管井設(shè)計(jì)涌水量計(jì)算

1、樂享管井設(shè)計(jì)涌水量計(jì)算經(jīng)營教育樂享2012-12-1水文地質(zhì)參數(shù)索引a :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(dá)西公式中，水力坡度i=1時(shí)的滲透速度（表示地下水的運(yùn)動(dòng)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(jìn)水長度（m）,宜按過濾管長度的85%計(jì)算；N :過濾管進(jìn)水面層有效孔隙數(shù)，宜按過濾管面層孔隙率的50%計(jì)算；qn :單位出水量（m3/ （ d.m）;Qg :過濾管的進(jìn)水能力（m3/s）;Q :管

2、井出水量，單位m3/d ;Qi、Q2:抽水井穩(wěn)定流出水量，單位 m3/d ;主要針對(duì)潛水及承壓水穩(wěn)定流完整井的理論及經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(gè)Excel文件概括理論及經(jīng)驗(yàn)公式，可代入抽水試驗(yàn)值 分別計(jì)算管井單井出水量。Qn :單井實(shí)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、水位下降值的大小改變），表示井的補(bǔ)給能力；單位米（m）;Si、S2:觀測孔內(nèi)水位降深

3、，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）;Sn:相應(yīng)Qn時(shí)的最大水位降深，單位米（m）;T :導(dǎo)水系數(shù)，T二KM,單位m2/d ;Vg:允許過濾管進(jìn)水流速，單位 m/s，不得大于0.03m/s;Vj:允許井壁進(jìn)水流速，單位 m/s;目 錄1施工圖設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的資料2水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算 2.1影響半徑的計(jì)算潛水及承壓水利用抽水試驗(yàn)算出的影響半徑 資料不足時(shí)可采用經(jīng)驗(yàn)公式 當(dāng)無資料時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算 2.2滲透系數(shù)的計(jì)算利用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)資料計(jì)算滲透系數(shù) 當(dāng)無抽水試驗(yàn)資料時(shí)可根據(jù)下表估測 3管井的出水量計(jì)算 3.1理論公式適用于完整井潛水含水層 適用于

4、完整井承壓水含水層 3.2經(jīng)驗(yàn)公式4 井群布置及出水量計(jì)算 5洗井及出水量設(shè)計(jì)復(fù)核 5.1 洗井5.2出水量設(shè)計(jì)及復(fù)核參考文獻(xiàn)附件1 潛水穩(wěn)定流理論公式計(jì)算出水量 附件2潛水穩(wěn)定流經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出水量 附件3 承壓水穩(wěn)定流理論公式計(jì)算出水量 附件4承壓水穩(wěn)定流經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出水量管井設(shè)計(jì)及出水量計(jì)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(dá)23萬m3/d，最小100 m3/d。管 井井徑一般在 501000mm，

5、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(yùn)行和維護(hù)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(duì)提高出水量、 改善水質(zhì)及降低工程造價(jià)影響很大。 當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)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(yán)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(jì)前應(yīng)掌握的資料當(dāng)水源方案選用設(shè)計(jì)時(shí)，可利用計(jì)算的或相似地區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)對(duì)管井單井理論出水量進(jìn)行 計(jì)算。施工圖設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，包括水量和水質(zhì)，施工

6、圖應(yīng)達(dá)到B級(jí)精度，設(shè)計(jì)前應(yīng)校核水文地質(zhì)條件及參數(shù)的準(zhǔn)確性，在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)水文地質(zhì)參數(shù)應(yīng)采用野外實(shí)驗(yàn)和地下水動(dòng)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(jì)算2.1影響半徑的計(jì)算潛水及承壓水利用抽水試驗(yàn)算出的影響半徑(1)當(dāng)有一個(gè)觀測孔時(shí)，潛水影響半徑采用：lg R1.366K (H+ h) (H- h) S1lg r=+ lg rQ1y承壓水影響半徑采用：Sig r1 - S1lg r lg R =S- S1(2)當(dāng)有2個(gè)觀測孔時(shí)，潛水影響半徑采用：lg R承壓水影響半徑采用公式：S1(2H- S1) lg r2 - S2(2H - S2) lg r 1 =(S1- S2)(2H- S1- S2

7、)Ig_ S1 Ig r2 - S2lg r1R =S1- S2資料不足時(shí)可采用經(jīng)驗(yàn)公式1）潛水庫薩金公式：？?= 2SvHK2）承壓水集哈爾特公式:?= 10SvHK當(dāng)無資料時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算1）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(xì)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 10.0150030002）根據(jù)單位出水量和單位水位下

8、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=Sv/QSw(m)Q(L/(s.m)影響半徑R（ m）單位水位降低m/（L.s）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

9、石200500礫石50010003管井的出水量計(jì)算理論公式可根據(jù)水文地質(zhì)取得的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，精度差，適用于水源選擇、方案編制或初 步設(shè)計(jì)階段。經(jīng)驗(yàn)公式是抽水試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，能反映實(shí)際管井出水量。適用于施工圖設(shè) 計(jì)，確定井的型式、構(gòu)造、井?dāng)?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(jì)算穩(wěn)定流管井單井在不同水位下降的理論出水量。處于層流的非裂隙水，SH/2，遠(yuǎn)離水體或河流，公式可采用：?=1366K(H亠適用于完整井潛水含水層.R lg 7處于層流的非裂隙水，井距河邊水線 LV0.5R公式可采用：1.366K(H- h)(H+ h).2L lg T適用于完整井承壓水含水層當(dāng)為完整

10、井承壓水時(shí)，且水頭 h大于含水層厚度a，?=2.73aKSlg 7當(dāng)為完整井承壓水時(shí)，且水頭 h于含水層厚度a，.Rig 71.366K(2aH - a2 - h2) ?=3.2經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式是實(shí)際各種復(fù)雜因素的體現(xiàn)。通常需要地質(zhì)勘查提出抽水試驗(yàn)資料或利用近似地 區(qū)的抽水試驗(yàn)資料。經(jīng)驗(yàn)公式能夠全面的概括井的各種復(fù)雜因素這是理論公式所不及的。但抽 水試驗(yàn)井的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量接近設(shè)計(jì)井，否則應(yīng)進(jìn)行修正。用經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)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(jì) 水位降深時(shí)井的出水量，據(jù) QS曲線類型選擇計(jì)算公式。在有 2次以上抽水試驗(yàn)資料的基礎(chǔ) 上給出Q=f(S)的出水量與水位下

11、降關(guān)系曲線。觀察Q=f(S),有無直線關(guān)系。根據(jù)手冊(cè)第二版第三冊(cè)城鎮(zhèn)給水表3-23,通過確定Q與S之間的關(guān)系一一直線型、拋物線型、指數(shù)曲線型及對(duì) 數(shù)曲線型根據(jù)適用條件選擇對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算出水量注：a、b、m、n由抽水試驗(yàn)決定的參數(shù)。若無直線關(guān)系，則根據(jù)抽水試驗(yàn)資料轉(zhuǎn)化計(jì)算表格 (表3.1)，并按表中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后的圖形選擇 計(jì)算公式。表3.1抽水試驗(yàn)資料轉(zhuǎn)化抽水次數(shù)水位下降S(m)出水量Q (m3/d)So=S/Qq=Q/SlgSlgQ1SQiSoq 1lgS1g29Q2Soq 2lgS2lgQ2nQnSToq nlgStlgQt為提高計(jì)算的精度，經(jīng)驗(yàn)公式中的系數(shù)可采用均衡誤差法、最小二乘法計(jì)算，但

12、均需有3次以上的抽水試驗(yàn)資料。4井群布置及出水量計(jì)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直線井群；要避開有沖刷危險(xiǎn)的河岸段，井離河 岸保持一定的距離。在遠(yuǎn)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(dāng)有古河床時(shí)，宜沿古河床布置；大厚度含水層或多層含水層，且地下水補(bǔ)給充足時(shí)，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?倍計(jì)算，在個(gè)別情況下井群占地有限制時(shí)，可按相互干擾 使單井出水量減少20%30%進(jìn)行計(jì)算。出水量的計(jì)算采

13、用理論公式計(jì)算誤差較大，有條件最好用生產(chǎn)試驗(yàn)資料進(jìn)行校核。5洗井及出水量設(shè)計(jì)復(fù)核5.1 洗井下管填礫后必須及時(shí)洗井。其中含沙量抽水試驗(yàn)孔（包括勘探開采井），抽水開始后30min , 含沙量達(dá)到：粗砂層小于5萬分之一；中、細(xì)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(dāng)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(jì)及復(fù)核管井出水量應(yīng)小于過濾管的進(jìn)水能力。過濾管的進(jìn)水能力應(yīng)按下式確定：Qg = n nVg DgL允許井壁進(jìn)水流速復(fù)核：Q/ （ n DkL 三 VjVj VK/15當(dāng)?shù)叵滤哂懈g性和容易結(jié)垢時(shí)，允許過濾管進(jìn)水流速，應(yīng)按減少1/31/2后確定。參考文獻(xiàn)1. 室外給