無(wú)壓完全井井群滲透系數(shù)和井點(diǎn)選擇

無(wú)壓完全井井群滲透系數(shù)和井點(diǎn)選擇

0涌水量、單井出水量計(jì)算井內(nèi)降水是降低人工地下水位的最重要方法。它的選擇受許多因素的影響，如水文、工程地質(zhì)、施工方法等。通過(guò)理論公式計(jì)算單井高流量和單井高流量的成本也很難準(zhǔn)確計(jì)算?，F(xiàn)在，主要基于地下水滲流理論和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行高級(jí)計(jì)算。井點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)一些關(guān)鍵參數(shù)確定不準(zhǔn)就會(huì)產(chǎn)生較大偏差,從而延誤降水或造成浪費(fèi)。本文對(duì)井點(diǎn)選擇和涌水量中的主要參數(shù)進(jìn)行了分析,以便更好地進(jìn)行井點(diǎn)設(shè)計(jì)。1降低水位的深度工程中井點(diǎn)選擇的關(guān)鍵參數(shù)是土層滲透系數(shù)和要求降低水位的深度。表1列出了目前我國(guó)工程降水中井點(diǎn)選擇的常用范圍,實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)等作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析適當(dāng)加以選擇。1.1對(duì)k值的測(cè)量滲透系數(shù)K是井點(diǎn)選擇和涌水量計(jì)算時(shí)最重要的參數(shù)之一,其值受土的物理性質(zhì)(如顆粒組成、形狀、孔隙比、結(jié)構(gòu))、土中水的物理性質(zhì)(如粘滯性、可溶鹽、水膜厚度等)、土中氣體等許多因素的影響,滲透系數(shù)隨孔隙介質(zhì)而不同,但即使是同一類土壤,其K值變化范圍也較大,要精確計(jì)算較困難。在實(shí)踐中,對(duì)一般工程,可根據(jù)過(guò)去積累的經(jīng)驗(yàn)取值;或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,但各種經(jīng)驗(yàn)公式各有其局限性,只作為粗略估算時(shí)用。對(duì)重要工程應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆井或挖試坑,然后注水或抽水,測(cè)定其流量、水頭等數(shù)值,再根據(jù)相應(yīng)理論公式反求出K值。也可在試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定,試驗(yàn)室測(cè)定滲透系數(shù)的方法有常水頭法和變水頭法兩種。1.2井點(diǎn)類型的選擇選擇降水井點(diǎn)時(shí)還應(yīng)區(qū)分最不利點(diǎn)的降水深度S和井壁處的降水深度S′(如圖1所示)。本文認(rèn)為,由于最不利點(diǎn)至井點(diǎn)的距離相差較大,而降水深度主要受水泵吸程的限制,故在選擇井點(diǎn)類型時(shí)應(yīng)使用S′。如單級(jí)輕型井點(diǎn),由于受選用水泵吸程的限制,S′理論值最大為10.33m,考慮各種水頭損失,S′一般小于6m。若S′接近6m時(shí),應(yīng)盡量選擇吸程大的泵。同時(shí),把井點(diǎn)干管及水泵安裝高程降低到接近原地下靜水位,可以減少抽水時(shí)無(wú)謂的水頭損失。2井群涌水量計(jì)算井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量是以水井理論為依據(jù)的,其中以無(wú)壓完全井的理論較為完善。工程中多為井群,由于各井之間距離較近,根據(jù)裘布衣公式和勢(shì)流疊加原理,無(wú)壓完全井井群(環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng))的涌水量可用下式計(jì)算(計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1):Q=1.366K(2H?S)S1gR?1gx0(1)Q=1.366Κ(2Η-S)S1gR-1gx0(1)式中,Q-井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量(m3/d);K—滲透系數(shù)(m/d);H—無(wú)壓含水層厚度(m);R—井群抽水影響半徑(m);S—最不利點(diǎn)水位降低值(m);x0—降水范圍等代圓的假想半徑(m)。承壓完全井井群的涌水量用式(2)計(jì)算:Q=2.73KMS1gR?1gx0(2)Q=2.73ΚΜS1gR-1gx0(2)式中,M—承壓含水層厚度(m)。但在工程中遇到的大多為非完全井,其涌水量一般仍用式(1)和式(2)計(jì)算,但需將H(或M)換成有效帶深度H0(或M0)。H0或M0可根據(jù)表2確定。當(dāng)算得的H0或(M0)大于實(shí)際含水層厚度H(或M)時(shí),仍采用H(或M)值。無(wú)壓非完全井井群(環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng))的涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖2。表中l(wèi)—濾管長(zhǎng)度(m)S′—原地下水位至濾管頂部的距離(m)。計(jì)算涌水量時(shí),H(或M)、S、x0均為定值,關(guān)鍵是預(yù)先確定K和R值。當(dāng)計(jì)算矩形環(huán)圍面積L/B>5或L>1.5R時(shí),涌水量應(yīng)分段計(jì)算。2.1滲透系數(shù)滲透系數(shù)K值采用前述方法來(lái)確定。2.2群井影響半徑的確定井點(diǎn)系統(tǒng)抽水后地下水受到影響而形成降落曲線,降落曲線穩(wěn)定時(shí)的影響半徑即為計(jì)算用的抽水影響半徑R。影響半徑R分為單井影響半徑和群井影響半徑。確定方法可為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。但應(yīng)注意如計(jì)算井群涌水量時(shí),R應(yīng)以假想等代圓的圓心開始計(jì)算,如圖1所示。因此,若用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法由單井測(cè)得單井影響半徑為R′時(shí),群井影響半徑R=x0+R′。R也可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:R=1.95SHK???√R=1.95SΗΚ(完全井)(3)R=1.95SH0K????√R=1.95SΗ0Κ(非完全井)(4)式中,R、S、H(H0)以m計(jì),K以m/d計(jì)。3過(guò)濾管流速參數(shù)每根井點(diǎn)在井結(jié)構(gòu)確定的條件下有一個(gè)極限出水量,其值取決于過(guò)濾管的進(jìn)水能力q1和井壁的過(guò)水能力q2,應(yīng)為兩者的小值,即:q=min{q1,q2}(5)q1、q2可分別用下式計(jì)算:q1=πdlnv1(6)q2=πDLv2(7)式中,d-過(guò)濾管直徑(m);D—井壁直徑(m);l—過(guò)濾管長(zhǎng)度(m);L—填礫層厚度或水層厚度(m);n—過(guò)濾管進(jìn)水面層孔隙率,為安全起見,宜按過(guò)濾管面層孔隙率的50%計(jì)算;v1—允許過(guò)濾管的進(jìn)水流速(m/d);v2—允許井壁進(jìn)水流速(m/d)。合理確定單井出水量必須正確確定兩個(gè)流速參數(shù)。v1是流經(jīng)過(guò)濾管縫隙(孔隙)的過(guò)濾管進(jìn)水流速,它過(guò)大會(huì)增大水頭損失,破壞地下水化學(xué)平衡,使水中的溶解物析出沉積于過(guò)濾管進(jìn)水縫隙中,導(dǎo)致過(guò)濾管堵塞。v2是滲透流速,它過(guò)大會(huì)將含水層中的細(xì)小顆粒帶入井內(nèi)。因此,兩個(gè)流速參數(shù)是兩個(gè)概念下的參數(shù)。為了合理設(shè)計(jì),兩個(gè)流速都要求不得超過(guò)其臨界流速的允許值。示意圖如圖3所示?！豆┧芫夹g(shù)規(guī)范》(GB50296-99)規(guī)定v1不得大于0.03m/s。v2的計(jì)算有許多計(jì)算公式,常見的有:v=20K1/2(吉哈爾特公式)(8)v=65K1/3(阿勃拉莫夫公式,限于包網(wǎng)過(guò)濾器)(9)式(8)、(9)中,v以m/d計(jì),K以m/d計(jì)。井點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí),分配到每個(gè)降水井點(diǎn)的出水量不應(yīng)大于井點(diǎn)的極限出水能力,如分配到各井出水量大于單井出水能力,或者經(jīng)群井干擾抽水的水位降深達(dá)不到要求時(shí),就必須重新調(diào)整井的數(shù)量或結(jié)構(gòu),重新計(jì)算,直至滿足降深要求為止。4群井影響半徑r井點(diǎn)系統(tǒng)類型選擇的關(guān)鍵參數(shù)是土質(zhì)滲透系數(shù)和降水深度。降水深度應(yīng)以井壁處的降水深度來(lái)判別。滲透系數(shù)K、抽水影響半徑