抽水试验确定渗透系数的方法及步骤.docx

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抽水试验确定渗透系数的方法及步骤

抽水试验确定渗透系数的方法及步调之欧侯瑞魂创作

1.抽水试验资料整理

试验期间，对原始资料和表格应及时进行整理。

试验结束后，应

进行资料分析、整理，提交抽水试验陈述。

单孔抽水试验应提交抽水试验综合成果表，其内容包含：

水位和

流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间（单对数及双对

数）关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。

并利用单孔抽水试验资料编绘导水系数分区图。

多孔抽水试验尚应提交抽水试验地下水水位下降漏斗平面图、剖面图。

群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验还应提交抽水孔和观测

孔平面位置图（以水文地质图为底图）、勘察区初始水位等水位线

图、水位下降漏斗发展趋势图（编制等水位线图系列）、水位下降漏斗剖面图、水位恢复后的等水位线图、观测孔的S—t、S—lg

t曲线［注］、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。

注意：

（1）要消除区域水位下降值；

（2）在基岩地区要消除固体潮的影响；3）傍河抽水要消除河水位变更对抽水孔水位变更的影响。

多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验均应编

写试验小结，其内容包含：

试验目的、要求、方法、获得的主要成果及其质量评述和结论。

2.稳定流抽水试验求参方法

求参方法可以采取Dupuit公式法和Thiem公式法

（1）只有抽水孔观测资料时的Dupuit公式

承压完整井：

潜水完整井：

式中K——含水层渗透系数（m/d）;

Q抽水井流量（m3/d）;

sw抽水井中水位降深（m）;

M——承压含水层厚度（m）;

R——影响半径（m）;

H——潜水含水层厚度（m）;

h潜水含水层抽水后的厚度（m）;

rw——抽水井半径（m）。

⑵当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit或Thiem公式

承压宪整井；

&-瓦=

兰-13温KMo

Thiem公式】h.-加二

潜水完整井；

冷一尺

=£心

Thiem公式i豚-若=

，危

忒M门

式中hw——抽水井中水柱高度（m）;

hl、h2——与抽水井距离为r1和r2处观测孔（井）中水柱高度

（m）,分别等于初始水位H0与井中水位降深s之差，h1=H0-

si;h2=H0-s2。

其余符号意义同前。

当前水井中的降深较大时，可采取修正降深。

修正降深s'与实

际降深s之间的关系为：

s'=s-s2/2H。

（1）Theis配线法

在两张相同刻度的双对数坐标纸上，分别绘制Theis尺度曲线

W（u）-1/u和抽水试验数据曲线s-t,坚持坐标轴平行，使两条曲

线配合，得到配合点M的水位降深［s］、时间［t］、Theis井函数［w（u）］及［1/u］的数值，按下列公式计算参数（r为抽水井半径或观测孔至抽水井的距离）：

以上为降深一一时间法（s-t）。

也可以采取降深---时间距离法（s-t/r2）、降深---距离法（s-r）进行参数计算。

⑵Jacob直线图解法

当抽水试验时间较长，u=r2/（4at）<0.01时，在半对数坐标纸上抽水试验数据曲线s-t为一直线（延长后交时间轴于t0,此时

s=0.00m），在直线段上任取两点t1、s1、t2、s2,则有

（3）Hantush拐点半对数法

对半承压完整井的非稳定流抽水试验（存在越流量，K‘/b‘为越

流系数），当抽水试验时间较长，u=r2/（4at）<0.1时，在半对

数坐标纸上抽水试验数据曲线s-t,外推确定最大水位降深

Smax在s-lgt线上确定拐点Si=Smax/2，拐点处的斜率mi及

时间ti,则有

（4）水位恢复法

当抽水试验水位恢复时间较长，u=r2/（4at）<0.01时，在半对数

坐标纸上绘制停抽后水位恢复数据曲线s-t,在直线段上任取两

点t1,s1,t2,s2,则有

（5）水位恢复的直线斜率法

当抽水试验水位恢复时间较长，u=r2/（4at）<0.1时，在半对数

坐标纸上绘制停抽后水位恢复数据曲线s-t，直线段的斜率为B,

则有

3.2潜水非稳定流抽水试验求参方法

潜水参数计算可采取仿泰斯公式法、Boulton法和Numan

法。

（1）仿泰斯公式法

式中HQh——-初始水头及抽水后井中水头；

W（u）——泰斯井函数；

Q——抽水井的流量（m3/d）;

r——到抽水井的距离（m）;

t——白抽水开始起算的时间（d）;

T——含水层的导水系数（m2/d）;T=Khm

hm——-潜水含水层的平均厚度（m）;

K含水层的渗透系数（m/d）;

A——_含水层的导压系数（1/d）;

m-一潜水含水层的给水度。

具体计算时可采取配线法、直线图解法、水位恢复法等。

（2）潜水完整井考虑迟后疏干的Boulton公式

可根据抽水早期、中期、晚期的观测资料，采取相应的方法计算

参数。

（3）Numanfe

对于潜水含水层完整井非稳定流抽水试验，也可以采取Numan模

型求参，具体求参过程可参阅〈〈地下水动力学》等教科书。

4.参数计算新技术新方法的应用

采取AQUIFERYTES敬件（图1）、数值模拟法（可采取GMS

MODFLOWFEFLOW亨软件）以及肖长来教授提出的全称曲线拟合

法（图2）等一些新的软件、方法确定水文地质参数，效果非常好。

Conductivity:

9.38E-2m/d

图1AQUIFERYTESTC件求参图示

图2全称曲线拟合法求参图示

5.参数计算结果的验证

上述参数计算结果的精度如何，取决于试验场地水文地质条件的

概化，也取决于观测数据的精度。

对于所求得的参数，应将其代

入相应的公式，通过对比计算降深与实测降深的差值，分析所求

参数的精度及其可靠性和代表性，最终确定抽水试验场地的有代表性意义的参数值。

方法

（二）单孔稳定流抽水试验，当利用抽水孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采取下列公式:

1当CHs（或△h2）关系曲线呈直线时,

1）承压水完整孔:

2）承压水非完整孔:

当M>150r,时:

2）

或当过滤器位于含水层的顶部或底部时:

当>150r,l>时：

板QL~~R、瓦一/~~,~~1.12万、

K=v——（In+,In—j

或当过滤器位于含水层的顶部或底部时:

式中K——渗透系数（m/d）;

Q-一出水量（m3/d）;

s——水位下降值（而；

m——承压水含水层的厚度（m；

h白然情况下潜水含水层的厚度（而；

h——潜水含水层在白然情况下和抽水试验时的厚度的平均值

（m）；

h——潜水含水层在抽水试验时的厚度（m；

i——过滤器的长度（m>；

r——抽水孔过滤器的半径（m>；

r——影响半径（m。

2当CHs（或△h2）关系曲线呈曲线时，可采取插值法得出Q〜

s代数多项式，即：

s=a1Q+a2Q2+anQn

式中al、a2an待定系数。

注：

al宜按均差表求得后，可相应地将公式（）、

1/a1代换，分别进行计算

3当s/Q（或△h2/Q）〜Q关系曲线呈直线时，可采取作图截距

法求出al后，按本条第二款代换，并计算。

单孔稳定流抽水试验，当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透

系数时，若观测孔中的值s（或△h2）在s（或△h2）~lgr关系曲线上能连成直线，可采取下列公式：

式中si、s2——在s〜lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（而；

在△h2〜lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m2）;

（或）的两点至抽水孔的距离（m＞。

单孔非稳定流抽水试验，在没有补给的条件下，利用抽水孔或观测孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采取下列公式:

1配线法:

1）承压水完整孔:

2）潜水完整孔:

式中W（u）——井函数;

S——承压水含水层的释水系数；

V——潜水含水层的给水度。

2直线法：

广S（或

当4KMf4_甚衍'时,可米取公式（）、（）或下列公式：

1）承压水完整孔：

K=—r*In—

丘矣、］）5（）

水完整孔：

K=.'In

驻堕土aG一5（）

式中si、s2——观测孔或抽水孔在s〜lgt关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（而；

A局I——观测孔或抽水孔在△h2〜lgt关系曲线的直线

段上任意两点的纵坐标值（m2）;

t1、t2——在s（或△h2）〜lgt关

系曲线上纵坐标为si、s2（或）两点的相应时间（min）。

单孔非稳定流抽水试验，在有越流补给（不考虑弱透水层水的释放）的条件下，利用s~lgt关系曲线上拐点处的斜率计算渗透系

数时，可采取下式：

K——

办*M*叫，—叫（）

式中r——观测孔至抽水孔的距离（m>；

B越流参数;

mis~lgt关系曲线上拐点处的斜率。

注：

1拐点处的斜率，应根据抽水孔或观测孔中的稳定

最大下降值的1/2确定曲线的拐点位置及拐点处的水位下降值，

再通过拐点作切线计算得出。

时佰•K.=2.3—

2越流参数，应根据,从

函数表中查出相应的r/B,然后确定越流参数B

稳定流抽水试验或非稳定流抽水试验，当利用水位恢复资料计算

渗透系数时，可采取下列公式：

1停止抽水前，若动水位已稳定，可采取公式（）计算，式中的

S~lg11+

曲线上拐点的斜

mi值应采取恢复水位的

率。

2停止抽水前，若动水位没有稳定，仍呈直线下降时，可采取下

列公式:

1）承压水完整孔:

k=晟血（1+$

2）潜水完整孔:

K=-d,危UF：

）

tT

抽水停止时算起的恢复时间（min）;

-水位恢复时的剩余下降值（而；

h——水位恢复时的潜水含水层厚度（而

或公

注：

1当利用观测孔资料时，应符合当HE：

4WI<0.01

时的要求。

2如恢复水位曲线直线段的延长线欠亨过原点

时，应分析其原因，需要时应进行修正。

利用同位素示踪测井资料计算渗透系数时，可采取下列公式：

式中Vf——测点的渗透速度（m/d）;

I——测试孔附近的地下水水力坡度；

r——测试孔滤水管内半径（m；

r0——探头半径（而；

t——示踪剂浓度从N0变更到Nt所需的时间（d）;

NO同位素在孔中的初始计数率；

Nt同位素t时的计数率；

Nb-一放射性本底计数率；

a——流场畸变校正系数。

方法（三）

在单孔抽水试验中，由于没有观测孔，只能根据抽水试验未稳定前的水位，做出降深-半对数时间图，以图解法来求渗透系数或根据水位恢复数据，以图解法来求岩石渗透系数.

像这种联解方程，想用数学推导法来求解，是非常困难的.涉及籍函数和指数涵数.

如一矿山的抽水试验，涌水量为Q=1053吨/天,含水层厚度为m=241.3米，降深s=9.40米，抽水管径r=0.084米.

经过化简和代入后为：

可以用逼进法，在excel里计算.

如k=1时,左边的式子，其得数是小于1的，显然不符合方程.

如k=3时,左边的式子，其得数是大于2的，显然也是不符合方程.如k=2时，左边的式子，其得数是介于1--2之间的，这样就界定了k值的大致范围

然后再分别计算

显然k值小于1.5,大于1.4.

然后再这个区间继续计算k-0.085k的值，使之趋近于1.41113.

R=112.12

水文地质参数确定方法

确定水文地质参数的方法一般分为经验数据法、经验公式法、室

内试验法和野外试验法四种。

供水水文地质勘察中主要采取野外

试验法，因为野外试验法求得的参数精确度较高。

经验数据法根据长期的经验积累的数据，列成表格供需要时

选用。

渗透系数、压力传导系数、释水系数、越流系数、弥散系

数、降水入渗系数、给水度和影响半径等都有经验数据表可查。

在评估地下水资源时，水文地质参数常采取经验数据。

经验公式法考虑到某些基本规律列出的公式，并加上经验的

修正。

渗透系数、给水度等都可按经验公式计算，其值比选用经

验数据的精确度要高。

室内试验法在野外采纳试件，利用试验室的仪器和设备求取

参数。

渗透系数、给水度、降水入渗系数等水文地质参数，可通过室内试验法求得。

野外试验法利用野外抽水试验取得有关数据，再代入公式计

算水文地质参数。

其计算公式分稳定流公式和非稳定流公式。

计

算时根据含水层的状态（潜水或承压水）、井的完整性（完整井或非完整井）、鸿沟条件（傍河或其他鸿沟）、抽水孔状态（单孔抽水或带观测孔抽水）等条件选择。

渗透系数、导水系数、压力传导系数、释水系数、越流系数、给水度和影响半径等，都可用野外抽水试验法求得较精确的数据。

野外确定降水入渗系数还可采取地

下水均衡试验场的实测数据，一般精度较高

8.2渗透系数

8.2.1单孔稳定流抽水试验，当利用抽水孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采取下列公式:

1当CHs（或△h2）关系曲线呈直线时,1）承压水完整孔:

lQ}R

»K厂

（8.2.1-1）

2）承压水非完整孔:

当M>150r,l/M>0.1时:

2）

或当过滤器位于含水层的顶部或底部时:

RM-Z,LA.…In—+:

In[1+0.?

2kxMLr/

3）潜水完整孔:

K-rIn一/-c』、

—&勺厂I（8.2.1-4）

4）潜水非完整孔：

当>150r,l>0.1时：

-Q7}_R上万二/~1Tj2/n

一/盘）'厂/。

广4（8.2.1-5）

或当过滤器位于含水层的顶部或底部时：

X二~小L艮+土厂^•In（1+0、2女）

「江■后）L,/*厂j（8.2.1-6）

式中K——渗透系数（m/d）;3

Q出水也（m/d）;

s——水位下降值（m；

m——承压水含水层的厚度（而；

h白然情况下潜水含水层的厚度（而；

h——潜水含水层在白然情况下和抽水试验时的厚度的平

均值（m>；

h——潜水含水层在抽水试验时的厚度（m；

i——过滤器的长度（m；

r——抽水孔过滤器的半径（而；

R——影响半径（而。

2当CHs（或△h2）关系曲线呈曲线时，可采取插值法得出CHs

代数多项式，即：

s=

aiQ+aQ+••…anQn（8.2.1-7）

式中ai、a2……an——待定系数。

注：

ai宜按均差表求得后，可相应地将公式（8.2.1-

1）、（8.2.1-2）、（8.2.1-3）中的Q/s和公式（8.2.1-4）、

（8.2.1-5）、（8.2.1-6）中的REEE以1/a〔代换，分别进行计算。

3当s/Q（或△h2/Q）〜Q关系曲线呈直线时，可采取作图截距法求出a〔后，按本条第二款代换，并计算。

单孔稳定流抽水试验，当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时，若观测孔中的值s（或△除）在s（或△h2）~lgr关系

曲线上能连成直线，可采取下列公式：

1承压水完整孔：

京M京-.潦"厂1（8.2.2-1）

2潜水完整孔：

K_Q|石

―n（△衅一△膈）「门

（8.2.2-2）

式中Si、S2——在s〜lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（而；

"岫』——在△h2〜lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m2）;

ri、r2在s（或△h2）~lgr关系曲线上纵坐标为si、S2

（或）的两点至抽水孔的距离（而。

单孔非稳定流抽水试验，在没有补给的条件下，利用抽水孔或观测孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采取下列公式：

1配线法：

1）承压水完整孔：

式中W（u）——井函数;

S——承压水含水层的释水系数;

H——潜水含水层的给水度

2直线法:

当亶&（或里＜001时，可采取公式（8.2.2-1）、

（8.2.2-2）或下列公式:

1）承压水完整孔:

水完整孔:

K=•In—

（8.2.3-6）

2k（△房—AA?

）£i

式中S1、S2——观测孔或抽水孔在s〜Igt关系曲线的直线段上任

意两点的纵坐标值（m；

"电——观测孔或抽水孔在△h2〜lgt关系曲线的直线段上

任意两点的纵坐标值（m2）;

t1、t2——在s（或△h2）〜Igt关系曲线上纵坐标为si、S2（或）两点的相应时间（min）。

单孔非稳定流抽水试验，在有越流补给（不考虑弱透水层水的释放）的条件下，利用s~lgt关系曲线上拐点处的斜率计算渗透系数时，可采取下式：

□~~2.3Q―

K=—

M,■矿"1（8.2.4）

式中r——观测孔至抽水孔的距离（m>；

B越流参数；

ms~lgt关系曲线上拐点处的斜率。

注：

1拐点处的斜率，应根据抽水孔或观测孔中的稳定最大下降值的1/2确定曲线的拐点位置及拐点处的水位下降值，再通过拐点作切线计算得出。

/K/=23—

2越流参数，应根据,从函数表

中查出相应的r/B,然后确定越流参数B。

稳定流抽水试验或非稳定流抽水试验，当利用水位恢复资料计算渗透系数时，可采取下列公式：

1停止抽水前，若动水位已稳定，可采取公式（8.2.4）计算，式

工“一一「4一I、“・'——也（1+=）斗，,一J*

中的m值应米取恢复水位的卜『曲线上拐点的斜

率。

2停止抽水前，若动水位没有稳定，仍呈直线下降时，可采取下

列公式：

1）承压水完整孔：

K_4急"1~^（8.2.5-1）

2）潜水完整孔：

K>■,111\I「J

件或hf，『1（8.2.5-2）

式中tk——抽水开始到停止的时间（min）;

tt——抽水停止时算起的恢复时间（min）;

s——水位恢复时的剩余下降值（而；

h——水位恢复时的潜水含水层厚度（而。

注：

1当利用观测孔资料时，应符合当j<0.01

时的要求。

2如恢复水位曲线直线段的延长线欠亨过原点

时，应分析其原因，需要时应进行修正。

利用同位素示踪测井资料计算渗透系数时，可采取下列公式：

r71

D"（8.2.6-1）

（8.2.6-2）

式中Vf——测点的渗透速度（m/d）;

I——测试孔附近的地下水水力坡度；

r——测试孔滤水管内半径（m；

ro——探头半径（而；

t——示踪剂浓度从N0变更到N所需的时间（d）;

N）——同位素在孔中的初始计数率；

N——同位素t时的计数率；

M——放射性本底计数率；

a——流场畸变校正系数。