抽水试验的理论及资料整理

1、非稳定流抽水试验的非稳定流抽水试验的理论及资料整理理论及资料整理第一部分第一部分 抽水试验方法抽水试验方法一、抽水试验的任务一、抽水试验的任务二、主要水文地质参数二、主要水文地质参数三、常用的野外水文地质试验方法三、常用的野外水文地质试验方法四、抽水试验的基本方法四、抽水试验的基本方法五、抽水试验设备及验安装五、抽水试验设备及验安装第二部分第二部分 抽水试验理论及资料整理抽水试验理论及资料整理一、抽水试验的相关理论一、抽水试验的相关理论二、抽水试验二、抽水试验三、资料整理三、资料整理四、抽水试验实例四、抽水试验实例第一部分第一部分 抽水试验方法抽水试验方法 抽水试验是掌握含水层富水性，抽水试验

2、是掌握含水层富水性，求取含水层水文地质参数最直接的手段。求取含水层水文地质参数最直接的手段。- -查明含水层的富水性查明含水层的富水性获取含水层水文地质参数获取含水层水文地质参数评价地下水开采对环境影响评价地下水开采对环境影响提出合理供、排水方案提出合理供、排水方案一、水文地质试验的任务一、水文地质试验的任务 释水系数释水系数s s 水文地质参数水文地质参数渗透系数渗透系数(k) (k) 导水系数导水系数(T) (T) 越流系数越流系数k/m k/m 释水系数（释水系数（S S）（给水度）（给水度u u）压力传导系数压力传导系数(a) (a) 又称贮水系数或弹性给水度。表征单位含水岩体释水又称

3、贮水系数或弹性给水度。表征单位含水岩体释水（贮水）能力的参数（无量纲）。（贮水）能力的参数（无量纲）。二、主要的水文地质参数二、主要的水文地质参数 渗透系数渗透系数k k 表征含水层透水能力重要水文地质参数表征含水层透水能力重要水文地质参数 ，是水力坡，是水力坡度为度为1 1时，地下水在介质中的渗透速度。渗透系数不仅与时，地下水在介质中的渗透速度。渗透系数不仅与介质性质有关，还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、介质性质有关，还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、比重及温度等物理性质有关。量纲为（比重及温度等物理性质有关。量纲为（m md d）。）。 导水系数导水系数T T 表示含水层全部厚度导水

4、能力的参数。定义为水力坡表示含水层全部厚度导水能力的参数。定义为水力坡度为度为1 1时，地下水通过单宽含水层垂直断面的流量。导水时，地下水通过单宽含水层垂直断面的流量。导水系数系数T T等于含水层渗透系数等于含水层渗透系数K K与含水层厚度与含水层厚度m m的乘积。量纲的乘积。量纲为为（m2d）。）。 三、常用的野外水文地质试验方法三、常用的野外水文地质试验方法1 1、抽水试验、抽水试验 （1 1）根据抽水试验的水动力特征：分为稳定流抽水试验、）根据抽水试验的水动力特征：分为稳定流抽水试验、非稳定流抽水试验；非稳定流抽水试验； （2 2）根据抽水试验孔的数量和组合方式：分为多孔抽水）根据抽水试

5、验孔的数量和组合方式：分为多孔抽水试验、单孔抽水试验、干扰孔抽水试验等，试验、单孔抽水试验、干扰孔抽水试验等， （3 3）抽水试验的方法：在水井或钻孔中进行抽水，观测）抽水试验的方法：在水井或钻孔中进行抽水，观测记录水量和水位随时间的变化。试验时要求对抽水时的水位记录水量和水位随时间的变化。试验时要求对抽水时的水位和流量进行系统的观测和记录，并绘制水位与流量关系的曲和流量进行系统的观测和记录，并绘制水位与流量关系的曲线。线。 （4 4）利用水位与流量之间的函数关系，评价井（孔）出）利用水位与流量之间的函数关系，评价井（孔）出水能力。计算含水层渗透系数，确定抽水影响半径（水能力。计算含水层渗透系

6、数，确定抽水影响半径（R R）和降）和降落漏斗形状、了解岩层给水度和含水层与地表水及含水层间落漏斗形状、了解岩层给水度和含水层与地表水及含水层间的水力联系等。的水力联系等。 是往钻孔中连续定量注水，使孔内保持一定水位，通过水位与水量的函是往钻孔中连续定量注水，使孔内保持一定水位，通过水位与水量的函数关系，测定透水层渗透系数的水文地质试验工作，它的原理与抽水试验相数关系，测定透水层渗透系数的水文地质试验工作，它的原理与抽水试验相同，但抽水试验是在含水层内形成降落漏斗，而注水试验是在含水层上形成同，但抽水试验是在含水层内形成降落漏斗，而注水试验是在含水层上形成反漏斗。其观测要求和计算方法与抽水试验

7、类似。注水试验可用于测定非饱反漏斗。其观测要求和计算方法与抽水试验类似。注水试验可用于测定非饱和水透水层的渗透系数。和水透水层的渗透系数。 2 2、注水试验、注水试验 3 3、试坑渗水试验、试坑渗水试验 是在地表挖试坑注水，在坑底保持一定水层厚度，使水在地下是在地表挖试坑注水，在坑底保持一定水层厚度，使水在地下水面以上的干土层中稳定下渗，根据单位时间内试坑的稳定耗水量水面以上的干土层中稳定下渗，根据单位时间内试坑的稳定耗水量测算土层渗透系数的野外水文地质试验方法。在确定渠道、水库、测算土层渗透系数的野外水文地质试验方法。在确定渠道、水库、灌区的渗漏水量时，多采用此法测定干燥土层的渗透系数。灌区

8、的渗漏水量时，多采用此法测定干燥土层的渗透系数。 水文地质试验方法的适用条件 在地下水埋深较大，不能满足抽水试验的条件下，可采用注水试验近似代替抽水试验； 渗水试验仅适用于浅部土层渗透系数的求取。 不同试验方法取得参数的差异性分析注水试验求取的水文地质参数一般比抽水试验取得的参数偏小1/51/3.四、抽水试验的基本方法四、抽水试验的基本方法（一）抽水试验（一）抽水试验 的目的的目的验证水文地质条件验证水文地质条件求取水文地质参数求取水文地质参数 揭露系统边界条件揭露系统边界条件 评价地下水允许开采量评价地下水允许开采量 查明主要来水方向查明主要来水方向 提供供排结合方案提供供排结合方案 查明地

9、下水开采对环境的影响查明地下水开采对环境的影响 根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时具有潜水自由面的含水层中时, ,称为称为无压井无压井；当水井布置在承压含水；当水井布置在承压含水层中时称为层中时称为承压井承压井。 当水井底部达到不透水层时称为当水井底部达到不透水层时称为完整井完整井，否则称为，否则称为非完整井非完整井。 在巨厚的岩溶含水层中在巨厚的岩溶含水层中, ,应该根据岩溶发育深度确定合理的有效含水应该根据岩溶发育深度确定合理的有效含水带厚度。带厚度。无压完整井抽水试验无压完整井抽水试验

10、 无压非完整井抽水试验无压非完整井抽水试验 ( (二二) ) 试验水井分类试验水井分类单孔单孔抽水抽水 井群井群干扰干扰孔抽孔抽水水 没有观测孔而只有一个抽水孔的抽水试验。用于概略求没有观测孔而只有一个抽水孔的抽水试验。用于概略求取含水层的是文地质参数。由于它只能用经验公式及试算法取含水层的是文地质参数。由于它只能用经验公式及试算法求影响半径，故测定的渗透系数精度较差。一般用于水文地求影响半径，故测定的渗透系数精度较差。一般用于水文地质调查的初步阶段，常用来了解和对比不同地段含水层的透质调查的初步阶段，常用来了解和对比不同地段含水层的透水性和富水性。在钻探成本较高的基岩地区，仅需实际测定水性和

11、富水性。在钻探成本较高的基岩地区，仅需实际测定单孔涌水量时也采用单孔抽水。单孔涌水量时也采用单孔抽水。 也称孔群抽水，即二个或二个以上抽水孔同时抽水，各孔也称孔群抽水，即二个或二个以上抽水孔同时抽水，各孔的水位和流量有明显的相互影响，故称干扰孔抽水。在拟作井的水位和流量有明显的相互影响，故称干扰孔抽水。在拟作井群供水或井群降低地下水位的地段和复杂的岩溶矿区使用。它群供水或井群降低地下水位的地段和复杂的岩溶矿区使用。它的目的不仅为了求参，主要是依靠形成大型降落漏斗，充分暴的目的不仅为了求参，主要是依靠形成大型降落漏斗，充分暴露水文地质问题，取得孔群的总涌水量或井群降漏斗中水位降露水文地质问题，取

12、得孔群的总涌水量或井群降漏斗中水位降深值的资料，测定水流的主要补给、排泄方向和预测涌水量等。深值的资料，测定水流的主要补给、排泄方向和预测涌水量等。 多孔多孔抽水抽水 是由一个抽水孔和若干个观测孔组成的抽水试验。它能是由一个抽水孔和若干个观测孔组成的抽水试验。它能比较精确地测定比较精确地测定T T、S S值、影响半径和下降漏斗形状，还能确值、影响半径和下降漏斗形状，还能确定含水层间的水力联系。多孔抽水时观测孔一般以抽水孔为定含水层间的水力联系。多孔抽水时观测孔一般以抽水孔为中心呈放射线排列或十字形排列。中心呈放射线排列或十字形排列。 （三）抽水试验的种类（三）抽水试验的种类试验性试验性开采抽开

13、采抽水试验水试验 是模拟未来开采方案而进行的抽水试验；一般是模拟未来开采方案而进行的抽水试验；一般在地下水天然补给量不很充沛或补给量不易查清，在地下水天然补给量不很充沛或补给量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料的水源地，为充分暴露水文地质问题，宜进行试验的水源地，为充分暴露水文地质问题，宜进行试验性开采抽水试验，并用钻孔实际出水量作为评价地性开采抽水试验，并用钻孔实际出水量作为评价地下水可开采量的依据。下水可开采量的依据。 混合混合抽水抽水 是从两个或更多含水层同时抽水。一次混合是从两个或更多含水层同时抽水。一次混合抽水只能得到各

14、含水层的平均渗透系数。抽水只能得到各含水层的平均渗透系数。1 1、稳定流抽水、稳定流抽水 2 2、非稳定流抽水、非稳定流抽水 在一定持续的时间内流量和水位同时相对稳定（即不超过一定的允许波在一定持续的时间内流量和水位同时相对稳定（即不超过一定的允许波动范围），可进行动范围），可进行1313个落程的抽水。抽水试验前应测量静止水位，抽水结个落程的抽水。抽水试验前应测量静止水位，抽水结束后应测量恢复水位。稳定流抽水试验主要用于计算含水层的渗透系数。分束后应测量恢复水位。稳定流抽水试验主要用于计算含水层的渗透系数。分单井（因水跃，单井（因水跃，k k值偏小）和有观测孔的试验。不足之处在于：试验时间长值

15、偏小）和有观测孔的试验。不足之处在于：试验时间长, ,取得的参数少。取得的参数少。 是在抽水钻孔中仅保持水量稳定并使水位不断改变，或仅保持水位稳是在抽水钻孔中仅保持水量稳定并使水位不断改变，或仅保持水位稳定使水量不断改变的抽水试验。非稳定抽水试验的目的是用人工控制的方定使水量不断改变的抽水试验。非稳定抽水试验的目的是用人工控制的方法，使钻孔周围含水层中发生地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间法，使钻孔周围含水层中发生地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间的变化过程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水在非稳的变化过程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水在非稳定运动时的水

16、文地质参数。通过非稳定抽水试验可以测求含水层的导水系定运动时的水文地质参数。通过非稳定抽水试验可以测求含水层的导水系数（数（T T）、压力传导系数（）、压力传导系数（a a）、渗透系数（）、渗透系数（K K），及给水度（），及给水度（）或释水系）或释水系数（数（S S）。具有时间短（但有越流补给和隔水边界时稍长），参数多，可以）。具有时间短（但有越流补给和隔水边界时稍长），参数多，可以预测水位变化的特点。预测水位变化的特点。 （四）抽水试验的方法（四）抽水试验的方法深井潜水泵 需掌握深井潜水泵的水泵部分、电机部分、进水部分和密封装置四部分长轴深井泵 需掌握深井水泵的泵体部分、输水管部分、传动装

17、置部分 。特点：需电源、水源清洁，大小水量不限，但降深间距不易拉开 五、抽水试验设备及试五、抽水试验设备及试验安装验安装1 1、深井泵抽水试验、深井泵抽水试验深井泵抽水试深井泵抽水试验安装验安装 深井泵抽水过去主要使用长轴泵，近年较多地采用深井潜水泵抽水。深井潜水泵下入深度没有多少要求，根据水泵的扬程和水位的降神进行调整。长轴泵降深 长轴泵降深通过地面上的调节螺帽调节长轴的上下移动，从而达到调整泵叶轮进水间隙，实现不同出水量，达到不同的降深潜水泵降深 潜水泵电机与泵均在井内，不能进行调整。要实现不同的降深和水量，最有效的就是更换不同扬程和出水量的深潜水泵来实现深井泵抽水的优缺点深井泵抽水的优缺

18、点 水位、水量能在较短的时间稳定 抽水成本较空压机低 可实现高扬程的抽水试验 利于定流量的非稳定流抽水 不适应泥砂含量较重的抽水试验，已造成叶轮、长轴、橡胶轴承等的磨损，可造成电机及其它部位的损坏。 在野外施工中，因缺电需另备发电机组。空压机抽水的原理空压机抽水的原理 抽水时，空压机将压缩空气通过风管送入井中，通过混合器与水混合成水气混合物，扬水管内的水气混合物相对密度较轻，扬水管外（地层）水柱产生压力差，不断进入管内，管内的水气混合物又被新形成的水气混合物向上推，形成气举排出井口。2 2、空压机抽水试验、空压机抽水试验 安装方法分为同心式和并列式两种。 选择空压机类型时要考虑井深、井径及其他

19、水文地质条件，空压机通常用9/7、6/7。通常通过通风管的沉没比、沉没深度及空气消耗量和空气压力来确定。 1、沉没比 风管在动水位以下的浸没深度与混合器至出水口长度之比（a） a= 沉没比一般不小于5060%，沉没比愈大，水汽混合与抽水效果愈好。但要考虑空压机的压力。 2、风管下入深度 风管下入静水位以下深度 H= 式中： H-风管沉没静水位以下深度（m） p-压风管路损失(一般为0.050.08mpa) r1-水的相对密度%100hHH1100)(rpp空压机抽水的优缺点空压机抽水的优缺点 可根据静水位设定抽水深度可根据静水位设定抽水深度 抽水孔径适应范围大抽水孔径适应范围大 可在含泥、沙较

20、多的地下水中进行抽水可在含泥、沙较多的地下水中进行抽水 可随地下水的涌水量变化而变化可随地下水的涌水量变化而变化 抽水成本高抽水成本高 噪声较大噪声较大 不利于定流量的非稳定流抽水不利于定流量的非稳定流抽水 第二部分第二部分 抽水试验理论及资料整理抽水试验理论及资料整理一、抽水试验相关理论（一）裘布依稳定流理论（一）裘布依稳定流理论基本假设：含水层均质、等厚、无限、各向同性。实验条件：室内沙层，“岛状含水层”潜水井：潜水井：wWWrRSSHKQlglg)2(366. 10wwrRKMSQlglg73. 2承压井：承压井：2 2、水文地质参数计算、水文地质参数计算 用裘布依公式和影响半径的经验公

21、式联立求解用裘布依公式和影响半径的经验公式联立求解, ,通常使用试算法（逼近法）即可得到通常使用试算法（逼近法）即可得到k k、R R1 1、流量基本计算公式、流量基本计算公式 由于在过水断面处的水力坡度并非恒值，靠近井的四周误差较由于在过水断面处的水力坡度并非恒值，靠近井的四周误差较大大,k,k值一般偏小。但对于离井外有相当距离处，其误差是很小的值一般偏小。但对于离井外有相当距离处，其误差是很小的 。为。为降水影响半径范围内的平均渗透系数降水影响半径范围内的平均渗透系数 。裘布依公式中渗透系数裘布依公式中渗透系数K K及影响半径及影响半径R R经验公式经验公式rRSSHQKwwlg)2(73

22、2. 0rRMSQKWlg366. 0KHSRw2KSR10潜水潜水承压水承压水计算方法，根据含水层的性质分别选择计算模型。首先给定一个任意小的值 ，作为确定计算精度的约束值，然后任意给出一个假定的影响半径 ，代入公式中计算出 ，再将计算出的 带入式中计算出 ，.,。如处反复计算，直到满足 为止，此时的 和 就是计算得最终结果。0R1K1K1RnnKK11nK1nR曲线类型判断及系数求解（曲度法）曲线类型判断及系数求解（曲度法） 若若 n1n1，为反常型，为反常型 n n1 1，为直线型，为直线型 1 1n n2 2，为指数型，为指数型 n n2,2,为抛物线型为抛物线型 n n2 2，为对数

23、型，为对数型若只有两次降深资料，只能用曲度法判定若只有两次降深资料，只能用曲度法判定用图解法和最小二乘法用图解法和最小二乘法类型判断类型判断求解系数求解系数)(sfQ 1212lglglglgQQssn,1212QQss( (坐标图解判断或根据曲率判断坐标图解判断或根据曲率判断, ,推算最大推算最大Q Q值一般值一般1.5-21.5-2倍倍) )直线方程：直线方程： （承压水）（承压水） (2)(2)幂函数曲线：幂函数曲线： （渗透好但补给差的地区）（渗透好但补给差的地区）抛物线方程：抛物线方程： （补给条件好水量大的地区）（补给条件好水量大的地区）对数曲线：对数曲线： （相对隔离补给差的地区

24、）（相对隔离补给差的地区）反常型反常型( (抽水错误或条件变化抽水错误或条件变化, ,不能用于计算不能用于计算) )3 3、 推求最大涌水量推求最大涌水量Q Qmaxmax用抽水试验所作用抽水试验所作Q-SQ-S曲线的经验方程曲线的经验方程SqQbSaQSBaQlgmsnQ 4 4、裘布依理论不合理性的几点讨论、裘布依理论不合理性的几点讨论（1 1）基本假设与自然界实际条件差别较大）基本假设与自然界实际条件差别较大。 地质体是非均匀的，很难完全满足基本假设。推导前提与结论相矛盾。前提：无垂直方向的渗入补给及越流补给；无侧向补给；原始水面水平；含水层及地下水不可压缩等。结论：各断面流量非常量也不

25、等于抽水井的涌水量；R并非定值。（2 2）地下水的运动是变化的，稳定只是暂时和相对的）地下水的运动是变化的，稳定只是暂时和相对的 潜水含水层中抽水是逐渐疏干含水层的过程，承压含水层中抽水来源于弹性储量的补给（释放）。抽水影响范围内水位是不断下降的，直到抽水影响扩大到补给边界，井的水量完全来自边界的补给所保证时为止。稳定流理论只是非稳定流理论在抽水很长时间以后达到的一个特例。（3 3）裘布依公式的不合理性）裘布依公式的不合理性 公式认为井涌水量的大小与井径的关系不大，但实际中发现，在含水层渗透系数大于1的条件下，随着井径的加大，井涌水量成倍地增加，并且根据大口井径抽水试验的结果计算的渗透系数、单

26、位涌水量比小口径井抽水试验成果计算的参数大得多。 因此，在矿区水文地质勘探中，采用小口径钻孔进行抽水试验，利用试验结果评价岩层的富水性以及求取的水文地质参数，得出的结果是错误的。（4 4）不能确定）不能确定Sa（5 5）“井损井损”与与“水跃水跃”问题讨论问题讨论 实际抽水试验中，井筒中的水位与井壁含水层的水位是不一致，这个差值h由两大部分组成，一是井损，二是水跃。 水跃是受过水断面影响而出现的差值。井损是由于井中滤水管及其填砾造成的。 因此，采用单孔抽水试验从试验中测得的水位实际上仅是一个近似水位，求得的水文地质参数是偏小的。解决该问题的方法是采用带观测孔的抽水试验。 （二）非稳定流理论（二

27、）非稳定流理论( (泰斯泰斯TheisTheis) )理论理论 1 1、基本观点：认为非均质是含水介质的基本属性，地、基本观点：认为非均质是含水介质的基本属性，地下水的运动不稳定是绝对的，稳定是有条件的、相对的。下水的运动不稳定是绝对的，稳定是有条件的、相对的。2、渗流基本理论xTHxyTHysHtwx yttH x y thx yx yttTHnq x y tx yttH x y th x y tx yttxy ;,;( , , )( , );( , );( , , );( , );( , , )( , , );( , );0002010)(4wuWTQSTtSru42W(u)-W(u)-井

28、函数井函数 u-u-参变量参变量 雅可布雅可布、汉图什汉图什 、博尔顿博尔顿和和纽曼纽曼在此基础上进行了发展。在此基础上进行了发展。对于地下水的承压运动，渗流偏微分方程经离散后，对于渗流场中任一点的水位降深，由下式给出： 模拟抽水试验流场过程模拟抽水试验流场过程正演求参正演求参利用抽水试验资料求取参数利用抽水试验资料求取参数反演求参反演求参标准曲线对比法(双对数W(u)-1/u配线法)：tS 2 rstrs2直线图解法：tslgrslg2lgrts水位恢复法：1tts3、水文地质参数的求取方法（3 3）非稳定流抽水试验的基本规律）非稳定流抽水试验的基本规律水位：水位：t t一定，一定，r r越

29、近，越近，s s越大；反越大；反之之s s越小。越小。r r一定，一定，t t越大，越大，s s越大。越大。随着抽水时间愈长，水位随着抽水时间愈长，水位降速愈来愈小，表现为曲降速愈来愈小，表现为曲线随时间逐渐变平缓。最线随时间逐渐变平缓。最后趋于稳定。后趋于稳定。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。通过任一断面的流量都小通过任一断面的流量都小于井的涌水量。于井的涌水量。 （一）（一）抽水试验方法的适用勘查阶段抽水试验方法的适用勘查阶段 在基本查明水源地水文地质条件在基本查明水源地水文地质条件, ,初步掌握地下水补、迳、初步掌握地下水

30、补、迳、排规律以及富水性情况下进行钻孔布设；排规律以及富水性情况下进行钻孔布设； 一般详查以下阶段都采用单孔抽水试验一般详查以下阶段都采用单孔抽水试验, ,抽水孔应该布置在抽水孔应该布置在径流排泄区及强富水地段；径流排泄区及强富水地段； 多孔或孔群抽水试验一般在水源地勘探阶段使用，由于成多孔或孔群抽水试验一般在水源地勘探阶段使用，由于成本较高，主孔应该布置在有代表性的典型地段；根据水源本较高，主孔应该布置在有代表性的典型地段；根据水源地规模及复杂程度确定孔组数量。地规模及复杂程度确定孔组数量。二、非稳定流抽水试验二、非稳定流抽水试验 （二）多（群）孔试验组布设的原则 主副孔布置：主孔口径满足安

31、设大泵以发挥单井最大出水效能；为避免三维流及水跃一般应设计副孔作观测孔； 观测孔：布置一般呈放射状或十字形，以了解降落漏斗的发展形态和不同方向透水性，计算矿尘及含水层参数，充分揭露边界条件及地下水补、排方向为原则；各观测孔应在对数数轴上呈均匀分布； 钻孔深度：应大于疏干深度和揭露强含水带（完整或非完整），预留沉砂段。观测孔深度一般要求与抽水孔大致相同，按测孔施工。 抽水井及观测孔的设计，主要有三方面的内容：抽水井及观测孔的设计，主要有三方面的内容： 一是确定一是确定井位井位；二是；二是 井结构设计井结构设计；三是确定；三是确定井的施工工艺井的施工工艺。 在合理的选择好孔位后，水井的出水量与井的

32、结构设计和成井工艺在合理的选择好孔位后，水井的出水量与井的结构设计和成井工艺有很大的关系。结构设计不合理，施工工艺有漏洞，都有可能达不到目有很大的关系。结构设计不合理，施工工艺有漏洞，都有可能达不到目的，甚至成为废井。因此应对水井的结构进行科学的设计，保证过滤器的，甚至成为废井。因此应对水井的结构进行科学的设计，保证过滤器有足够的过水能力；在施工过程尽量少堵塞或不堵塞含水层，不影响水有足够的过水能力；在施工过程尽量少堵塞或不堵塞含水层，不影响水井过滤器周围含水层的过水能力。井过滤器周围含水层的过水能力。 单孔抽水试验钻孔的机构设计，原则上抽水试验段的井径应满足抽单孔抽水试验钻孔的机构设计，原则

33、上抽水试验段的井径应满足抽水设别的下入。水设别的下入。 瓮福磷化基地丁家寨水源地十字形排列的多孔抽水试验现场瓮福磷化基地丁家寨水源地十字形排列的多孔抽水试验现场抽水试验孔组：抽水试验的主孔是试验孔组的核心，主孔应布置在地下水的主径流带上，并在施工主孔前，应先施工副孔，一是避免主孔的失误，二是利用副孔在试验中观测试验中心的水位，避免抽水孔中出现的“水跃”。主控应按照大口径成井的结构设计和施工，保证出水量足够大，充分揭露试验场中的隐蔽的水文地质问题。观测孔原则上应与主孔深度一致，并按垂直河平行地下水流向布置观测线，每条向上观测孔的分布应在对数曲线上呈均匀分布。并且最近的孔位距抽水主井壁应大于50m

34、。 （三）多（群孔）抽水试验的阶段划分： 第一阶段试验性抽水（目的为检验设备、人员、组织的合理性和有效性） 第二阶段初始流场测量（了解试验的初始条件，建立个观测点天然条件下的动态趋势方程） 第三阶段正式抽水试验（实验的核心，并将资料分析和研究贯穿于全过程） 第四阶段恢复流场测量 第五阶段资料综合分析和成果编制。a除单孔抽水试验外，均应编制抽水试验设计任务书； b测量抽水孔及观测孔深度，如发现沉淀管内有沉砂应清洗干净； c.为防止抽出水的回渗，在预计抽水影响范围内的排水沟必须采取防渗措施。d、环境调查。查明试验前实验场中的化境条件。对特殊地段布设观测点。 （四）抽水试验前的准备工作（四）抽水试验

35、前的准备工作 1、钻孔涌水量应保持常量（或阶梯流量），其变化幅度不大于3。 2、抽水延续时间除多孔一般要求10天、群 孔 干扰抽水要求15天外，并可结合最远观测孔水位下降与时间关系曲线S(或h2)lgt来确定。 a当S(或h2)lgt曲线至拐点后出现平缓段，并可以推出最大水位降深时，抽水方可结束； 注：在承压含水层中抽水，采用Slg t曲线，在潜水含水层中抽水采用h2-lgt曲线。h2是指潜水含水层在自然情况下的厚度H和抽水试验时的厚度h的平方差，即h2H2-h2。 b当S(或h2)-lg t曲线没有拐点或出现几个拐点，则延续时间宜根据试验的目的确定。（五）非稳定流抽水试验观测技术要求（五）非

36、稳定流抽水试验观测技术要求 3 观测频率及精度应符合下列要求： a水位观测宜按第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分钟进行观测，以后每隔30分钟观测一次，其余观测项目及精度要求可参照稳定流抽水试验要求进行; b抽水孔与观测孔水位必须同步观测； c抽水结束后，或试验期间因故中断抽水时，应观测恢复水位，观测频率应与抽水时一致，水位应恢复到接近抽水前的静止水位。 群孔干扰抽水试验群孔干扰抽水试验除按除按非稳定流抽水要求进行外，还应满足非稳定流抽水要求进行外，还应满足下列要求：下列要求： a a干扰孔

37、之间的距离，应保证一孔干扰孔之间的距离，应保证一孔抽水，使另一孔产生一定的水位削减；抽水，使另一孔产生一定的水位削减； b b水位降深次数应根据设计目的而水位降深次数应根据设计目的而定，一般应尽抽水设备能力做一次最定，一般应尽抽水设备能力做一次最大降深；大降深； c c各干扰孔过滤器的规格和安装深各干扰孔过滤器的规格和安装深度应尽量相同；度应尽量相同； d d各抽水孔抽水起、止时间应该相各抽水孔抽水起、止时间应该相同；同； e e试验过程中，宜同时对泉和可能试验过程中，宜同时对泉和可能受影响的地表水点进行水位、流量和受影响的地表水点进行水位、流量和水温的观测。水温的观测。 试验性开采抽水试验性

38、开采抽水试验试验除除按群孔干扰抽水要求进按群孔干扰抽水要求进行外（作过群孔干扰抽水则行外（作过群孔干扰抽水则可以不再进行此项目），还可以不再进行此项目），还应满足下列要求：应满足下列要求： a a抽水试验一般在枯水期进抽水试验一般在枯水期进行；行； b b抽水钻孔总涌水量尽量接抽水钻孔总涌水量尽量接近设计需水量；近设计需水量； c c水位下降漏斗中心水位稳水位下降漏斗中心水位稳定时间不宜少于一个月；定时间不宜少于一个月； d d若水位不能达到稳定，应若水位不能达到稳定，应及时调节总涌水量，使其达及时调节总涌水量，使其达到稳定。到稳定。 ( (六六) )群孔干扰抽水及试验性开采抽水试验群孔干扰抽

39、水及试验性开采抽水试验 1、试验期间，对原始资料应及时进行整理，编制各类历时曲线，并进行综合研究，发现问题，及时查找原因，对错误进行更正。 现场编制曲线图包括： 四、抽水试验资料整理四、抽水试验资料整理)(tfS tSlglgtSlg 2、试验结束后： 抽水试验应提交抽水孔和观测孔平面位置图(以水文地质图为底图)、勘查区初始水位等水位线、地下水水位下降漏斗平面图、剖面图、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St、Slg t曲线、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。 3、编写试验小结，其内容包括：试验目的、要求、方法、获得的主要成

40、果及其质量评述和结论。 五、抽水试验资料应用五、抽水试验资料应用（一）根据单对数曲线形状判断边界条件（一）根据单对数曲线形状判断边界条件无限边界无限边界一个直线隔水边界一个直线隔水边界一个直线补给边界一个直线补给边界（二）抽水试验反演求参方法及应用（二）抽水试验反演求参方法及应用1 1、双对数配线法双对数配线法优点：优点：实测数据越多，愈利于拟合，资料应用充分；实测数据越多，愈利于拟合，资料应用充分；少数有误差的点一般是观测问题，可以舍去；少数有误差的点一般是观测问题，可以舍去； 重合程度反映了水文地质条件及抽水试验条件是否满足重合程度反映了水文地质条件及抽水试验条件是否满足泰斯公式的推导前提

41、。泰斯公式的推导前提。应用：用曲线较陡的部分利于拟合，即初期资料曲线应用：用曲线较陡的部分利于拟合，即初期资料曲线 tS 2 rstrs2tlgslgTQ4lg)(lguWu1lgar4lg2),(08. 0DruWSQTa),(08. 0DruWSQTyyurTt142Ta MTK aurTt142*利用抽水初期资料配线（双对数lgslgt）法求参利用抽水后期资料优点优点：作图与计算相对作图与计算相对较繁；较繁； 检验条件是否满检验条件是否满足泰斯公式。足泰斯公式。 应用应用：用短时间抽水和较用短时间抽水和较长时间抽水资料均可。长时间抽水资料均可。观测孔距离抽水孔近的观测孔距离抽水孔近的资料

42、曲线资料曲线 2、直线（单对数）法反演求参iQT183. 0225. 2rTttTa MTK tlgS优点：优点：作图与计算相对作图与计算相对简便；简便； 便于确定直线段，便于确定直线段，一般情况都十分直观；一般情况都十分直观； 检验条件是否满检验条件是否满足泰斯公式。足泰斯公式。应用应用：用：用抽水时间较长的抽水时间较长的和距离抽水孔近的资和距离抽水孔近的资料曲线料曲线 3 3、水位恢复法、水位恢复法（ ）优点：优点：避免了流量不稳避免了流量不稳定和复杂的水力条件定和复杂的水力条件应用：应用：有两点法、选择有两点法、选择法和直线法，建议用法和直线法，建议用恢复水位的恢复水位的中、后期中、后期

43、资料资料的直线段资料的直线段资料tts-1+ （三）地下水系统仿真模型建立及正演求参（三）地下水系统仿真模型建立及正演求参剖剖 分分 数数 据据 表表面积（平方千米）参数分区（个）节点（个）节点数（个）单元数（个）有井单元数（个）计算时段（个）内节点边界节点1236941170170833对实验区按照有限差分计算的要求进行空间离散（剖分）。 根据勘探和试验成果资料综合分析，将计算区分为n个参数区,并初步赋予各参数区相逢应的水文地质参数。 水源地水文地质参数一览表水源地水文地质参数一览表分区号T5.760.0680.2454.700.0490.2233.000.0250.215 数值模型识别建立

44、流程 选择试验区内有代表性的观测孔，运行数学模型，进的检验，在模拟检验中不断调整参数分区和参数，最终使得各观测孔水位下降与试验中的实际历史曲线趋势一致。从而建立实验区地下水系统的数学真模型。并得到实验区的参数分区和个分区水文地质参数。输 入 N.M.K.t.a.Q（ P）打 印 Q（ P）FOR E=0 TO T STEP30 FOR i=1TO MFOR J=1TO N读 入 Rij,计 算 单 井 对 i点 影响 降 深 ， 叠 加 各 井 对 i点的 累 加 影 响 水 位 降NEXT JNEXT I时 段 输 出NEXT EEND5 LPRINT “矿区疏干井群干扰计算”6 LPRIN

45、T “-”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; “)=?”; 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+

46、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 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 NEXT I260 FOR W=1 TO M270 LPRINT USING“#.#”; “S(”;W; “)=?”; S(W)275 S(W)=0

47、280 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 END500 DATA抽水试验流场编制综合图表编制五、抽水试验实例五、抽水试验实例实例一：瓮安县丁家寨水源地初勘实例一：瓮安县丁家寨水源地初勘贵州省瓮福磷化基地丁家寨水源地供水水文地质初勘在丁家寨背斜核部23ls含水层中地下水富集的西坡地段布置了一组多孔抽水试验。力求通过本次多孔抽水试验解决下列问题： (

48、一)为评价地下水资源提供确切的水文地质计算参数。 (二)了解23ls主要含水层的富水性、含水均匀程度，以及抽水的降落漏斗形态和影响半径。 (三)确定断裂破碎带的导水性，F1断层两盘23ls含水层之间以及地下水与地表水之间的水力联系。 （四)揭示可能的透水或隔水边界。 （五)暴露由于抽水而可能引起的不良工程地质问题。 A瓮福磷化基地丁家寨瓮福磷化基地丁家寨根据初勘设计，本组多孔抽水试验孔组由DZKI(主井)、ZK22(付孔)、观1、观2、观3、观4、观5、观6、观?、观8、观9、观10、观11组成，呈“十”字型分布，分别垂直和平行地下水流向，每条观测线上布56个观测孔。 试验方法及情况简述试验方

49、法及情况简述 采用采用120120千瓦可移动式发电千瓦可移动式发电机组作为动力机组作为动力(50(50千瓦机组千瓦机组作为备用作为备用) )。用用10JDl40X1210JDl40X12型深井泵抽水。型深井泵抽水。主井出水量和观测泉点流量主井出水量和观测泉点流量采用三角堰观测，读数精确采用三角堰观测，读数精确到毫米；主井动水位采用到毫米；主井动水位采用DSHDSH一一3 3型力式液位自计仪测型力式液位自计仪测量，付孔和观测孔动水位采量，付孔和观测孔动水位采用电测水位计测量，各孔动用电测水位计测量，各孔动水位测量要求精确到厘米。水位测量要求精确到厘米。各观测点时间统一以主井使各观测点时间统一以主

50、井使用的力式液位自计仪打出的用的力式液位自计仪打出的北京时间为准，观测间隔与北京时间为准，观测间隔与主井同步。主井同步。 抽水试验期间，每日的观测抽水试验期间，每日的观测数据均及时进行整理，同时数据均及时进行整理，同时绘制出绘制出Q Q、S S历时曲线，历时曲线，S S一一1gt1gt曲线，曲线，IgSIgS一一1gt1gt曲线以曲线以及等水压线。以便在抽水同及等水压线。以便在抽水同时，分析原始资料，指导抽时，分析原始资料，指导抽水试验的顺利进行。水试验的顺利进行。抽水主孔及观测孔抽水主孔及观测孔试验情况简述 本组多孔抽水试验自1989年11月17日至12月16日24时，共历时30天。进行了水

51、位统测、放水试验、试抽、第一次正式抽水、第二次正式抽水，并观测了恢复水位。抽出总水量77906623米3。各次抽水试验成果及技术参数见表一(1)、(2)、(3)、(4)。整个抽水过程比较顺利，未出现不良工程地质问题。水文地质参数K计算成果表 表四放水试抽第一次第二次平均T（米2/日）1227.811028.111273.241219.301187.11K（米2/日）8.3116.9598.6198.2548.036试验阶段参数值主要成果 试验孔组位于丁家寨背斜西翼23ls白云岩含水层分布区，受控于F16压性断裂引起的局部承压地带。地下水类型为承压水，水文地质参数的计算采用泰斯公式。付孔 和6个

52、潜水观测孔因为未达到承压深度，不参与计算。阶梯参数观4观5观6观7观9观121.2T(米2/日)1262813.331307.149151070.471220S1.7610-69.7810-56.8910-42.5410-37.3810-51.4910-46T(米2/日)1143.751109.091307.141143.751663.641109.09S1.5910-27.210-36.210-42.5410-21.5810-27.7810-2平均T(米2/日)1202.88961.211307.141029.381370.061164.55S7.9510-33.6510-36.5510-4

53、1.410-27.9410-33.910-2阶梯流量法计算阶梯流量法计算T、S成果表成果表主要成果主要成果 利用各观测孔第二次抽水历时21900分的观测资料，在S一1gt座标系中编制了降深(S)与时间(t)的单对数曲线图。水力坡度水力坡度J J计算结果表计算结果表 表六表六试验阶段主井观测孔方向观测点号实测最大水力坡度J第二次最大降深DZKiW观71.8492W观60.0527E观90.4734S0.4157NE0.3600 这次多孔抽水试验，经过对各次抽水试验资料的分析比较后，选出放水试验及第一次、第二次正式抽水阶段相对稳定时段的Q、S值资料，见表七。这三个降次的Q=f(S)，q=f(S)曲

54、线见图3、4，根据曲度法判别，曲度值1666，1n2，属指数型。 主要成果质量评述质量评述 (一)本组第二次正式抽水历时365小时，主井出水量误差n=145，所取资料完整齐全，数据可靠，满足了水文地质参数的计算要求，达到了设计和规范的要求。 (二)各项水文地质参数通过几种方法进行了计算，并且通过“优选程序”用PC1500微机进行了电算，几种方法相互验证，其结果较为接近。由电算进行了优化处理，比手算更准确，故水文地质参数用电算结果。另外，阶梯流量法考虑了整个抽水过程中的流量变化，资料利用充分，其结果也是较为准确的。 (三)影响半径利用实测方法求得，并用理论公式进行了计算。但由于构成隔水层顶板的F

55、16断层面是倾斜的，各孔水位又受深度的影响，该影响半径值较实际的偏小。 (四)绘制Q=f(S)，q=f(S)曲线以及推算最大涌水量系利用放水、第一次、第二次抽水试验相对稳定阶段的资料，用推出的Q、s相关关系式来计算的理论值与实测值误差很小(小于27)，因此，推算出的最大涌水量可靠。 结论 (一)通过本组多孔抽水试验，查明了背斜西翼2-3ls含水层在西坡一带由于断裂控制而含丰富的深部承压水，q=201升秒米，由南西方向远距离补给，到该地段沿F16破碎带溢出，形成沼泽。 (二)本组多孔抽水试验形成的降落漏斗形态严格受构造条件控制，呈长轴方向为NNESSW的扁豆体形，但不对称，与构造线方向一致，短轴

56、方向近东西向。水力坡度横向陡，纵向缓。说明纵向水力联系好、传递能力强、水位变化反映快的南西方向是主要来水方向。(三)在整个抽水过程中，位于主断层Fl下盘的观11孔及S115泉未受到影响，根据对抽水试验及水文地质条件分析，我们认为是由于抽水时间短，补给较强烈，而掩盖了漏斗向东翼扩展，因此，未能揭露Fl的性质。 (四)这次多孔抽水试验，受到西侧P1l与南部的弱透水层这两条隔水边界影响，表明2-3ls含水层的富水性在平面上具有分带性，但又相互联系，其富水性差异较大。 (五)据各次恢复水位资料来看，水位恢复较快，说明补给充沛，径流途径远，主孔位于主要的径流方向上，按推算最大涌水量进行开采时水量有保证。

57、 (六)抽水期间，在主孔北东及东面隔水顶板(F16)上面的潜水皆有较小程度的下降，随着时间的延长，潜水处于相对稳定或非常缓慢的下降，说明在抽水降深未达潜水位或隔水顶板以下时，潜水对抽水的补给作用甚微。(七)主孔东侧溪沟地表水对抽水无影响，西侧溪沟流量由于沼泽溢出的水被疏干而减小，随着抽水时间的延长，地表水可能会反补地下水。 (八)多孔抽水时，未出现任何不良工程地质问题，仅是西侧沼津地带的水渐渐被疏干。 实例二：牛场水源地多孔抽水试验实例二：牛场水源地多孔抽水试验 第一组多孔抽水试验第一组多孔抽水试验 为查明朵郎坪水文地质计算块段的边界条件，为评价地下水资源提供确切的水文地质计算参数，设计第一组多孔抽水试验。 本组多孔抽水试验按非稳定流抽水试验要求进行，采用10JDl4012型深井泵抽水，钻孔出水量要保持常量，其变化幅度不大于3。 第二组多孔抽水试验第二组多孔抽水试验 为了进一步了解八路井附近牛场断层带的富水程度，为评价牛场断层富水带及牛场断层下盘Plq+m含水岩组的地下水资源提供确切的水文地质参数，特设计第二组多孔抽水试验。