非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的理論及資料整理

1、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的理論及資料整理,第一部分 抽水試驗(yàn)方法一、抽水試驗(yàn)的任務(wù)二、主要水文地質(zhì)參數(shù)三、常用的野外水文地質(zhì)試驗(yàn)方法四、抽水試驗(yàn)的基本方法五、抽水試驗(yàn)設(shè)備及驗(yàn)安裝第二部分 抽水試驗(yàn)理論及資料整理一、抽水試驗(yàn)的相關(guān)理論二、抽水試驗(yàn)三、資料整理四、抽水試驗(yàn)實(shí)例,主要內(nèi)容,第一部分 抽水試驗(yàn)方法,抽水試驗(yàn)是掌握含水層富水性，求取含水層水文地質(zhì)參數(shù)最直接的手段。,-,查明含水層的富水性,獲取含水層

2、水文地質(zhì)參數(shù),評價(jià)地下水開采對環(huán)境影響,提出合理供、排水方案,一、水文地質(zhì)試驗(yàn)的任務(wù),釋水系數(shù)s,水文地質(zhì)參數(shù),,滲透系數(shù)(k),導(dǎo)水系數(shù)(T),越流系數(shù)k/m,釋水系數(shù)（S）（給水度u）,壓力傳導(dǎo)系數(shù)(a),又稱貯水系數(shù)或彈性給水度。表征單位含水巖體釋水（貯水）能力的參數(shù)（無量綱）。,二、主要的水文地質(zhì)參數(shù),,三、常用的野外水文地質(zhì)試驗(yàn)方法,1、抽水試驗(yàn),（1）根據(jù)抽水試驗(yàn)的水動(dòng)力特征：分為穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)；

3、（2）根據(jù)抽水試驗(yàn)孔的數(shù)量和組合方式：分為多孔抽水試驗(yàn)、單孔抽水試驗(yàn)、干擾孔抽水試驗(yàn)等， （3）抽水試驗(yàn)的方法：在水井或鉆孔中進(jìn)行抽水，觀測記錄水量和水位隨時(shí)間的變化。試驗(yàn)時(shí)要求對抽水時(shí)的水位和流量進(jìn)行系統(tǒng)的觀測和記錄，并繪制水位與流量關(guān)系的曲線。 （4）利用水位與流量之間的函數(shù)關(guān)系，評價(jià)井（孔）出水能力。計(jì)算含水層滲透系數(shù)，確定抽水影響半徑（R）和降落漏斗形狀、了解巖層給水度和含水層與地表水及含水層間的水力聯(lián)系等。,是

4、往鉆孔中連續(xù)定量注水，使孔內(nèi)保持一定水位，通過水位與水量的函數(shù)關(guān)系，測定透水層滲透系數(shù)的水文地質(zhì)試驗(yàn)工作，它的原理與抽水試驗(yàn)相同，但抽水試驗(yàn)是在含水層內(nèi)形成降落漏斗，而注水試驗(yàn)是在含水層上形成反漏斗。其觀測要求和計(jì)算方法與抽水試驗(yàn)類似。注水試驗(yàn)可用于測定非飽和水透水層的滲透系數(shù)。,2、注水試驗(yàn),3、試坑滲水試驗(yàn),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(jù)單位時(shí)間內(nèi)試坑的穩(wěn)定耗水量測算土層滲透系

5、數(shù)的野外水文地質(zhì)試驗(yàn)方法。在確定渠道、水庫、灌區(qū)的滲漏水量時(shí)，多采用此法測定干燥土層的滲透系數(shù)。,水文地質(zhì)試驗(yàn)方法的適用條件 在地下水埋深較大，不能滿足抽水試驗(yàn)的條件下，可采用注水試驗(yàn)近似代替抽水試驗(yàn)； 滲水試驗(yàn)僅適用于淺部土層滲透系數(shù)的求取。不同試驗(yàn)方法取得參數(shù)的差異性分析注水試驗(yàn)求取的水文地質(zhì)參數(shù)一般比抽水試驗(yàn)取得的參數(shù)偏小1/5～1/3.,四、抽水試驗(yàn)的基本方法,（一）抽水試驗(yàn) 的目的

6、,根據(jù)地下水有無壓力，水井分為無壓井和承壓井。當(dāng)水井布置在具有潛水自由面的含水層中時(shí),稱為無壓井；當(dāng)水井布置在承壓含水層中時(shí)稱為承壓井。 當(dāng)水井底部達(dá)到不透水層時(shí)稱為完整井，否則稱為非完整井。 在巨厚的巖溶含水層中,應(yīng)該根據(jù)巖溶發(fā)育深度確定合理的有效含水帶厚度。,無壓完整井抽水試驗(yàn),無壓非完整井抽水試驗(yàn),(二) 試驗(yàn)水井分類,單孔抽水,井群干擾孔抽水,沒有觀測孔而只有一個(gè)抽水孔的抽水試驗(yàn)。用于概略求取含水層的是文地質(zhì)參數(shù)

7、。由于它只能用經(jīng)驗(yàn)公式及試算法求影響半徑，故測定的滲透系數(shù)精度較差。一般用于水文地質(zhì)調(diào)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(shí)際測定單孔涌水量時(shí)也采用單孔抽水。,也稱孔群抽水，即二個(gè)或二個(gè)以上抽水孔同時(shí)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。在擬作井群供水或井群降低地下水位的地段和復(fù)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，充分暴露水文地質(zhì)問

8、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(bǔ)給、排泄方向和預(yù)測涌水量等。,多孔抽水,是由一個(gè)抽水孔和若干個(gè)觀測孔組成的抽水試驗(yàn)。它能比較精確地測定T、S值、影響半徑和下降漏斗形狀，還能確定含水層間的水力聯(lián)系。多孔抽水時(shí)觀測孔一般以抽水孔為中心呈放射線排列或十字形排列。,,,,（三）抽水試驗(yàn)的種類,試驗(yàn)性開采抽水試驗(yàn),是模擬未來開采方案而進(jìn)行的抽水試驗(yàn)；一般在地下水天然補(bǔ)給量不很充沛或補(bǔ)給量不易查清，或者勘察工作

9、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(yàn)性開采抽水試驗(yàn)，并用鉆孔實(shí)際出水量作為評價(jià)地下水可開采量的依據(jù)。,,混合抽水,,是從兩個(gè)或更多含水層同時(shí)抽水。一次混合抽水只能得到各含水層的平均滲透系數(shù)。,1、穩(wěn)定流抽水,2、非穩(wěn)定流抽水,在一定持續(xù)的時(shí)間內(nèi)流量和水位同時(shí)相對穩(wěn)定（即不超過一定的允許波動(dòng)范圍），可進(jìn)行1—3個(gè)落程的抽水。抽水試驗(yàn)前應(yīng)測量靜止水位，抽水結(jié)束后應(yīng)測量恢復(fù)水位。穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)主要用于計(jì)

10、算含水層的滲透系數(shù)。分單井（因水躍，k值偏小）和有觀測孔的試驗(yàn)。不足之處在于：試驗(yàn)時(shí)間長,取得的參數(shù)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)定使水量不斷改變的抽水試驗(yàn)。非穩(wěn)定抽水試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)，通過測定水位隨時(shí)間的變化過程（或水量隨時(shí)間的變化過程），來測求含水層中地下水在非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的水文地質(zhì)參數(shù)。通過非穩(wěn)定抽水試驗(yàn)可以測求含水層的導(dǎo)水系數(shù)（T）、壓力傳導(dǎo)

11、系數(shù)（a）、滲透系數(shù)（K），及給水度（μ）或釋水系數(shù)（S）。具有時(shí)間短（但有越流補(bǔ)給和隔水邊界時(shí)稍長），參數(shù)多，可以預(yù)測水位變化的特點(diǎn)。,（四）抽水試驗(yàn)的方法,五、抽水試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)安裝,1、深井泵抽水試驗(yàn),深井泵抽水試驗(yàn)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(jù)水泵的揚(yáng)程和水位的降神進(jìn)行調(diào)整。長軸泵降深 長軸泵降深通過地面上的調(diào)節(jié)螺帽調(diào)節(jié)長軸的上下移動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)

12、整泵葉輪進(jìn)水間隙，實(shí)現(xiàn)不同出水量，達(dá)到不同的降深潛水泵降深 潛水泵電機(jī)與泵均在井內(nèi)，不能進(jìn)行調(diào)整。要實(shí)現(xiàn)不同的降深和水量，最有效的就是更換不同揚(yáng)程和出水量的深潛水泵來實(shí)現(xiàn),深井泵抽水的優(yōu)缺點(diǎn),◆優(yōu)點(diǎn)水位、水量能在較短的時(shí)間穩(wěn)定抽水成本較空壓機(jī)低可實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程的抽水試驗(yàn)利于定流量的非穩(wěn)定流抽水◆缺點(diǎn)不適應(yīng)泥砂含量較重的抽水試驗(yàn)，已造成葉輪、長軸、橡膠軸承等的磨損，可造成電機(jī)及其它部位的損壞。在野外施工中，因缺電需另

13、備發(fā)電機(jī)組。,①空壓機(jī)抽水的原理 抽水時(shí)，空壓機(jī)將壓縮空氣通過風(fēng)管送入井中，通過混合器與水混合成水氣混合物，揚(yáng)水管內(nèi)的水氣混合物相對密度較輕，揚(yáng)水管外（地層）水柱產(chǎn)生壓力差，不斷進(jìn)入管內(nèi)，管內(nèi)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、空壓機(jī)抽水試驗(yàn),安裝方法分為同心式和并列式兩種。 選擇空壓機(jī)類型時(shí)要考慮井深、井徑及其他水文地質(zhì)條件，空壓機(jī)通常用9/7、6/7。通常通過通風(fēng)管的沉沒比、沉

14、沒深度及空氣消耗量和空氣壓力來確定。 1、沉沒比 風(fēng)管在動(dòng)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50—60%，沉沒比愈大，水汽混合與抽水效果愈好。但要考慮空壓機(jī)的壓力。 2、風(fēng)管下入深度 風(fēng)管下入靜水位以下深度 H= 式中： H-風(fēng)管沉沒靜水位以下深度（m） Δp-壓風(fēng)管路損

15、失(一般為0.05～0.08mpa) r1-水的相對密度,空壓機(jī)抽水設(shè)備安裝,空壓機(jī)抽水的優(yōu)缺點(diǎn),◆優(yōu)點(diǎn)可根據(jù)靜水位設(shè)定抽水深度抽水孔徑適應(yīng)范圍大可在含泥、沙較多的地下水中進(jìn)行抽水可隨地下水的涌水量變化而變化◆缺點(diǎn)抽水成本高噪聲較大不利于定流量的非穩(wěn)定流抽水,第二部分 抽水試驗(yàn)理論及資料整理,一、抽水試驗(yàn)相關(guān)理論,,（一）裘布依穩(wěn)定流理論,基本假設(shè)：含水層均質(zhì)、等厚、無限、各向同性。實(shí)驗(yàn)條件：

16、室內(nèi)沙層，“島狀含水層”,★潛水井：,,★承壓井：,2、水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算,用裘布依公式和影響半徑的經(jīng)驗(yàn)公式聯(lián)立求解,通常使用試算法（逼近法）即可得到k、R,1、流量基本計(jì)算公式,由于在過水?dāng)嗝嫣幍乃ζ露炔⒎呛阒?，靠近井的四周誤差較大,k值一般偏小。但對于離井外有相當(dāng)距離處，其誤差是很小的 。為降水影響半徑范圍內(nèi)的平均滲透系數(shù) 。,裘布依公式中滲透系數(shù)K及影響半徑R經(jīng)驗(yàn)公式,,,,,,,潛水,承壓水,計(jì)算方法，根據(jù)含水層的性質(zhì)分別選擇計(jì)

17、算模型。首先給定一個(gè)任意小的值 ，作為確定計(jì)算精度的約束值，然后任意給出一個(gè)假定的影響半徑 ，代入公式①中計(jì)算出 ，再將計(jì)算出的 帶入②式中計(jì)算出 ，……….,。如處反復(fù)計(jì)算，直到滿足 為止，此時(shí)的 和 就是計(jì)算得最終結(jié)果。,,,,,,,,,,曲線類型判斷及系數(shù)求解（曲度法）,若 n≤1，為反常型 n＝1，為直線型 1＜n＜2

18、，為指數(shù)型 n＝2,為拋物線型 n＞2，為對數(shù)型若只有兩次降深資料，只能用曲度法判定,用圖解法和最小二乘法,①類型判斷,②求解系數(shù),,,(坐標(biāo)圖解判斷或根據(jù)曲率判斷,推算最大Q值一般1.5-2倍)⑴直線方程：　　 （承壓水） (2)冪函數(shù)曲線：　　 （滲透好但補(bǔ)給差的地區(qū)）⑶拋物線方程： （補(bǔ)給條件好　水量大的地區(qū)）⑷對數(shù)曲線：　

19、（相對隔離　補(bǔ)給差的地區(qū)）⑸反常型(抽水錯(cuò)誤或條件變化,不能用于計(jì)算),3、 推求最大涌水量Qmax,用抽水試驗(yàn)所作Q-S曲線的經(jīng)驗(yàn)方程,,,,,4、裘布依理論不合理性的幾點(diǎn)討論,（1）基本假設(shè)與自然界實(shí)際條件差別較大。 地質(zhì)體是非均勻的，很難完全滿足基本假設(shè)。推導(dǎo)前提與結(jié)論相矛盾。前提：無垂直方向的滲入補(bǔ)給及越流補(bǔ)給；無側(cè)向補(bǔ)給；原始水面水平；含水層及地下水不可壓縮等。結(jié)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。

20、（2）地下水的運(yùn)動(dòng)是變化的，穩(wěn)定只是暫時(shí)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(bǔ)給（釋放）。抽水影響范圍內(nèi)水位是不斷下降的，直到抽水影響擴(kuò)大到補(bǔ)給邊界，井的水量完全來自邊界的補(bǔ)給所保證時(shí)為止。穩(wěn)定流理論只是非穩(wěn)定流理論在抽水很長時(shí)間以后達(dá)到的一個(gè)特例。,（3）裘布依公式的不合理性 公式認(rèn)為井涌水量的大小與井徑的關(guān)系不大，但實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，在含水層滲透系數(shù)大于1的條件下，隨著井徑

21、的加大，井涌水量成倍地增加，并且根據(jù)大口井徑抽水試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算的滲透系數(shù)、單位涌水量比小口徑井抽水試驗(yàn)成果計(jì)算的參數(shù)大得多。 因此，在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探中，采用小口徑鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，利用試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)巖層的富水性以及求取的水文地質(zhì)參數(shù)，得出的結(jié)果是錯(cuò)誤的。（4）不能確定,,,,（5）“井損”與“水躍”問題討論 實(shí)際抽水試驗(yàn)中，，井筒中的水位與井壁含水層的水位是不一致，這個(gè)差值⊿h由兩大部分組成，一是井

22、損，二是水躍。 水躍是受過水?dāng)嗝嬗绊懚霈F(xiàn)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(yàn)從試驗(yàn)中測得的水位實(shí)際上僅是一個(gè)近似水位，求得的水文地質(zhì)參數(shù)是偏小的。解決該問題的方法是采用帶觀測孔的抽水試驗(yàn)。,（二）非穩(wěn)定流理論(泰斯Theis)理論 1、基本觀點(diǎn)：認(rèn)為非均質(zhì)是含水介質(zhì)的基本屬性，地下水的運(yùn)動(dòng)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,,,

23、W(u)-井函數(shù) u-參變量,◆雅可布、漢圖什 、博爾頓和紐曼在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展。,對于地下水的承壓運(yùn)動(dòng)，滲流偏微分方程經(jīng)離散后，對于滲流場中任一點(diǎn)的水位降深，由下式給出：,② 模擬抽水試驗(yàn)流場過程——正演求參,①利用抽水試驗(yàn)資料求取參數(shù)——反演求參,★標(biāo)準(zhǔn)曲線對比法(雙對數(shù)W(u)-1/u配線法)：,★直線圖解法：,★水位恢復(fù)法：,3、水文地質(zhì)參數(shù)的求取方法,（3）非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的基本規(guī)律,★水位：①t一定，r

24、越近，s越大；反之s越小。②r一定，t越大，s越大。③隨著抽水時(shí)間愈長，水位降速愈來愈小，表現(xiàn)為曲線隨時(shí)間逐漸變平緩。最后趨于穩(wěn)定。★水量：①r越近，水力坡度越大，水量也越大，非常量。②通過任一斷面的流量都小于井的涌水量。,（一）抽水試驗(yàn)方法的適用勘查階段在基本查明水源地水文地質(zhì)條件,初步掌握地下水補(bǔ)、逕、排規(guī)律以及富水性情況下進(jìn)行鉆孔布設(shè)；一般詳查以下階段都采用單孔抽水試驗(yàn),抽水孔應(yīng)該布置在徑流排泄區(qū)及強(qiáng)富水地段；多孔

25、或孔群抽水試驗(yàn)一般在水源地勘探階段使用，由于成本較高，主孔應(yīng)該布置在有代表性的典型地段；根據(jù)水源地規(guī)模及復(fù)雜程度確定孔組數(shù)量。,二、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),（二）多（群）孔試驗(yàn)組布設(shè)的原則主副孔布置：主孔口徑滿足安設(shè)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(yīng)設(shè)計(jì)副孔作觀測孔；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(jì)算礦塵及含水層參數(shù)，充分揭露邊界條件及地下水補(bǔ)、排方向?yàn)樵瓌t；各觀測孔應(yīng)在對數(shù)

26、數(shù)軸上呈均勻分布； 鉆孔深度：應(yīng)大于疏干深度和揭露強(qiáng)含水帶（完整或非完整），預(yù)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(shè)計(jì)，主要有三方面的內(nèi)容： 一是確定井位；二是 井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三是確定井的施工工藝。 在合理的選擇好孔位后，水井的出水量與井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和成井工藝有很大的關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，施工工藝有漏洞，都有可能達(dá)不到目的，甚至成為廢井。因此應(yīng)對水井的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，保證過濾器有

27、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。 單孔抽水試驗(yàn)鉆孔的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，原則上抽水試驗(yàn)段的井徑應(yīng)滿足抽水設(shè)別的下入。,甕福磷化基地丁家寨水源地十字形排列的多孔抽水試驗(yàn)現(xiàn)場,抽水試驗(yàn)孔組：抽水試驗(yàn)的主孔是試驗(yàn)孔組的核心，主孔應(yīng)布置在地下水的主徑流帶上，并在施工主孔前，應(yīng)先施工副孔，一是避免主孔的失誤，二是利用副孔在試驗(yàn)中觀測試驗(yàn)中心的水位，避免抽水孔中出現(xiàn)的“水躍”。主控應(yīng)按照大口

28、徑成井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，保證出水量足夠大，充分揭露試驗(yàn)場中的隱蔽的水文地質(zhì)問題。觀測孔原則上應(yīng)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(yīng)在對數(shù)曲線上呈均勻分布。并且最近的孔位距抽水主井壁應(yīng)大于50m。,（三）多（群孔）抽水試驗(yàn)的階段劃分：第一階段——試驗(yàn)性抽水（目的為檢驗(yàn)設(shè)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(yàn)的初始條件，建立個(gè)觀測點(diǎn)天然條件下的動(dòng)態(tài)趨勢方程）第三階段—

29、—正式抽水試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)的核心，并將資料分析和研究貫穿于全過程）第四階段——恢復(fù)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(yàn)外，均應(yīng)編制抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書； b．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； c.為防止抽出水的回滲，在預(yù)計(jì)抽水影響范圍內(nèi)的排水溝必須采取防滲措施。d、環(huán)境調(diào)查。查明試驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)場中的化境條件。對特殊地段布設(shè)觀測點(diǎn)。,（四）抽水試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作,1、鉆孔涌水量應(yīng)保持常量（或

30、階梯流量），其變化幅度不大于3％。 2、抽水延續(xù)時(shí)間除多孔一般要求10天、群 孔 干擾抽水要求15天外，并可結(jié)合最遠(yuǎn)觀測孔水位下降與時(shí)間關(guān)系曲線[S(或Δh2)－lgt]來確定。 a．當(dāng)S(或Δh2)－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(shí)，抽水方可結(jié)束； 注：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Δh2-lgt曲線。Δh2是指潛水含水層在自然情況下的厚度H

31、和抽水試驗(yàn)時(shí)的厚度h的平方差，即Δh2＝H2-h2。 b．當(dāng)S(或Δh2)-lg t曲線沒有拐點(diǎn)或出現(xiàn)幾個(gè)拐點(diǎn)，則延續(xù)時(shí)間宜根據(jù)試驗(yàn)的目的確定。,（五）非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)觀測技術(shù)要求,3 觀測頻率及精度應(yīng)符合下列要求： a．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分鐘進(jìn)行觀測，以后每隔30分

32、鐘觀測一次，其余觀測項(xiàng)目及精度要求可參照穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)要求進(jìn)行; b．抽水孔與觀測孔水位必須同步觀測； c．抽水結(jié)束后，或試驗(yàn)期間因故中斷抽水時(shí)，應(yīng)觀測恢復(fù)水位，觀測頻率應(yīng)與抽水時(shí)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(yàn)除按非穩(wěn)定流抽水要求進(jìn)行外，還應(yīng)滿足下列要求： a．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； b．水位降深次數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)目的而定，一般應(yīng)盡抽水設(shè)備能力做一次最大降深

33、； c．各干擾孔過濾器的規(guī)格和安裝深度應(yīng)盡量相同； d．各抽水孔抽水起、止時(shí)間應(yīng)該相同； e．試驗(yàn)過程中，宜同時(shí)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(yàn)性開采抽水試驗(yàn)除按群孔干擾抽水要求進(jìn)行外（作過群孔干擾抽水則可以不再進(jìn)行此項(xiàng)目），還應(yīng)滿足下列要求： a．抽水試驗(yàn)一般在枯水期進(jìn)行； b．抽水鉆孔總涌水量盡量接近設(shè)計(jì)需水量； c．水位下降漏斗中心水位穩(wěn)定時(shí)間不宜少于一個(gè)月； d．若水位不能達(dá)到穩(wěn)定，應(yīng)及

34、時(shí)調(diào)節(jié)總涌水量，使其達(dá)到穩(wěn)定。,(六)群孔干擾抽水及試驗(yàn)性開采抽水試驗(yàn),1、試驗(yàn)期間，對原始資料應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理，編制各類歷時(shí)曲線，并進(jìn)行綜合研究，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)查找原因，對錯(cuò)誤進(jìn)行更正。 現(xiàn)場編制曲線圖包括：,四、抽水試驗(yàn)資料整理,,,,2、試驗(yàn)結(jié)束后： 抽水試驗(yàn)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

35、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。 3、編寫試驗(yàn)小結(jié)，其內(nèi)容包括：試驗(yàn)?zāi)康摹⒁?、方法、獲得的主要成果及其質(zhì)量評述和結(jié)論。,五、抽水試驗(yàn)資料應(yīng)用,（一）根據(jù)單對數(shù)曲線形狀判斷邊界條件,無限邊界,一個(gè)直線隔水邊界,一個(gè)直線補(bǔ)給邊界,（二）抽水試驗(yàn)反演求參方法及應(yīng)用,★1、雙對數(shù)配線法優(yōu)點(diǎn)：①實(shí)測數(shù)據(jù)越多，愈利于

36、擬合，資料應(yīng)用充分；　　?、谏贁?shù)有誤差的點(diǎn)一般是觀測問題，可以舍去； ③重合程度反映了水文地質(zhì)條件及抽水試驗(yàn)條件是否滿足泰斯公式的推導(dǎo)前提。應(yīng)用：用曲線較陡的部分利于擬合，即初期資料曲線,,,,,,,,,,,,,2、直線（單對數(shù)）法反演求參,,,,,,優(yōu)點(diǎn)：①作圖與計(jì)算相對簡便； ②便于確定直線段，一般情況都十分直觀； ③檢驗(yàn)條件是否滿足泰斯公式。應(yīng)用：用抽水時(shí)間較長的和距離抽水孔近的資料曲線,

37、★,★3、水位恢復(fù)法（ ）優(yōu)點(diǎn)：避免了流量不穩(wěn)定和復(fù)雜的水力條件應(yīng)用：有兩點(diǎn)法、選擇法和直線法，建議用恢復(fù)水位的中、后期資料的直線段資料,s-1+,（三）地下水系統(tǒng)仿真模型建立及正演求參,剖 分 數(shù) 據(jù) 表,對實(shí)驗(yàn)區(qū)按照有限差分計(jì)算的要求進(jìn)行空間離散（剖分）。,根據(jù)勘探和試驗(yàn)成果資料綜合分析，將計(jì)算區(qū)分為n個(gè)參數(shù)區(qū),并初步賦予各參數(shù)區(qū)相逢應(yīng)的水文地質(zhì)參數(shù)。,水源地水文地質(zhì)參數(shù)一覽表,,,數(shù)值模型識別建

38、立流程,選擇試驗(yàn)區(qū)內(nèi)有代表性的觀測孔，運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，進(jìn)的檢驗(yàn)，在模擬檢驗(yàn)中不斷調(diào)整參數(shù)分區(qū)和參數(shù)，最終使得各觀測孔水位下降與試驗(yàn)中的實(shí)際歷史曲線趨勢一致。從而建立實(shí)驗(yàn)區(qū)地下水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)真模型。并得到實(shí)驗(yàn)區(qū)的參數(shù)分區(qū)和個(gè)分區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)。,,5 LPRINT “礦區(qū)疏干井群干擾計(jì)算”6 LPRINT “------------------------------------------------------”10 INPUT “N=

39、?”; 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; “)=?”; Q(p)50 LPRINT “Q(”;P; “)=?”; Q(p)56 LPRINT “-------------------------

40、-----------------------------”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 “--------------------------------------------

41、----------”85 LPRINT,90 FOR I=1 TO M95 D=0: S(I)=0100 FOR J=1 TO N105 READ R110 U=Q(J)*LN(2.25*A*/R^2)120 IF U>0 THEN GOTO 150130 U=0150 G=U/(2*3.1416*K)200 D=D+U230 NEXT G240 S(I)=H(I)-SQR(H(I)^2-D)250 NE

42、XT 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 “-----

43、-------------------------------------------------”340 LPRINT 350 NEXT E400 END500 DATA,抽水試驗(yàn)流場編制,綜合圖表編制,五、抽水試驗(yàn)實(shí)例實(shí)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(zhì)初勘》在丁家寨背斜核部∈2—3ls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(yàn)。力求通過本次多孔抽水試驗(yàn)解決下列問題：

44、 (一)為評價(jià)地下水資源提供確切的水文地質(zhì)計(jì)算參數(shù)。 (二)了解∈2—3ls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(dǎo)水性，F(xiàn)1斷層兩盤∈2—3ls含水層之間以及地下水與地表水之間的水力聯(lián)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的不良工程地質(zhì)問題。,,,,A甕福磷化基地丁家寨,主孔與觀測孔平面布置圖,根據(jù)初勘設(shè)計(jì)，本組多孔抽水試驗(yàn)

45、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5～6個(gè)觀測孔。,試驗(yàn)方法及情況簡述,采用120千瓦可移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力(50千瓦機(jī)組作為備用)。用10JDl40X12型深井泵抽水。主井出水量和觀測泉點(diǎn)流量采用三角堰觀測，讀數(shù)精確到毫米；主井動(dòng)水位采用DSH一3型力式液位自計(jì)儀測量，付孔和觀測孔動(dòng)水位采用

46、電測水位計(jì)測量，各孔動(dòng)水位測量要求精確到厘米。各觀測點(diǎn)時(shí)間統(tǒng)一以主井使用的力式液位自計(jì)儀打出的北京時(shí)間為準(zhǔn)，觀測間隔與主井同步。 抽水試驗(yàn)期間，每日的觀測數(shù)據(jù)均及時(shí)進(jìn)行整理，同時(shí)繪制出Q、S歷時(shí)曲線，S一1gt曲線，IgS一1gt曲線以及等水壓線。以便在抽水同時(shí)，分析原始資料，指導(dǎo)抽水試驗(yàn)的順利進(jìn)行。,抽水主孔及觀測孔,試驗(yàn)情況簡述,本組多孔抽水試驗(yàn)自1989年11月17日至12月16日24時(shí)，共歷時(shí)30天。進(jìn)行了水位統(tǒng)測、放水試驗(yàn)、

47、試抽、第一次正式抽水、第二次正式抽水，并觀測了恢復(fù)水位。抽出總水量77906．623米3。各次抽水試驗(yàn)成果及技術(shù)參數(shù)見表一(1)、(2)、(3)、(4)。整個(gè)抽水過程比較順利，未出現(xiàn)不良工程地質(zhì)問題。,水文地質(zhì)參數(shù)K計(jì)算成果表 表四,,主要成果,試驗(yàn)孔組位于丁家寨背斜西翼∈2—3ls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(zhì)參數(shù)的計(jì)算采用泰斯公式。付孔 和6個(gè)潛水觀測

48、孔因?yàn)槲催_(dá)到承壓深度，不參與計(jì)算。,階梯流量法計(jì)算T、S成果表,主要成果,利用各觀測孔第二次抽水歷時(shí)21900分的觀測資料，在S一1gt座標(biāo)系中編制了降深(S)與時(shí)間(t)的單對數(shù)曲線圖。,水力坡度J計(jì)算結(jié)果表 表六,這次多孔抽水試驗(yàn)，經(jīng)過對各次抽水試驗(yàn)資料的分析比較后，選出放水試驗(yàn)及第一次、第二次正式抽水階段相對穩(wěn)定時(shí)段的Q、S值資料，見表七。這三個(gè)降次的Q=f(S)，q=f(S)曲線見圖3、4，根據(jù)

49、曲度法判別，曲度值＝1．666，1<n<2，屬指數(shù)型。,主要成果,質(zhì)量評述,(一)本組第二次正式抽水歷時(shí)365小時(shí)，主井出水量誤差n=1．45％，所取資料完整齊全，數(shù)據(jù)可靠，滿足了水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。 (二)各項(xiàng)水文地質(zhì)參數(shù)通過幾種方法進(jìn)行了計(jì)算，并且通過“優(yōu)選程序”用PC—1500微機(jī)進(jìn)行了電算，幾種方法相互驗(yàn)證，其結(jié)果較為接近。由電算進(jìn)行了優(yōu)化處理，比手算更準(zhǔn)確，故水文地質(zhì)參數(shù)用電算結(jié)

50、果。另外，階梯流量法考慮了整個(gè)抽水過程中的流量變化，資料利用充分，其結(jié)果也是較為準(zhǔn)確的。 (三)影響半徑利用實(shí)測方法求得，并用理論公式進(jìn)行了計(jì)算。但由于構(gòu)成隔水層頂板的F16斷層面是傾斜的，各孔水位又受深度的影響，該影響半徑值較實(shí)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(yàn)相對穩(wěn)定階段的資料，用推出的Q、s相關(guān)關(guān)系式來計(jì)算的理論值與實(shí)測值誤差很小(小于2．7％)

51、，因此，推算出的最大涌水量可靠。,結(jié)論,(一)通過本組多孔抽水試驗(yàn)，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=2．01升／秒·米，由南西方向遠(yuǎn)距離補(bǔ)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(yàn)形成的降落漏斗形態(tài)嚴(yán)格受構(gòu)造條件控制，呈長軸方向?yàn)镹NE—SSW的扁豆體形，但不對稱，與構(gòu)造線方向一致，短軸方向近東西向。水力坡度橫向陡，縱向緩。說明縱向水力聯(lián)系好、傳遞能力強(qiáng)

52、、水位變化反映快的南西方向是主要來水方向。(三)在整個(gè)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(jù)對抽水試驗(yàn)及水文地質(zhì)條件分析，我們認(rèn)為是由于抽水時(shí)間短，補(bǔ)給較強(qiáng)烈，而掩蓋了漏斗向東翼擴(kuò)展，因此，未能揭露Fl的性質(zhì)。 (四)這次多孔抽水試驗(yàn)，受到西側(cè)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(lián)系，其富水性差異較大。 (五)據(jù)各次恢復(fù)水位資料來看，水位

53、恢復(fù)較快，說明補(bǔ)給充沛，徑流途徑遠(yuǎn)，主孔位于主要的徑流方向上，按推算最大涌水量進(jìn)行開采時(shí)水量有保證。 (六)抽水期間，在主孔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(shí)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(dá)潛水位或隔水頂板以下時(shí)，潛水對抽水的補(bǔ)給作用甚微。(七)主孔東側(cè)溪溝地表水對抽水無影響，西側(cè)溪溝流量由于沼澤溢出的水被疏干而減小，隨著抽水時(shí)間的延長，地表水可能會反補(bǔ)地下水。 (八)多

54、孔抽水時(shí)，未出現(xiàn)任何不良工程地質(zhì)問題，僅是西側(cè)沼津地帶的水漸漸被疏干。,實(shí)例二：牛場水源地多孔抽水試驗(yàn),第一組多孔抽水試驗(yàn) 為查明朵郎坪水文地質(zhì)計(jì)算塊段的邊界條件，為評價(jià)地下水資源提供確切的水文地質(zhì)計(jì)算參數(shù)，設(shè)計(jì)第一組多孔抽水試驗(yàn)。 本組多孔抽水試驗(yàn)按非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)要求進(jìn)行，采用10JDl40×12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

55、組多孔抽水試驗(yàn) 為了進(jìn)一步了解八路井附近牛場斷層帶的富水程度，為評價(jià)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(zhì)參數(shù)，特設(shè)計(jì)第二組多孔抽水試驗(yàn)。 本組多孔抽水試驗(yàn)按非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)要求進(jìn)行；采用10JDl40×12型深井泵抽水，鉆孔出水量要求保持常量，其變化幅度應(yīng)小于3％。主井開孔孔徑為Φ426mm。抽水下泵段孔徑為Φ325mm，深32米。終

56、孔孔徑不小于Φ219mm。要求成井工藝和質(zhì)量必須達(dá)到生產(chǎn)井的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，抽水試驗(yàn)延續(xù)時(shí)間不得少于10天。,目的和要求,試驗(yàn)情況筒述,第一組多孔抽水試驗(yàn) 本組多孔抽水試驗(yàn)自1987年7月26日17時(shí)至11月7日14時(shí)，共歷時(shí)105天。除水位統(tǒng)測、試抽、洗井試抽等階段以外，由于抽水導(dǎo)致攙狀巖溶塌陷、排水(水中混有大量泥砂)受到農(nóng)民阻礙、設(shè)備損壞等原因，一共進(jìn)行了六次抽水試驗(yàn)，最后達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求， 第二組多孔抽水試驗(yàn) 本

57、組多孔抽水試驗(yàn)從1987年12月29日12時(shí)至1988年元月21日18時(shí)，共歷時(shí)23天零6小時(shí)。包括水位統(tǒng)測、洗井、試抽、正式抽水試驗(yàn)和測恢復(fù)水位等工作階段。,主要成果,抽水試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)及水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算,,第一組多孔抽水試驗(yàn),隔水邊界到觀測孔的距離（d）計(jì)算成果表 表一（11）,抽水試驗(yàn)技術(shù)參數(shù),水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算,結(jié) 論,第一組多孔抽水試驗(yàn) (1)垛郎坪一帶T1m含水層受主孔南西65米處向NW—S

58、E延伸的斷層影響。地下水主要賦存于55—65米深度的巖溶裂隙和管道中。地下水主要沿?cái)鄬酉騈W方向徑流。 (2)T1m滲透性能較好(K＝3.5926米／日)，但主井抽水時(shí)受其南和南西側(cè)直線隔水邊界的影響，北東和東側(cè)含水層分布呈窄條狀，地下水補(bǔ)給量有限，使Q＝f(S)曲線呈指數(shù)型，在單并出水量12升／秒以下時(shí)，該曲線近于直線型，隨著出水量增加，降深增大，出水量超過15升／秒后，降深急劇增大，而出水量相應(yīng)則增加得很微弱。 (3

59、)沿NW向斷層帶發(fā)育良好的溶蝕裂隙和巖溶管道，為塌陷物質(zhì)的塌落和運(yùn)移提供了空間，加之第四系覆蓋層淺(塌陷區(qū)一般1．0—1.5米厚)、覆蓋物較松散(自上而下為亞粘土、亞沙土，底為一薄層細(xì)砂和粉砂層)、地下水埋藏淺(塌陷區(qū)地下水埋深一般在0．5米以上)，抽水時(shí)動(dòng)水位波動(dòng)頻繁等因素，構(gòu)成了試驗(yàn)區(qū)隱伏巖溶塌陷的基礎(chǔ)。而大泵量、大降深的過量抽水導(dǎo)致了含水層空間中產(chǎn)生“空吸”(負(fù)壓)作用，這是該區(qū)發(fā)生大面積隱伏巖溶塌陷的直接影響因素。 (4

60、)參加地下水資源計(jì)算時(shí)，宜用電算計(jì)算的水文地質(zhì)參數(shù)，手算的各次抽水所得資料可供參考。 （5）、推薦的主井出水量臨界值(1300噸／日)是經(jīng)驗(yàn)值，宜作為該井開采使用的出水量上限。但根據(jù)該區(qū)多次抽水試驗(yàn)的具體情況，第二次抽水時(shí)與第六次抽水時(shí)出水量在相對穩(wěn)定階段部一樣(Q＝17.202升／秒)，而第二次抽水塌陷嚴(yán)重，使過水通道(溶蝕裂隙)受阻，因而降深比第六次大得多( ＝27.02米， = 10.64米)。所以在開采

61、時(shí)控制適當(dāng)?shù)某鏊亢徒瞪?，使塌陷物質(zhì)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，有可能將裂隙逐漸抽通，從而增大出水量。,第二組多孔抽水試驗(yàn)(1)通過本組多孔抽水試驗(yàn)，查明牛場斷層西段破碎帶含巖溶地下水豐富，單孔涌水量q=4．497升／秒·米。地下水主要來自發(fā)育于斷層破碎帶中的巖溶管道。由于鉆孔揭穿下盤P１q+m巖溶含水巖組，使其地下水與斷層破碎帶中的管道水有一定水力聯(lián)系。(2)通過計(jì)算，從供水目的考慮，牛場斷層富水帶的滲透系數(shù)宜采用計(jì)算偏小值，即

62、K=2．6027米／日，相應(yīng)的給水度μ為9．99×10-2。(3)在主井大泵量抽水的試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)未發(fā)生地下水與地表水補(bǔ)給關(guān)系的轉(zhuǎn)變，仍為地下水補(bǔ)給地表水。(4)在洗井階段降深17．38米，出水量4080噸／日時(shí)，斷層破碎帶上發(fā)生了一處塌陷。在試抽(S穩(wěn)=13．74米、Q穩(wěn)=3726噸／日)和正式抽水試驗(yàn)(S穩(wěn)=8．64米、 Q穩(wěn)=3124噸／日)中未再發(fā)生塌陷現(xiàn)象。因此，在大降深的抽水條件下，沿牛場斷層破碎帶可能

63、會產(chǎn)生隱伏巖溶塌陷。(5)本組多孔抽水試驗(yàn)形成的降落漏斗外圍長軸方向近S—N向，中心長軸方向近E—W向，反應(yīng)較特殊。實(shí)測影響半徑主孔西側(cè)方向?yàn)?20米，主孔以東為130米，以南為230米。降落漏斗反映出地下水主要由南向北補(bǔ)給，這與地質(zhì)和試驗(yàn)分析的地下水主要沿F23自西向東補(bǔ)給不一致。產(chǎn)生這種異常的原因可能是由于抽水延續(xù)時(shí)間較短，主井西側(cè)的降落漏斗尚未擴(kuò)展開所致。(6)主井（DZKⅡ）投入開采后，為不致引起不良環(huán)境地質(zhì)問題，其開采量宜