抽水試驗相關內容

1、第一部分第一部分 抽水試驗方法抽水試驗方法一、抽水試驗的任務一、抽水試驗的任務二、主要水文地質參數二、主要水文地質參數三、常用的野外水文地質試驗方法三、常用的野外水文地質試驗方法四、抽水試驗的基本方法四、抽水試驗的基本方法五、抽水試驗設備及驗安裝五、抽水試驗設備及驗安裝第二部分第二部分 抽水試驗理論及資料整理抽水試驗理論及資料整理一、抽水試驗的相關理論一、抽水試驗的相關理論二、抽水試驗二、抽水試驗三、資料整理三、資料整理四、抽水試驗實例四、抽水試驗實例第一部分第一部分 抽水試驗方法抽水試驗方法 抽水試驗是掌握含水層富水性，抽水試驗是掌握含水層富水性，求取含水層水文地質參數最直接的手段。求取含水

2、層水文地質參數最直接的手段。- -查明含水層的富水性查明含水層的富水性獲取含水層水文地質參數獲取含水層水文地質參數評價地下水開采對環(huán)境影響評價地下水開采對環(huán)境影響提出合理供、排水方案提出合理供、排水方案一、水文地質試驗的任務一、水文地質試驗的任務 釋水系數釋水系數s s 水文地質參數水文地質參數滲透系數滲透系數(k) (k) 導水系數導水系數(T) (T) 越流系數越流系數k/m k/m 釋水系數（釋水系數（S S）（給水度）（給水度u u）壓力傳導系數壓力傳導系數(a) (a) 又稱貯水系數或彈性給水度。表征單位含水巖體釋水又稱貯水系數或彈性給水度。表征單位含水巖體釋水（貯水）能力的參數（無

3、量綱）。（貯水）能力的參數（無量綱）。二、主要的水文地質參數二、主要的水文地質參數 滲透系數滲透系數k k 表征含水層透水能力重要水文地質參數表征含水層透水能力重要水文地質參數 ，是水力坡，是水力坡度為度為1 1時，地下水在介質中的滲透速度。滲透系數不僅與時，地下水在介質中的滲透速度。滲透系數不僅與介質性質有關，還與在介質中運動的地下水的粘滯系數、介質性質有關，還與在介質中運動的地下水的粘滯系數、比重及溫度等物理性質有關。量綱為（比重及溫度等物理性質有關。量綱為（m md d）。）。 導水系數導水系數T T 表示含水層全部厚度導水能力的參數。定義為水力坡表示含水層全部厚度導水能力的參數。定義為

4、水力坡度為度為1 1時，地下水通過單寬含水層垂直斷面的流量。導水時，地下水通過單寬含水層垂直斷面的流量。導水系數系數T T等于含水層滲透系數等于含水層滲透系數K K與含水層厚度與含水層厚度m m的乘積。量綱的乘積。量綱為為（m2d）。）。 三、常用的野外水文地質試驗方法三、常用的野外水文地質試驗方法1 1、抽水試驗、抽水試驗 （1 1）根據抽水試驗的水動力特征：分為穩(wěn)定流抽水試驗、）根據抽水試驗的水動力特征：分為穩(wěn)定流抽水試驗、非穩(wěn)定流抽水試驗；非穩(wěn)定流抽水試驗； （2 2）根據抽水試驗孔的數量和組合方式：分為多孔抽水）根據抽水試驗孔的數量和組合方式：分為多孔抽水試驗、單孔抽水試驗、干擾孔抽水

5、試驗等，試驗、單孔抽水試驗、干擾孔抽水試驗等， （3 3）抽水試驗的方法：在水井或鉆孔中進行抽水，觀測）抽水試驗的方法：在水井或鉆孔中進行抽水，觀測記錄水量和水位隨時間的變化。試驗時要求對抽水時的水位記錄水量和水位隨時間的變化。試驗時要求對抽水時的水位和流量進行系統(tǒng)的觀測和記錄，并繪制水位與流量關系的曲和流量進行系統(tǒng)的觀測和記錄，并繪制水位與流量關系的曲線。線。 （4 4）利用水位與流量之間的函數關系，評價井（孔）出）利用水位與流量之間的函數關系，評價井（孔）出水能力。計算含水層滲透系數，確定抽水影響半徑（水能力。計算含水層滲透系數，確定抽水影響半徑（R R）和降）和降落漏斗形狀、了解巖層給水

6、度和含水層與地表水及含水層間落漏斗形狀、了解巖層給水度和含水層與地表水及含水層間的水力聯系等。的水力聯系等。 是往鉆孔中連續(xù)定量注水，使孔內保持一定水位，通過水位與水量的函是往鉆孔中連續(xù)定量注水，使孔內保持一定水位，通過水位與水量的函數關系，測定透水層滲透系數的水文地質試驗工作，它的原理與抽水試驗相數關系，測定透水層滲透系數的水文地質試驗工作，它的原理與抽水試驗相同，但抽水試驗是在含水層內形成降落漏斗，而注水試驗是在含水層上形成同，但抽水試驗是在含水層內形成降落漏斗，而注水試驗是在含水層上形成反漏斗。其觀測要求和計算方法與抽水試驗類似。注水試驗可用于測定非飽反漏斗。其觀測要求和計算方法與抽水試

7、驗類似。注水試驗可用于測定非飽和水透水層的滲透系數。和水透水層的滲透系數。 2 2、注水試驗、注水試驗 3 3、試坑滲水試驗、試坑滲水試驗 是在地表挖試坑注水，在坑底保持一定水層厚度，使水在地下是在地表挖試坑注水，在坑底保持一定水層厚度，使水在地下水面以上的干土層中穩(wěn)定下滲，根據單位時間內試坑的穩(wěn)定耗水量水面以上的干土層中穩(wěn)定下滲，根據單位時間內試坑的穩(wěn)定耗水量測算土層滲透系數的野外水文地質試驗方法。在確定渠道、水庫、測算土層滲透系數的野外水文地質試驗方法。在確定渠道、水庫、灌區(qū)的滲漏水量時，多采用此法測定干燥土層的滲透系數。灌區(qū)的滲漏水量時，多采用此法測定干燥土層的滲透系數。 水文地質試驗方

8、法的適用條件 在地下水埋深較大，不能滿足抽水試驗的條件下，可采用注水試驗近似代替抽水試驗； 滲水試驗僅適用于淺部土層滲透系數的求取。 不同試驗方法取得參數的差異性分析注水試驗求取的水文地質參數一般比抽水試驗取得的參數偏小1/51/3.四、抽水試驗的基本方法四、抽水試驗的基本方法（一）抽水試驗（一）抽水試驗 的目的的目的驗證水文地質條件驗證水文地質條件求取水文地質參數求取水文地質參數 揭露系統(tǒng)邊界條件揭露系統(tǒng)邊界條件 評價地下水允許開采量評價地下水允許開采量 查明主要來水方向查明主要來水方向 提供供排結合方案提供供排結合方案 查明地下水開采對環(huán)境的影響查明地下水開采對環(huán)境的影響 根據地下水有無壓

9、力，水井分為無壓井和承壓井。當水井布置在根據地下水有無壓力，水井分為無壓井和承壓井。當水井布置在具有潛水自由面的含水層中時具有潛水自由面的含水層中時, ,稱為稱為無壓井無壓井；當水井布置在承壓含水；當水井布置在承壓含水層中時稱為層中時稱為承壓井承壓井。 當水井底部達到不透水層時稱為當水井底部達到不透水層時稱為完整井完整井，否則稱為，否則稱為非完整井非完整井。 在巨厚的巖溶含水層中在巨厚的巖溶含水層中, ,應該根據巖溶發(fā)育深度確定合理的有效含水應該根據巖溶發(fā)育深度確定合理的有效含水帶厚度。帶厚度。無壓完整井抽水試驗無壓完整井抽水試驗 無壓非完整井抽水試驗無壓非完整井抽水試驗 ( (二二) ) 試

10、驗水井分類試驗水井分類單孔單孔抽水抽水 井群井群干擾干擾孔抽孔抽水水 沒有觀測孔而只有一個抽水孔的抽水試驗。用于概略求沒有觀測孔而只有一個抽水孔的抽水試驗。用于概略求取含水層的是文地質參數。由于它只能用經驗公式及試算法取含水層的是文地質參數。由于它只能用經驗公式及試算法求影響半徑，故測定的滲透系數精度較差。一般用于水文地求影響半徑，故測定的滲透系數精度較差。一般用于水文地質調查的初步階段，常用來了解和對比不同地段含水層的透質調查的初步階段，常用來了解和對比不同地段含水層的透水性和富水性。在鉆探成本較高的基巖地區(qū)，僅需實際測定水性和富水性。在鉆探成本較高的基巖地區(qū)，僅需實際測定單孔涌水量時也采用

11、單孔抽水。單孔涌水量時也采用單孔抽水。 也稱孔群抽水，即二個或二個以上抽水孔同時抽水，各孔也稱孔群抽水，即二個或二個以上抽水孔同時抽水，各孔的水位和流量有明顯的相互影響，故稱干擾孔抽水。在擬作井的水位和流量有明顯的相互影響，故稱干擾孔抽水。在擬作井群供水或井群降低地下水位的地段和復雜的巖溶礦區(qū)使用。它群供水或井群降低地下水位的地段和復雜的巖溶礦區(qū)使用。它的目的不僅為了求參，主要是依靠形成大型降落漏斗，充分暴的目的不僅為了求參，主要是依靠形成大型降落漏斗，充分暴露水文地質問題，取得孔群的總涌水量或井群降漏斗中水位降露水文地質問題，取得孔群的總涌水量或井群降漏斗中水位降深值的資料，測定水流的主要補

12、給、排泄方向和預測涌水量等。深值的資料，測定水流的主要補給、排泄方向和預測涌水量等。 多孔多孔抽水抽水 是由一個抽水孔和若干個觀測孔組成的抽水試驗。它能是由一個抽水孔和若干個觀測孔組成的抽水試驗。它能比較精確地測定比較精確地測定T T、S S值、影響半徑和下降漏斗形狀，還能確值、影響半徑和下降漏斗形狀，還能確定含水層間的水力聯系。多孔抽水時觀測孔一般以抽水孔為定含水層間的水力聯系。多孔抽水時觀測孔一般以抽水孔為中心呈放射線排列或十字形排列。中心呈放射線排列或十字形排列。 （三）抽水試驗的種類（三）抽水試驗的種類試驗性試驗性開采抽開采抽水試驗水試驗 是模擬未來開采方案而進行的抽水試驗；一般是模擬

13、未來開采方案而進行的抽水試驗；一般在地下水天然補給量不很充沛或補給量不易查清，在地下水天然補給量不很充沛或補給量不易查清，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問題，宜進行試驗的水源地，為充分暴露水文地質問題，宜進行試驗性開采抽水試驗，并用鉆孔實際出水量作為評價地性開采抽水試驗，并用鉆孔實際出水量作為評價地下水可開采量的依據。下水可開采量的依據。 混合混合抽水抽水 是從兩個或更多含水層同時抽水。一次混合是從兩個或更多含水層同時抽水。一次混合抽水只能得到各含水層的平均滲透系數。抽水只能得到各含水層的平均滲透系數。1 1

14、、穩(wěn)定流抽水、穩(wěn)定流抽水 2 2、非穩(wěn)定流抽水、非穩(wěn)定流抽水 在一定持續(xù)的時間內流量和水位同時相對穩(wěn)定（即不超過一定的允許波在一定持續(xù)的時間內流量和水位同時相對穩(wěn)定（即不超過一定的允許波動范圍），可進行動范圍），可進行1313個落程的抽水。抽水試驗前應測量靜止水位，抽水結個落程的抽水。抽水試驗前應測量靜止水位，抽水結束后應測量恢復水位。穩(wěn)定流抽水試驗主要用于計算含水層的滲透系數。分束后應測量恢復水位。穩(wěn)定流抽水試驗主要用于計算含水層的滲透系數。分單井（因水躍，單井（因水躍，k k值偏小）和有觀測孔的試驗。不足之處在于：試驗時間長值偏?。┖陀杏^測孔的試驗。不足之處在于：試驗時間長, ,取得的參數

15、少。取得的參數少。 是在抽水鉆孔中僅保持水量穩(wěn)定并使水位不斷改變，或僅保持水位穩(wěn)是在抽水鉆孔中僅保持水量穩(wěn)定并使水位不斷改變，或僅保持水位穩(wěn)定使水量不斷改變的抽水試驗。非穩(wěn)定抽水試驗的目的是用人工控制的方定使水量不斷改變的抽水試驗。非穩(wěn)定抽水試驗的目的是用人工控制的方法，使鉆孔周圍含水層中發(fā)生地下水的非穩(wěn)定運動，通過測定水位隨時間法，使鉆孔周圍含水層中發(fā)生地下水的非穩(wěn)定運動，通過測定水位隨時間的變化過程（或水量隨時間的變化過程），來測求含水層中地下水在非穩(wěn)的變化過程（或水量隨時間的變化過程），來測求含水層中地下水在非穩(wěn)定運動時的水文地質參數。通過非穩(wěn)定抽水試驗可以測求含水層的導水系定運動時的水

16、文地質參數。通過非穩(wěn)定抽水試驗可以測求含水層的導水系數（數（T T）、壓力傳導系數（）、壓力傳導系數（a a）、滲透系數（）、滲透系數（K K），及給水度（），及給水度（）或釋水系）或釋水系數（數（S S）。具有時間短（但有越流補給和隔水邊界時稍長），參數多，可以）。具有時間短（但有越流補給和隔水邊界時稍長），參數多，可以預測水位變化的特點。預測水位變化的特點。 （四）抽水試驗的方法（四）抽水試驗的方法深井潛水泵 需掌握深井潛水泵的水泵部分、電機部分、進水部分和密封裝置四部分長軸深井泵 需掌握深井水泵的泵體部分、輸水管部分、傳動裝置部分 。特點：需電源、水源清潔，大小水量不限，但降深間距不易拉

17、開 五、抽水試驗設備及試五、抽水試驗設備及試驗安裝驗安裝1 1、深井泵抽水試驗、深井泵抽水試驗深井泵抽水試深井泵抽水試驗安裝驗安裝 深井泵抽水過去主要使用長軸泵，近年較多地采用深井潛水泵抽水。深井潛水泵下入深度沒有多少要求，根據水泵的揚程和水位的降神進行調整。長軸泵降深 長軸泵降深通過地面上的調節(jié)螺帽調節(jié)長軸的上下移動，從而達到調整泵葉輪進水間隙，實現不同出水量，達到不同的降深潛水泵降深 潛水泵電機與泵均在井內，不能進行調整。要實現不同的降深和水量，最有效的就是更換不同揚程和出水量的深潛水泵來實現深井泵抽水的優(yōu)缺點深井泵抽水的優(yōu)缺點 水位、水量能在較短的時間穩(wěn)定 抽水成本較空壓機低 可實現高揚

18、程的抽水試驗 利于定流量的非穩(wěn)定流抽水 不適應泥砂含量較重的抽水試驗，已造成葉輪、長軸、橡膠軸承等的磨損，可造成電機及其它部位的損壞。 在野外施工中，因缺電需另備發(fā)電機組?？諌簷C抽水的原理空壓機抽水的原理 抽水時，空壓機將壓縮空氣通過風管送入井中，通過混合器與水混合成水氣混合物，揚水管內的水氣混合物相對密度較輕，揚水管外（地層）水柱產生壓力差，不斷進入管內，管內的水氣混合物又被新形成的水氣混合物向上推，形成氣舉排出井口。2 2、空壓機抽水試驗、空壓機抽水試驗 安裝方法分為同心式和并列式兩種。 選擇空壓機類型時要考慮井深、井徑及其他水文地質條件，空壓機通常用9/7、6/7。通常通過通風管的沉沒比

19、、沉沒深度及空氣消耗量和空氣壓力來確定。 1、沉沒比 風管在動水位以下的浸沒深度與混合器至出水口長度之比（a） a= 沉沒比一般不小于5060%，沉沒比愈大，水汽混合與抽水效果愈好。但要考慮空壓機的壓力。 2、風管下入深度 風管下入靜水位以下深度 H= 式中： H-風管沉沒靜水位以下深度（m） p-壓風管路損失(一般為0.050.08mpa) r1-水的相對密度%100hHH1100)(rpp空壓機抽水的優(yōu)缺點空壓機抽水的優(yōu)缺點 可根據靜水位設定抽水深度可根據靜水位設定抽水深度 抽水孔徑適應范圍大抽水孔徑適應范圍大 可在含泥、沙較多的地下水中進行抽水可在含泥、沙較多的地下水中進行抽水 可隨地下

20、水的涌水量變化而變化可隨地下水的涌水量變化而變化 抽水成本高抽水成本高 噪聲較大噪聲較大 不利于定流量的非穩(wěn)定流抽水不利于定流量的非穩(wěn)定流抽水 第二部分第二部分 抽水試驗理論及資料整理抽水試驗理論及資料整理一、抽水試驗相關理論（一）裘布依穩(wěn)定流理論（一）裘布依穩(wěn)定流理論基本假設：含水層均質、等厚、無限、各向同性。實驗條件：室內沙層，“島狀含水層”潛水井：潛水井：wWWrRSSHKQlglg)2(366. 10wwrRKMSQlglg73. 2承壓井：承壓井：2 2、水文地質參數計算、水文地質參數計算 用裘布依公式和影響半徑的經驗公式聯立求解用裘布依公式和影響半徑的經驗公式聯立求解, ,通常使用

21、試算法（逼近法）即可得到通常使用試算法（逼近法）即可得到k k、R R1 1、流量基本計算公式、流量基本計算公式 由于在過水斷面處的水力坡度并非恒值，靠近井的四周誤差較由于在過水斷面處的水力坡度并非恒值，靠近井的四周誤差較大大,k,k值一般偏小。但對于離井外有相當距離處，其誤差是很小的值一般偏小。但對于離井外有相當距離處，其誤差是很小的 。為。為降水影響半徑范圍內的平均滲透系數降水影響半徑范圍內的平均滲透系數 。裘布依公式中滲透系數裘布依公式中滲透系數K K及影響半徑及影響半徑R R經驗公式經驗公式rRSSHQKwwlg)2(732. 0rRMSQKWlg366. 0KHSRw2KSR10潛水

22、潛水承壓水承壓水計算方法，根據含水層的性質分別選擇計算模型。首先給定一個任意小的值 ，作為確定計算精度的約束值，然后任意給出一個假定的影響半徑 ，代入公式中計算出 ，再將計算出的 帶入式中計算出 ，.,。如處反復計算，直到滿足 為止，此時的 和 就是計算得最終結果。0R1K1K1RnnKK11nK1nR曲線類型判斷及系數求解（曲度法）曲線類型判斷及系數求解（曲度法） 若若 n1n1，為反常型，為反常型 n n1 1，為直線型，為直線型 1 1n n2 2，為指數型，為指數型 n n2,2,為拋物線型為拋物線型 n n2 2，為對數型，為對數型若只有兩次降深資料，只能用曲度法判定若只有兩次降深資

23、料，只能用曲度法判定用圖解法和最小二乘法用圖解法和最小二乘法類型判斷類型判斷求解系數求解系數)(sfQ 1212lglglglgQQssn,1212QQss( (坐標圖解判斷或根據曲率判斷坐標圖解判斷或根據曲率判斷, ,推算最大推算最大Q Q值一般值一般1.5-21.5-2倍倍) )直線方程：直線方程： （承壓水）（承壓水） (2)(2)冪函數曲線：冪函數曲線： （滲透好但補給差的地區(qū)）（滲透好但補給差的地區(qū)）拋物線方程：拋物線方程： （補給條件好水量大的地區(qū)）（補給條件好水量大的地區(qū)）對數曲線：對數曲線： （相對隔離補給差的地區(qū)）（相對隔離補給差的地區(qū)）反常型反常型( (抽水錯誤或條件變化抽

24、水錯誤或條件變化, ,不能用于計算不能用于計算) )3 3、 推求最大涌水量推求最大涌水量Q Qmaxmax用抽水試驗所作用抽水試驗所作Q-SQ-S曲線的經驗方程曲線的經驗方程SqQbSaQSBaQlgmsnQ 4 4、裘布依理論不合理性的幾點討論、裘布依理論不合理性的幾點討論（1 1）基本假設與自然界實際條件差別較大）基本假設與自然界實際條件差別較大。 地質體是非均勻的，很難完全滿足基本假設。推導前提與結論相矛盾。前提：無垂直方向的滲入補給及越流補給；無側向補給；原始水面水平；含水層及地下水不可壓縮等。結論：各斷面流量非常量也不等于抽水井的涌水量；R并非定值。（2 2）地下水的運動是變化的，

25、穩(wěn)定只是暫時和相對的）地下水的運動是變化的，穩(wěn)定只是暫時和相對的 潛水含水層中抽水是逐漸疏干含水層的過程，承壓含水層中抽水來源于彈性儲量的補給（釋放）。抽水影響范圍內水位是不斷下降的，直到抽水影響擴大到補給邊界，井的水量完全來自邊界的補給所保證時為止。穩(wěn)定流理論只是非穩(wěn)定流理論在抽水很長時間以后達到的一個特例。（3 3）裘布依公式的不合理性）裘布依公式的不合理性 公式認為井涌水量的大小與井徑的關系不大，但實際中發(fā)現，在含水層滲透系數大于1的條件下，隨著井徑的加大，井涌水量成倍地增加，并且根據大口井徑抽水試驗的結果計算的滲透系數、單位涌水量比小口徑井抽水試驗成果計算的參數大得多。 因此，在礦區(qū)水

26、文地質勘探中，采用小口徑鉆孔進行抽水試驗，利用試驗結果評價巖層的富水性以及求取的水文地質參數，得出的結果是錯誤的。（4 4）不能確定）不能確定Sa（5 5）“井損井損”與與“水躍水躍”問題討論問題討論 實際抽水試驗中，井筒中的水位與井壁含水層的水位是不一致，這個差值h由兩大部分組成，一是井損，二是水躍。 水躍是受過水斷面影響而出現的差值。井損是由于井中濾水管及其填礫造成的。 因此，采用單孔抽水試驗從試驗中測得的水位實際上僅是一個近似水位，求得的水文地質參數是偏小的。解決該問題的方法是采用帶觀測孔的抽水試驗。 （二）非穩(wěn)定流理論（二）非穩(wěn)定流理論( (泰斯泰斯TheisTheis) )理論理論

27、1 1、基本觀點：認為非均質是含水介質的基本屬性，地、基本觀點：認為非均質是含水介質的基本屬性，地下水的運動不穩(wěn)定是絕對的，穩(wěn)定是有條件的、相對的。下水的運動不穩(wěn)定是絕對的，穩(wěn)定是有條件的、相對的。2、滲流基本理論xTHxyTHysHtwx yttH x y thx yx yttTHnq x y tx yttH x y th x y tx yttxy ;,;( , , )( , );( , );( , , );( , );( , , )( , , );( , );0002010)(4wuWTQSTtSru42W(u)-W(u)-井函數井函數 u-u-參變量參變量 雅可布雅可布、漢圖什漢圖什 、

28、博爾頓博爾頓和和紐曼紐曼在此基礎上進行了發(fā)展。在此基礎上進行了發(fā)展。對于地下水的承壓運動，滲流偏微分方程經離散后，對于滲流場中任一點的水位降深，由下式給出： 模擬抽水試驗流場過程模擬抽水試驗流場過程正演求參正演求參利用抽水試驗資料求取參數利用抽水試驗資料求取參數反演求參反演求參標準曲線對比法(雙對數W(u)-1/u配線法)：tS 2 rstrs2直線圖解法：tslgrslg2lgrts水位恢復法：1tts3、水文地質參數的求取方法（3 3）非穩(wěn)定流抽水試驗的基本規(guī)律）非穩(wěn)定流抽水試驗的基本規(guī)律水位：水位：t t一定，一定，r r越近，越近，s s越大；反越大；反之之s s越小。越小。r r一定

29、，一定，t t越大，越大，s s越大。越大。隨著抽水時間愈長，水位隨著抽水時間愈長，水位降速愈來愈小，表現為曲降速愈來愈小，表現為曲線隨時間逐漸變平緩。最線隨時間逐漸變平緩。最后趨于穩(wěn)定。后趨于穩(wěn)定。水量：水量：r r越近，水力坡度越大，水越近，水力坡度越大，水量也越大，非常量。量也越大，非常量。通過任一斷面的流量都小通過任一斷面的流量都小于井的涌水量。于井的涌水量。 （一）（一）抽水試驗方法的適用勘查階段抽水試驗方法的適用勘查階段 在基本查明水源地水文地質條件在基本查明水源地水文地質條件, ,初步掌握地下水補、逕、初步掌握地下水補、逕、排規(guī)律以及富水性情況下進行鉆孔布設；排規(guī)律以及富水性情況

30、下進行鉆孔布設； 一般詳查以下階段都采用單孔抽水試驗一般詳查以下階段都采用單孔抽水試驗, ,抽水孔應該布置在抽水孔應該布置在徑流排泄區(qū)及強富水地段；徑流排泄區(qū)及強富水地段； 多孔或孔群抽水試驗一般在水源地勘探階段使用，由于成多孔或孔群抽水試驗一般在水源地勘探階段使用，由于成本較高，主孔應該布置在有代表性的典型地段；根據水源本較高，主孔應該布置在有代表性的典型地段；根據水源地規(guī)模及復雜程度確定孔組數量。地規(guī)模及復雜程度確定孔組數量。二、非穩(wěn)定流抽水試驗二、非穩(wěn)定流抽水試驗 （二）多（群）孔試驗組布設的原則 主副孔布置：主孔口徑滿足安設大泵以發(fā)揮單井最大出水效能；為避免三維流及水躍一般應設計副孔作

31、觀測孔； 觀測孔：布置一般呈放射狀或十字形，以了解降落漏斗的發(fā)展形態(tài)和不同方向透水性，計算礦塵及含水層參數，充分揭露邊界條件及地下水補、排方向為原則；各觀測孔應在對數數軸上呈均勻分布； 鉆孔深度：應大于疏干深度和揭露強含水帶（完整或非完整），預留沉砂段。觀測孔深度一般要求與抽水孔大致相同，按測孔施工。 抽水井及觀測孔的設計，主要有三方面的內容：抽水井及觀測孔的設計，主要有三方面的內容： 一是確定一是確定井位井位；二是；二是 井結構設計井結構設計；三是確定；三是確定井的施工工藝井的施工工藝。 在合理的選擇好孔位后，水井的出水量與井的結構設計和成井工藝在合理的選擇好孔位后，水井的出水量與井的結構設

32、計和成井工藝有很大的關系。結構設計不合理，施工工藝有漏洞，都有可能達不到目有很大的關系。結構設計不合理，施工工藝有漏洞，都有可能達不到目的，甚至成為廢井。因此應對水井的結構進行科學的設計，保證過濾器的，甚至成為廢井。因此應對水井的結構進行科學的設計，保證過濾器有足夠的過水能力；在施工過程盡量少堵塞或不堵塞含水層，不影響水有足夠的過水能力；在施工過程盡量少堵塞或不堵塞含水層，不影響水井過濾器周圍含水層的過水能力。井過濾器周圍含水層的過水能力。 單孔抽水試驗鉆孔的機構設計，原則上抽水試驗段的井徑應滿足抽單孔抽水試驗鉆孔的機構設計，原則上抽水試驗段的井徑應滿足抽水設別的下入。水設別的下入。 甕福磷化

33、基地丁家寨水源地十字形排列的多孔抽水試驗現場甕福磷化基地丁家寨水源地十字形排列的多孔抽水試驗現場抽水試驗孔組：抽水試驗的主孔是試驗孔組的核心，主孔應布置在地下水的主徑流帶上，并在施工主孔前，應先施工副孔，一是避免主孔的失誤，二是利用副孔在試驗中觀測試驗中心的水位，避免抽水孔中出現的“水躍”。主控應按照大口徑成井的結構設計和施工，保證出水量足夠大，充分揭露試驗場中的隱蔽的水文地質問題。觀測孔原則上應與主孔深度一致，并按垂直河平行地下水流向布置觀測線，每條向上觀測孔的分布應在對數曲線上呈均勻分布。并且最近的孔位距抽水主井壁應大于50m。 （三）多（群孔）抽水試驗的階段劃分： 第一階段試驗性抽水（目

34、的為檢驗設備、人員、組織的合理性和有效性） 第二階段初始流場測量（了解試驗的初始條件，建立個觀測點天然條件下的動態(tài)趨勢方程） 第三階段正式抽水試驗（實驗的核心，并將資料分析和研究貫穿于全過程） 第四階段恢復流場測量 第五階段資料綜合分析和成果編制。a除單孔抽水試驗外，均應編制抽水試驗設計任務書； b測量抽水孔及觀測孔深度，如發(fā)現沉淀管內有沉砂應清洗干凈； c.為防止抽出水的回滲，在預計抽水影響范圍內的排水溝必須采取防滲措施。d、環(huán)境調查。查明試驗前實驗場中的化境條件。對特殊地段布設觀測點。 （四）抽水試驗前的準備工作（四）抽水試驗前的準備工作 1、鉆孔涌水量應保持常量（或階梯流量），其變化幅度

35、不大于3。 2、抽水延續(xù)時間除多孔一般要求10天、群 孔 干擾抽水要求15天外，并可結合最遠觀測孔水位下降與時間關系曲線S(或h2)lgt來確定。 a當S(或h2)lgt曲線至拐點后出現平緩段，并可以推出最大水位降深時，抽水方可結束； 注：在承壓含水層中抽水，采用Slg t曲線，在潛水含水層中抽水采用h2-lgt曲線。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h2H2-h2。 b當S(或h2)-lg t曲線沒有拐點或出現幾個拐點，則延續(xù)時間宜根據試驗的目的確定。（五）非穩(wěn)定流抽水試驗觀測技術要求（五）非穩(wěn)定流抽水試驗觀測技術要求 3 觀測頻率及精度應符合下列要求：

36、a水位觀測宜按第05、1、15、2、25、3、35、4、5、6、7、8、10、12、15、20、25、30、40、50、60、75、90、105、120分鐘進行觀測，以后每隔30分鐘觀測一次，其余觀測項目及精度要求可參照穩(wěn)定流抽水試驗要求進行; b抽水孔與觀測孔水位必須同步觀測； c抽水結束后，或試驗期間因故中斷抽水時，應觀測恢復水位，觀測頻率應與抽水時一致，水位應恢復到接近抽水前的靜止水位。 群孔干擾抽水試驗群孔干擾抽水試驗除按除按非穩(wěn)定流抽水要求進行外，還應滿足非穩(wěn)定流抽水要求進行外，還應滿足下列要求：下列要求： a a干擾孔之間的距離，應保證一孔干擾孔之間的距離，應保證一孔抽水，使另一孔

37、產生一定的水位削減；抽水，使另一孔產生一定的水位削減； b b水位降深次數應根據設計目的而水位降深次數應根據設計目的而定，一般應盡抽水設備能力做一次最定，一般應盡抽水設備能力做一次最大降深；大降深； c c各干擾孔過濾器的規(guī)格和安裝深各干擾孔過濾器的規(guī)格和安裝深度應盡量相同；度應盡量相同； d d各抽水孔抽水起、止時間應該相各抽水孔抽水起、止時間應該相同；同； e e試驗過程中，宜同時對泉和可能試驗過程中，宜同時對泉和可能受影響的地表水點進行水位、流量和受影響的地表水點進行水位、流量和水溫的觀測。水溫的觀測。 試驗性開采抽水試驗性開采抽水試驗試驗除除按群孔干擾抽水要求進按群孔干擾抽水要求進行外

38、（作過群孔干擾抽水則行外（作過群孔干擾抽水則可以不再進行此項目），還可以不再進行此項目），還應滿足下列要求：應滿足下列要求： a a抽水試驗一般在枯水期進抽水試驗一般在枯水期進行；行； b b抽水鉆孔總涌水量盡量接抽水鉆孔總涌水量盡量接近設計需水量；近設計需水量； c c水位下降漏斗中心水位穩(wěn)水位下降漏斗中心水位穩(wěn)定時間不宜少于一個月；定時間不宜少于一個月； d d若水位不能達到穩(wěn)定，應若水位不能達到穩(wěn)定，應及時調節(jié)總涌水量，使其達及時調節(jié)總涌水量，使其達到穩(wěn)定。到穩(wěn)定。 ( (六六) )群孔干擾抽水及試驗性開采抽水試驗群孔干擾抽水及試驗性開采抽水試驗 1、試驗期間，對原始資料應及時進行整理，

39、編制各類歷時曲線，并進行綜合研究，發(fā)現問題，及時查找原因，對錯誤進行更正。 現場編制曲線圖包括： 四、抽水試驗資料整理四、抽水試驗資料整理)(tfS tSlglgtSlg 2、試驗結束后： 抽水試驗應提交抽水孔和觀測孔平面位置圖(以水文地質圖為底圖)、勘查區(qū)初始水位等水位線、地下水水位下降漏斗平面圖、剖面圖、水位下降漏斗發(fā)展趨勢圖(編制等水位線圖系列)、水位下降漏斗剖面圖、水位恢復后的等水位線圖、觀測孔的St、Slg t曲線、各抽水孔單孔流量和孔組總流量過程曲線等。 3、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。 五、抽水試驗資料應用五、抽水試驗資料應用

40、（一）根據單對數曲線形狀判斷邊界條件（一）根據單對數曲線形狀判斷邊界條件無限邊界無限邊界一個直線隔水邊界一個直線隔水邊界一個直線補給邊界一個直線補給邊界（二）抽水試驗反演求參方法及應用（二）抽水試驗反演求參方法及應用1 1、雙對數配線法雙對數配線法優(yōu)點：優(yōu)點：實測數據越多，愈利于擬合，資料應用充分；實測數據越多，愈利于擬合，資料應用充分；少數有誤差的點一般是觀測問題，可以舍去；少數有誤差的點一般是觀測問題，可以舍去； 重合程度反映了水文地質條件及抽水試驗條件是否滿足重合程度反映了水文地質條件及抽水試驗條件是否滿足泰斯公式的推導前提。泰斯公式的推導前提。應用：用曲線較陡的部分利于擬合，即初期資料

41、曲線應用：用曲線較陡的部分利于擬合，即初期資料曲線 tS 2 rstrs2tlgslgTQ4lg)(lguWu1lgar4lg2),(08. 0DruWSQTa),(08. 0DruWSQTyyurTt142Ta MTK aurTt142*利用抽水初期資料配線（雙對數lgslgt）法求參利用抽水后期資料優(yōu)點優(yōu)點：作圖與計算相對作圖與計算相對較繁；較繁； 檢驗條件是否滿檢驗條件是否滿足泰斯公式。足泰斯公式。 應用應用：用短時間抽水和較用短時間抽水和較長時間抽水資料均可。長時間抽水資料均可。觀測孔距離抽水孔近的觀測孔距離抽水孔近的資料曲線資料曲線 2、直線（單對數）法反演求參iQT183. 022

42、5. 2rTttTa MTK tlgS優(yōu)點：優(yōu)點：作圖與計算相對作圖與計算相對簡便；簡便； 便于確定直線段，便于確定直線段，一般情況都十分直觀；一般情況都十分直觀； 檢驗條件是否滿檢驗條件是否滿足泰斯公式。足泰斯公式。應用應用：用：用抽水時間較長的抽水時間較長的和距離抽水孔近的資和距離抽水孔近的資料曲線料曲線 3 3、水位恢復法、水位恢復法（ ）優(yōu)點：優(yōu)點：避免了流量不穩(wěn)避免了流量不穩(wěn)定和復雜的水力條件定和復雜的水力條件應用：應用：有兩點法、選擇有兩點法、選擇法和直線法，建議用法和直線法，建議用恢復水位的恢復水位的中、后期中、后期資料資料的直線段資料的直線段資料tts-1+ （三）地下水系統(tǒng)仿

43、真模型建立及正演求參（三）地下水系統(tǒng)仿真模型建立及正演求參剖剖 分分 數數 據據 表表對實驗區(qū)按照有限差分計算的要求進行空間離散（剖分）。 根據勘探和試驗成果資料綜合分析，將計算區(qū)分為n個參數區(qū),并初步賦予各參數區(qū)相逢應的水文地質參數。 水源地水文地質參數一覽表水源地水文地質參數一覽表 數值模型識別建立流程 選擇試驗區(qū)內有代表性的觀測孔，運行數學模型，進的檢驗，在模擬檢驗中不斷調整參數分區(qū)和參數，最終使得各觀測孔水位下降與試驗中的實際歷史曲線趨勢一致。從而建立實驗區(qū)地下水系統(tǒng)的數學真模型。并得到實驗區(qū)的參數分區(qū)和個分區(qū)水文地質參數。輸 入 N.M.K.t.a.Q（ P）打 印 Q（ P）FOR

44、 E=0 TO T STEP30 FOR i=1TO MFOR J=1TO N讀 入 Rij,計 算 單 井 對 i點 影響 降 深 ， 疊 加 各 井 對 i點的 累 加 影 響 水 位 降NEXT JNEXT I時 段 輸 出NEXT EEND5 LPRINT “礦區(qū)疏干井群干擾計算”6 LPRINT “-”10 INPUT “N=?”; N13 INPUT “M=?”; M15 INPUT “t=?”; T20 INPUT “k=?”; K30 INPUT “a=?”; A35 DIM Q(N),S(M),H(M),Z(M)40 FOR P=1 TO N45 INPUT “q(”;P;

45、“)=?”; Q(p)50 LPRINT “Q(”;P; “)=?”; Q(p)56 LPRINT “-”57 LPRINT60 FOR L=1 TO M62 INPUT “H(”;L; “)=?”;H(L)64 NEXT L66 T1=070 FOR E=0 TO T STEP 3080 T1=T1+3082 LPRINT “ 第”;T1; “ 天”83 LPRINT “-”85 LPRINT90 FOR I=1 TO M95 D=0: S(I)=0100 FOR J=1 TO N105 READ R110 U=Q(J)*LN(2.25*A*/R2)120 IF U0 THEN GOTO 1

46、50130 U=0150 G=U/(2*3.1416*K)200 D=D+U230 NEXT G240 S(I)=H(I)-SQR(H(I)2-D)250 NEXT I260 FOR W=1 TO M270 LPRINT USING“#.#”; “S(”;W; “)=?”; S(W)275 S(W)=0280 NEXT W285 FOR K=1 TO M290 Z(K)=H(K)-S(K)300 LPRINT USING“#.#”; “Z(”;K; “)=?”; Z(K);310 NEXT K320 RESTORE330 LPRINT “-”340 LPRINT 350 NEXT E400 E

47、ND500 DATA抽水試驗流場編制綜合圖表編制五、抽水試驗實例五、抽水試驗實例實例一：甕安縣丁家寨水源地初勘實例一：甕安縣丁家寨水源地初勘貴州省甕福磷化基地丁家寨水源地供水水文地質初勘在丁家寨背斜核部23ls含水層中地下水富集的西坡地段布置了一組多孔抽水試驗。力求通過本次多孔抽水試驗解決下列問題： (一)為評價地下水資源提供確切的水文地質計算參數。 (二)了解23ls主要含水層的富水性、含水均勻程度，以及抽水的降落漏斗形態(tài)和影響半徑。 (三)確定斷裂破碎帶的導水性，F1斷層兩盤23ls含水層之間以及地下水與地表水之間的水力聯系。 （四)揭示可能的透水或隔水邊界。 （五)暴露由于抽水而可能引起

48、的不良工程地質問題。 A甕福磷化基地丁家寨甕福磷化基地丁家寨根據初勘設計，本組多孔抽水試驗孔組由DZKI(主井)、ZK22(付孔)、觀1、觀2、觀3、觀4、觀5、觀6、觀?、觀8、觀9、觀10、觀11組成，呈“十”字型分布，分別垂直和平行地下水流向，每條觀測線上布56個觀測孔。 試驗方法及情況簡述試驗方法及情況簡述 采用采用120120千瓦可移動式發(fā)電千瓦可移動式發(fā)電機組作為動力機組作為動力(50(50千瓦機組千瓦機組作為備用作為備用) )。用用10JDl40X1210JDl40X12型深井泵抽水。型深井泵抽水。主井出水量和觀測泉點流量主井出水量和觀測泉點流量采用三角堰觀測，讀數精確采用三角堰

49、觀測，讀數精確到毫米；主井動水位采用到毫米；主井動水位采用DSHDSH一一3 3型力式液位自計儀測型力式液位自計儀測量，付孔和觀測孔動水位采量，付孔和觀測孔動水位采用電測水位計測量，各孔動用電測水位計測量，各孔動水位測量要求精確到厘米。水位測量要求精確到厘米。各觀測點時間統(tǒng)一以主井使各觀測點時間統(tǒng)一以主井使用的力式液位自計儀打出的用的力式液位自計儀打出的北京時間為準，觀測間隔與北京時間為準，觀測間隔與主井同步。主井同步。 抽水試驗期間，每日的觀測抽水試驗期間，每日的觀測數據均及時進行整理，同時數據均及時進行整理，同時繪制出繪制出Q Q、S S歷時曲線，歷時曲線，S S一一1gt1gt曲線，曲線

50、，IgSIgS一一1gt1gt曲線以曲線以及等水壓線。以便在抽水同及等水壓線。以便在抽水同時，分析原始資料，指導抽時，分析原始資料，指導抽水試驗的順利進行。水試驗的順利進行。抽水主孔及觀測孔抽水主孔及觀測孔試驗情況簡述 本組多孔抽水試驗自1989年11月17日至12月16日24時，共歷時30天。進行了水位統(tǒng)測、放水試驗、試抽、第一次正式抽水、第二次正式抽水，并觀測了恢復水位。抽出總水量77906623米3。各次抽水試驗成果及技術參數見表一(1)、(2)、(3)、(4)。整個抽水過程比較順利，未出現不良工程地質問題。水文地質參數K計算成果表 表四試驗階段參數值主要成果 試驗孔組位于丁家寨背斜西翼

51、23ls白云巖含水層分布區(qū)，受控于F16壓性斷裂引起的局部承壓地帶。地下水類型為承壓水，水文地質參數的計算采用泰斯公式。付孔 和6個潛水觀測孔因為未達到承壓深度，不參與計算。階梯流量法計算階梯流量法計算T、S成果表成果表主要成果主要成果 利用各觀測孔第二次抽水歷時21900分的觀測資料，在S一1gt座標系中編制了降深(S)與時間(t)的單對數曲線圖。水力坡度水力坡度J J計算結果表計算結果表 表六表六 這次多孔抽水試驗，經過對各次抽水試驗資料的分析比較后，選出放水試驗及第一次、第二次正式抽水階段相對穩(wěn)定時段的Q、S值資料，見表七。這三個降次的Q=f(S)，q=f(S)曲線見圖3、4，根據曲度法

52、判別，曲度值1666，1n2，屬指數型。 主要成果質量評述質量評述 (一)本組第二次正式抽水歷時365小時，主井出水量誤差n=145，所取資料完整齊全，數據可靠，滿足了水文地質參數的計算要求，達到了設計和規(guī)范的要求。 (二)各項水文地質參數通過幾種方法進行了計算，并且通過“優(yōu)選程序”用PC1500微機進行了電算，幾種方法相互驗證，其結果較為接近。由電算進行了優(yōu)化處理，比手算更準確，故水文地質參數用電算結果。另外，階梯流量法考慮了整個抽水過程中的流量變化，資料利用充分，其結果也是較為準確的。 (三)影響半徑利用實測方法求得，并用理論公式進行了計算。但由于構成隔水層頂板的F16斷層面是傾斜的，各孔

53、水位又受深度的影響，該影響半徑值較實際的偏小。 (四)繪制Q=f(S)，q=f(S)曲線以及推算最大涌水量系利用放水、第一次、第二次抽水試驗相對穩(wěn)定階段的資料，用推出的Q、s相關關系式來計算的理論值與實測值誤差很小(小于27)，因此，推算出的最大涌水量可靠。 結論 (一)通過本組多孔抽水試驗，查明了背斜西翼2-3ls含水層在西坡一帶由于斷裂控制而含豐富的深部承壓水，q=201升秒米，由南西方向遠距離補給，到該地段沿F16破碎帶溢出，形成沼澤。 (二)本組多孔抽水試驗形成的降落漏斗形態(tài)嚴格受構造條件控制，呈長軸方向為NNESSW的扁豆體形，但不對稱，與構造線方向一致，短軸方向近東西向。水力坡度橫

54、向陡，縱向緩。說明縱向水力聯系好、傳遞能力強、水位變化反映快的南西方向是主要來水方向。(三)在整個抽水過程中，位于主斷層Fl下盤的觀11孔及S115泉未受到影響，根據對抽水試驗及水文地質條件分析，我們認為是由于抽水時間短，補給較強烈，而掩蓋了漏斗向東翼擴展，因此，未能揭露Fl的性質。 (四)這次多孔抽水試驗，受到西側P1l與南部的弱透水層這兩條隔水邊界影響，表明2-3ls含水層的富水性在平面上具有分帶性，但又相互聯系，其富水性差異較大。 (五)據各次恢復水位資料來看，水位恢復較快，說明補給充沛，徑流途徑遠，主孔位于主要的徑流方向上，按推算最大涌水量進行開采時水量有保證。 (六)抽水期間，在主孔

55、北東及東面隔水頂板(F16)上面的潛水皆有較小程度的下降，隨著時間的延長，潛水處于相對穩(wěn)定或非常緩慢的下降，說明在抽水降深未達潛水位或隔水頂板以下時，潛水對抽水的補給作用甚微。(七)主孔東側溪溝地表水對抽水無影響，西側溪溝流量由于沼澤溢出的水被疏干而減小，隨著抽水時間的延長，地表水可能會反補地下水。 (八)多孔抽水時，未出現任何不良工程地質問題，僅是西側沼津地帶的水漸漸被疏干。 實例二：牛場水源地多孔抽水試驗實例二：牛場水源地多孔抽水試驗 第一組多孔抽水試驗第一組多孔抽水試驗 為查明朵郎坪水文地質計算塊段的邊界條件，為評價地下水資源提供確切的水文地質計算參數，設計第一組多孔抽水試驗。 本組多孔抽水試驗按非穩(wěn)定流抽水試驗要求進行，采用10JDl4012型深井泵抽水，鉆孔出水量要保持常量，其變化幅度不大于3。 第二組多孔抽水試驗第二組多孔抽水試驗 為了進一步了解八路井附近牛場斷層帶的富水程度，為評價牛場斷層富水帶及牛場斷層下盤Plq+m含水巖組的地下水資源提供確切的水文地質