水天 然補(bǔ)給量不很充分或補(bǔ)給量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水長期觀測資料的水源地，為充分暴露水文地質(zhì)問題，宜進(jìn)行試驗性開采抽水試驗，并用鉆孔實際出水量作為評價地下水可開采量的依據(jù)。抽水試驗的方法單孔抽水試驗采用穩(wěn)定流抽水試驗方法，多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水試驗一般采用非穩(wěn)定流抽水試驗方法。在特殊條件下也可采用變流量(階梯流量或連續(xù)降低抽水流量)抽水試驗方法。抽水試驗孔宜采用完整井(巨厚含水層可采用非完整井)。觀測孔深應(yīng) 盡量與抽水孔一致。抽水試驗準(zhǔn)備工作(

5、1) 除單孔抽水試驗外，均應(yīng)編制抽水試驗設(shè)計任務(wù)書；(2) 測量抽水孔及觀測孔深度，如發(fā)現(xiàn)沉淀管內(nèi)有沉砂應(yīng)清洗干凈；(3) 做一次最大降深的試驗性抽水，作為選擇和分配抽水試驗水位降深值的依據(jù)；(4) 在正式抽水前數(shù)日對所有的抽水孔和觀測孔及其附近有關(guān)水點(diǎn)進(jìn)行水位統(tǒng)測，編制抽水試驗前初始水位等水位線圖，如果地下水位日變化很大時，還應(yīng)取得典型地段抽水前的日水位動態(tài)曲線；(5) 為防止抽出水的回滲，在預(yù)計抽水影響范圍內(nèi)的排水溝必須采取防滲措施。當(dāng)表層 有3 m以上的粘土或亞粘土?xí)r，一般可直接挖溝排水。(6) 需要對多層含水層地下水進(jìn)行分層評價時，應(yīng)分層進(jìn)行抽水試驗，或用井中流速、 流量儀解決分層抽水

6、問題。抽水試驗工作量要求見表 4-1。表4-1抽水試驗工作量一覽表勘察階段試驗類別孔隙水巖溶水裂隙水初 步 勘 察 階 段單孔抽水抽水鉆孔占控制性勘探孔(不 包括觀測孔)數(shù)的百分比/%>60凡具有供水價值和對參數(shù)計 算有意義的鉆孔均應(yīng)抽水穩(wěn)定時間/h824多孔抽水抽水孔組數(shù)每個有供水價值的參數(shù)區(qū)至少1組最短延續(xù)時間/d710詳 細(xì) 勘 察 階 段群孔干擾抽水抽水孔組數(shù)1總抽水量占提交可開采量的百分比/%>30>50最短延續(xù)時間/d1015試驗性開采抽水抽水孔組數(shù)1*1總岀水量接近需水量最短延續(xù)時間/d30 (枯水期進(jìn)行)*凡作了群孔干擾抽水試驗的水源地，可不作試驗性開采抽水試

7、驗§ 4.2抽水試驗孔布置要求抽水孔的布置要求抽水孔的布置應(yīng)符合以下要求：(1) 對勘察區(qū)水文地質(zhì)條件具有控制意義的典型地段，應(yīng)布置單孔抽水試驗孔，根據(jù)單 孔抽水試驗資料計算的水文地質(zhì)參數(shù)編制參數(shù)分區(qū)圖；(2) 多孔抽水試驗孔組，一般參照導(dǎo)水系數(shù)分區(qū)圖，并結(jié)合水文地質(zhì)條件布置，每個有供水意義的參數(shù)區(qū)至少布置一組，其抽水試驗資料所求參數(shù)可作為該區(qū)計算參數(shù)(不用平均參數(shù))；(3) 群孔干擾抽水試驗和試驗性開采抽水試驗應(yīng)在擬建水源地范圍內(nèi)，選擇有代表性的 典型地段，并結(jié)合開采生產(chǎn)井布置。觀測孔的布置要求觀測孔的布置應(yīng)符合以下要求：(1) 為了計算水文地質(zhì)參數(shù)，在抽水孔的一側(cè)宜垂直地下水的流

8、向布置23個觀測孔。(2) 為了測定含水層不同方向的非均質(zhì)性或確定抽水影響半徑，可以根據(jù)含水層的不同情況，以抽水孔為中心布置 14條觀測線；如有兩條觀測線，一條垂直地下水流向，另一條宜平行地下水流向。(3) 群孔干擾抽水試驗和試驗性開采抽水試驗應(yīng)在抽水孔組中心布置一個觀測孔；為查明相鄰已采水源地的影響，應(yīng)在連接兩個開采中心方向布置觀測孔。為確定水位下降漏斗形態(tài)和補(bǔ)給(或隔水)邊界，應(yīng)在邊界和外圍一定范圍內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量的觀測孔。(4) 多孔抽水孔組的第一個觀測孔應(yīng)盡量避開三維流的影響，相鄰兩觀測孔的水位下降值相差不小于0.1m，最遠(yuǎn)觀測孔的下降值不宜小于0.2m，各觀測孔應(yīng)在對數(shù)數(shù)軸上呈均勻分布

9、。(5) 在半承壓水含水層進(jìn)行抽水試驗時，宜在觀測孔附近覆蓋層(半透水層或弱含水層)中布置副觀測孔。(6) 在進(jìn)行試驗性開采抽水試驗時，應(yīng)在水位下降漏斗范圍內(nèi)的重要建筑物附近增設(shè)工 程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)觀測點(diǎn)。§ 4.3穩(wěn)定流抽水試驗要求水位降深穩(wěn)定流抽水試驗一般進(jìn)行三次水位降深，最大降深值應(yīng)按抽水設(shè)備能力確定。水位降深順序，基巖含水層一般宜先大后小，松散含水層宜按先小后大逐次進(jìn)行。涌水量及水位變化在穩(wěn)定延續(xù)時間內(nèi)，涌水量和動水位與時間關(guān)系曲線在一定范圍內(nèi)波動，而且沒有持續(xù)上升或下降的趨勢。當(dāng)水位降深小于10m，用壓風(fēng)機(jī)抽水時，抽水孔水位波動值不得超過1020cm ;用離心泵、深井泵等抽

10、水時，水位波動值不超過5cm。一般不應(yīng)超過平均水位降深值的1 %，涌水量波動值不能超過平均流量的3%。注意： 當(dāng)有觀測孔時，應(yīng)以最遠(yuǎn)觀測孔的動水位判定； 應(yīng)考慮自然水位影響；在濱海地區(qū)應(yīng)考慮潮汐對動水位的影響。觀測頻率及精度要求水位觀測時間一般在抽水開始后第1、3、5、10、20、30、45、60、75、90min進(jìn)行觀測，以后每隔30min觀測一次，穩(wěn)定后可延至1h觀測一次。水位讀數(shù)應(yīng)準(zhǔn)確到厘米cm;2涌水量觀測應(yīng)與水位觀測同步進(jìn)行；當(dāng)采用堰箱或孔板流量計時，讀數(shù)應(yīng)準(zhǔn)確到毫 米mm;注意：為保證測量精度要求， 可根據(jù)流量大小，選用不同規(guī)格的堰箱。當(dāng)流量小于10L/S時，堰箱斷面面積應(yīng)大于25

11、dm2即0.5 0.5m;流量為1050L/s時，堰箱斷面面積應(yīng)大于2 2100dm 即1 Mm;流量為50100L/s時，堰箱斷面面積應(yīng)大于200dm 即1 02m。3水溫、氣溫宜 24h觀測一次，讀數(shù)應(yīng)準(zhǔn)確到0.5 C,觀測時間應(yīng)與水位觀測時間相對應(yīng)?；謴?fù)水位觀測要求停泵后應(yīng)立即觀測恢復(fù)水位，觀測時間間隔與抽水試驗要求根本相同。假設(shè)連續(xù)3h水位不變，或水位呈單向變化，連續(xù)4h內(nèi)每小時水位變化不超過1cm,或者水位升降與自然水位變化相一致時，即可停止觀測。試驗結(jié)束后應(yīng)測量孔深，確定過濾器掩埋局部長度。 淤砂部位應(yīng)在過濾器有效長度以下， 否那么，試驗應(yīng)重新進(jìn)行。§ 4.4非穩(wěn)定流抽水

12、試驗要求鉆孔涌水量鉆孔涌水量應(yīng)保持常量，其變化幅度不大于3%。抽水延續(xù)時間抽水延續(xù)時間除滿足表4-1的要求外，并可結(jié)合最遠(yuǎn)觀測孔水位下降與時間關(guān)系曲線2S或 a h -lgt來確定。1當(dāng)S或A h2-lgt曲線至拐點(diǎn)后出現(xiàn)平緩段，并可以推出最大水位降深時，抽水方可 結(jié)束；注意：在承壓含水層中抽水，采用S-lg t曲線，在潛水含水層中抽水采用A h2-lgt曲線。A h2是指潛水含水層在自然情況下的厚度H和抽水試驗時的厚度h的平方差，即A h2 =2 2H -h。2當(dāng)S或A h2-lgt曲線沒有拐點(diǎn)或出現(xiàn)幾個拐點(diǎn)，那么延續(xù)時間宜根據(jù)試驗的目確實定。觀測頻率及精度要求觀測頻率及精度應(yīng)符合以下要求：

13、水位觀測宜按第0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、10、12、15、20、25、30、40、50、60、75、90、105、120 min進(jìn)行觀測，以后每隔30 min觀測一次，其余觀測工程及精度要求可參照穩(wěn)定流抽水試驗要求進(jìn)行；(2) 抽水孔與觀測孔水位必須同步觀測；(3) 抽水結(jié)束后，或試驗期間因故中斷抽水時，應(yīng)觀測恢復(fù)水位，觀測頻率應(yīng)與抽水時 一致，水位應(yīng)恢復(fù)到接近抽水前的靜止水位。群孔干擾抽水試驗要求群孔干擾抽水試驗除按非穩(wěn)定流抽水要求進(jìn)行外，還應(yīng)滿足以下要求：(1) 干擾孔之間的距離，應(yīng)保證一孔抽水，使另一孔產(chǎn)生一定的水位削減；(2) 水位降深次數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)

14、計目的而定，一般應(yīng)盡抽水設(shè)備能力做一次最大降深；(3) 各干擾孔過濾器的規(guī)格和安裝深度應(yīng)盡量相同；(4) 各抽水孔抽水起、止時間應(yīng)該相同；(5) 試驗過程中，宜同時對泉和可能受影響的地表水點(diǎn)進(jìn)行水位、流量和水溫的觀測。試驗性開采抽水試驗試驗性開采抽水試驗除按群孔干擾抽水要求進(jìn)行外，還應(yīng)滿足以下要求：(1) 抽水試驗一般在枯水期進(jìn)行；(2) 抽水鉆孔總涌水量盡量接近設(shè)計需水量；(3) 水位下降漏斗中心水位穩(wěn)定時間不宜少于一個月；(4) 假設(shè)水位不能到達(dá)穩(wěn)定，應(yīng)及時調(diào)節(jié)總涌水量，使其到達(dá)穩(wěn)定。§ 4.5抽水試驗資料整理及參數(shù)確定方法抽水試驗資料整理試驗期間，對原始資料和表格應(yīng)及時進(jìn)行整理

15、。試驗結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行資料分析、整理， 提交抽水試驗報告。單孔抽水試驗應(yīng)提交抽水試驗綜合成果表，其內(nèi)容包括：水位和流量過程曲線、水位和流量關(guān)系曲線、水位和時間(單對數(shù)及雙對數(shù))關(guān)系曲線、恢復(fù)水位與時間關(guān)系曲線、抽水成 果、水質(zhì)化驗成果、水文地質(zhì)計算成果、施工技術(shù)柱狀圖、鉆孔平面位置圖等。并利用單孔 抽水試驗資料編繪導(dǎo)水系數(shù)分區(qū)圖。多孔抽水試驗還應(yīng)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采抽水試驗還應(yīng)提交抽水孔和觀測孔平面位置圖(以水文地質(zhì)圖為底圖)、勘察區(qū)初始水位等水位線圖、水位下降漏斗開展趨勢圖(編制等水位線圖系列)、水位下降漏斗剖面圖、水位恢復(fù)后的等水位線圖、

16、觀測孔的S-t、S-lg t曲線、各抽水孔單孔流量和孔組總流量過程曲線等。注意：要消除區(qū)域水位下降值；在基巖地區(qū)要消除固體潮的影響；傍河抽水要消除河水位變化對抽水孔水位變化的影響。其內(nèi)容包多孔抽水試驗、群孔干擾抽水試驗和試驗性開采抽水試驗均應(yīng)編寫試驗小結(jié), 括：試驗?zāi)康?、要求、方法、獲得的主要成果及其質(zhì)量評述和結(jié)論。穩(wěn)定流抽水試驗求參方法求參方法可以采用 Dupuit公式法和Thiem公式法。1只有抽水孔觀測資料時的 承壓完整井：Dupuit 公式潛水完整井:K =2jrSwMQ R In rwR =10sw KK H【h2RIn - rwRS KH式中K含水層滲透系數(shù)m/d;3Q抽水井流量

17、m /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)有抽水井和觀測孔的觀測資料時的Dupuit或Thiem公式承壓完整井：h1 一 hwQ .riIn - rw2KMThiem公式:潛水完整井:hi2 -hwQ二 KMln“Thiem公式:h2 - hi_ Q一 2 ： KMJri2 2 h2 - hiQKMri式中hw抽水井中水柱高度m;hi、h2與抽水井距離為 ri和遼處觀測孔井中水柱高度m，分別等于初始水位Ho與井中水位降深s之差，hi= Ho 1 ； h2= H 0 2。其余符號意義同前。當(dāng)前水

18、井中的降深較大時，可采用修正降深。修正降深s'與實際降深s之間的關(guān)系為:2s = s 2Ho非穩(wěn)定流抽水試驗求參方法承壓水非穩(wěn)定流抽水試驗求參方法I. Theis配線法在兩張相同刻度的雙對數(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、時間t、Theis 井函數(shù)w(u)及1/u的數(shù)值，按以下公式計算參數(shù)(r為抽水井半徑或觀測孔至抽水井的距 離):0.08Q.Tw(u)sK M4Tts 石r21u_ r2 1a【一4t u以上為降深時間法(s-t)。也可以采用降深-時間距離法(s-t/r2)、降深

19、-距離法 (s-r )進(jìn)行參數(shù)計算。2. Jacob直線圖解法當(dāng)抽水試驗時間較長，u= r2/(4at)<0.01時，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上抽水試驗數(shù)據(jù)曲線s-t為一直線(延長后交時間軸于 t0,此時s=0.00m),在直線段上任取兩點(diǎn) t1、s1、t2、s2，那么 有十 0.183Q t2TInS2 312.25Tto22ra =2.25to3. Ha ntush拐點(diǎn)半對數(shù)法對半承壓完整井的非穩(wěn)定流抽水試驗(存在越流量，K' /b為越流系數(shù))，當(dāng)抽水試驗時間較長，u= r2/(4at)<0.1時，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上抽水試驗數(shù)據(jù)曲線s-t,外推確定最大水位降深Smax,在s-lgt

20、線上確定拐點(diǎn) Si = Smax/2，拐點(diǎn)處的斜率 mi及時間ti，那么有m； Js igt2 -lgt23 B r-m-川叫)r0.183Q。弋 Te Bmi2Ttis =B rK' _ Tb "b74水位恢復(fù)法當(dāng)抽水試驗水位恢復(fù)時間較長，u= r2/(4at)<0.01時，在半對數(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,那么有0.183Q| t2TInSi S2ti2IgZa r10si2 ti2.25tiTs =5水位恢復(fù)的直線斜率法當(dāng)抽水試驗水位恢復(fù)時間較長，恢復(fù)數(shù)據(jù)曲線s-t，直線段的斜率為au= r2/(4at)&

21、lt;0.1時，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制停抽后水位 那么有B亠lgtyt' t'=t to潛水非穩(wěn)定流抽水試驗求參方法潛水參數(shù)計算可采用仿泰斯公式法、Boult on 法和 Numan 法。1仿泰斯公式法Hl七說W(u)式中Ho、hw初始水頭及抽水后井中水頭;2 2r r卩U 二4at 4TtWu泰斯井函數(shù)；3Q抽水井的流量m /d； r到抽水井的距離 m；t自抽水開始起算的時間d；2T含水層的導(dǎo)水系數(shù) m /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/dA潛水含水層的給水度。具體計算時可采用配線法、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Boult on 公式Qs =4TQw(ua,y,)4 二TD占 _e|chu +創(chuàng)(1 一 八 shuI12u2chu2式中:.1* !ji疏干因素抽水早期:QS W(ua,4 二T2rua4atDJ/-4Tt抽水中期:Ko抽水晚期:QrSW(uy,)4.TD22 Ir _ r4at 一 4TtUy可根據(jù)抽水早期、中期、晚期的觀測資料,采用相應(yīng)的方法計算參數(shù)。3.Numan 法也可以采用Numan模型求參，具體求參過對于潛水含水