水文地质钻孔抽水试验主要步骤培训课件
抽水试验的初步讲解ppt课件
一、抽水试验的目的与方法
1.抽水试验的目的
(1) 确定含水层及越流层的水文地质参数:渗透系数K、导水系数T、 给水度μ、弹性释水系数μ∗、导压系数a、弱透水层渗透系数K'、 越流系数b、越流因素B、影响半径R 等。
3.观测孔的布置要求
(4) 多孔抽水孔组的第一个观测孔应尽量避开三维流的影响,相 邻两观测孔的水位下降值相差不小于0.1m,最远观测孔的下降值 不宜小于0.2m。 (5) 在半承压水含水层进行抽水试验时,宜在观测孔附近覆盖层 (半透水层或弱含水层)中布置副观测孔。 (6) 在进行试验性开采抽水试验时,应在水位下降漏斗范围内的 重要建筑物附近增设工程地质、环境地质观测点。
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混合抽水
是从两个或更多含水层 同时抽水。一次混合抽 水只能得到各含水层的 平均渗透系数。
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试验性开采抽水试验
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,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。
三、稳定抽水试验
1.试验水井分类
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,称为无压井;当 水井布置在承压含水层中时称为承压井。
当水井底部达到不透水层时称为完整井,否则称为非 完整井。 在巨厚的岩溶含水层中,应该根据岩溶发育深度确定合理 的有效含水带厚度。
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化对抽水孔水位变化的影响。
水文地质现场试验抽水试验PPT课件
2 抽水试验设计
1.设计前的准备工作 ⑴获取井孔的结构情况,明确试验的目的与技术要求; ⑵进行1~2km范围的水文地质勘测,避免周边水体及井孔影响; ⑶推测单井涌水量,进行提水设备(水泵,压风机等)及落程安排; ⑷提出观测时间,观测方法及观测误差的技术要求。 2.抽水试验的观测要求 ⑴抽水井水位观测按非稳定流要求,正式抽水试验前进行几次静止水位观测; ⑵水量观测要求; ⑶气温及水温观测要求; ⑷稳定延续时间要求(不能长也不能短); ⑸恢复水位观测要求; ⑹试验前后的井深测量要求; 3.非稳定流观测孔布置前,应进行抽水试验性能分析,保证观测井数据有效性 4.重大抽水试验,应编制单井抽水试验设计书
考虑到不同深度的观测井或观测井在不同深度具有不同的水位值,观测井与 抽水井尽可能的同结构同孔深。
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⑺ 水文地质参数的正确概念
• 参数的概念 • 参数的应用条件 • 参数的尺度
出现问题? 解决问题!
中外研究交流方面 以为然所以为然 发展与创新
1、K-渗透系数,T-导水系数,S-储水系数,μ-给水度 2、T=K*M S=μ+Ss*M 3、 在 含 水 层 厚 度 变 化 较 大 的 情 况 下 , 采 用 K/Ss 组 合 ; 在 含 水 层 厚 度变化较小的情况下可以采用T/S组合, 4、不存在在潜水含水层中采用K,S;承压含水层中采用T,S或稳定流为 K,非稳定流为T,S说法。 5、含水层参数与井流参数并不完全吻合,对井流而言,不同深度的 K参数 与水位值随高程的降低而变小,与地表水流的参数分布特征表现出高度的 相似性。
2. 这时的水量均衡关系可表示为:Qb=Qp+ △Qk,这个公式成立吗?,显然是不成 立的,因为未开采时的Qb=Qp,既然开采未影响到边界,那么开采时的补给量和 原有的排泄量也是不变化的。开采的地下水来自何处呢?
抽水试验教程课件
将试验过程中记录的数据进行整理,计算出抽水试验的各项指标,如抽水速率、总抽水量等。
结束抽水与后续处理
结束抽水
当抽水试验达到预设的时间或 目标时,停止抽水。
数据审核
对采集到的数据进行审核,确 保数据的准确性和完整性。
数据分析
根据采集的数据进行数据分析 ,得出抽水试验的结论。
撰写报告
根据试验结果撰写试验报告, 报告应包括试验目的、试验过 程、数据分析和结论等内容。
数据分析的方法与工具
统计分析
使用统计方法来描述和解释数据,识 别数据的分布和关系。
数据挖掘技术
应用数据挖掘技术来发现数据中的模 式和关联。
专业软件
使用专门的数据分析软件,如SPSS 、Excel等,来执行计算和分析。
编程语言
使用编程语言,如Python、R等,来 编写自定义的分析脚本。
数据结果的展示与报告
01
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图表和图形
使用图表和图形来展示数 据结果,例如柱状图、折 线图、饼图等。
报告和论文
编写报告或论文来详细说 明数据分析的结果,包括 数据的解释、分析和结论 。
数据可视化工具
使用数据可视化工具来交 互式地展示和分析数据结 果,以便更深入地探索和 理解数据。
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CATALOGUE
抽水试验的常见问题与解决方 案
抽水试验的局限性及改进方向
试验条件限制
抽水试验受限于场地、气候、地质条件等因素。应尽可能创造良 好的试验条件,提高试验精度。
试验成本高
抽水试验需要大量人力、物力和财力支持。应通过优化方案、选用 经济实用的仪器等方法降低成本。
试验周期长
抽水试验需要长时间观测和数据处理,可能耗费较长时间。应通过 改进数据处理方法、优化试验方案等方式缩短试验周期。
抽水试验教程PPT课件
2-3次降深稳定或非稳定流单孔抽水试验 求水文地质参数,确定Q-S关系
一般开采性抽水试验和生产性群孔大型抽水试验
求水源地允许开采量,或求水文地质参数,或判明水 文地质条件
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1.根据抽水试验井孔数量划分:
单孔抽水试验
布孔:只有一个抽水孔,不另外布置专门的观测孔 优点:它方法简单、成本较低。 缺点:不能直接观测降落漏斗的扩展情况,一般只能取得钻孔涌水
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观测孔平面布置的其他要求
对群孔抽水试验,应在抽水孔组中心布置一个观测孔; 此外还应能控制整个流场并直到边界,非均质的各个块 段。
对某些专门目的的抽水试验,观测孔的布置则可不拘形 式,以解决问题为原则;
研究断层的导水性时,可将观测孔布置在断层的两盘; 判别含水层之间的水力联系时,则分别在各个含水层中
完整井,即钻孔揭穿整个含水层,过滤器长度等于含 水层厚度。
特点:井流理论较完善,故一般应尽量用完整井做抽 水试验。
非完整井抽水试验
非完整井,即钻孔仅揭穿含水层的一部分,过滤器长 度小于含水层厚度
特点:当含水层厚度很大,又是均质层时,为了节省 费用,或为了研究过滤器的有效长度时进行非完整井 抽水试验。
第四章 水文地质试验
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水文地质试验
水文地质试验是对地下水进行定量研究的重 要手段。水文地质试验包括野外试验(或称现场 试验)和室内试验两类。
抽水试验
放水试验
野 外
连通试验
试
渗水试验
验
注水试验
压水试验
地下水流速流向测定
土的颗粒分析
岩土物理性质、水理性质测定
室 内
岩土和水的化学分析
试
电镜扫描
八 抽水试验PPT课件
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(3)空气压缩机压力计算 开始抽水时,起动压力P0=0.1(H-h0)+ΔP, 大气压
连续抽水时,工作压力P=0.1(H-h)+ΔP , 大气压
式中:ΔP—压缩空气在风管中流动时的压力损失, ΔP=0.2~0.5大气压
由于:H-h0>H-h→P0>P 所以,选择空压机压力应以 P0为依据。
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抽水设备的选取主要取决于水文地质条件(包括静 水位、动水位、涌水量等)、钻孔结构和孔内出砂量以 及抽水设备本身的技术特性。
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5
1.提桶抽水
在地下水位较深、水量不大、试验要求不高的井孔中, 可用提桶进行抽水试验。提桶的桶身长度约1.5~2m,桶底有 活门,上端系以钢丝绳,用钻机升降机提升抽水。
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6
2.人力吸水泵抽水
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三角形堰箱测量出水量时,可采用下公式计算:
当H=0.021~0.20m时 Q=1.4H2.5
当H=0.301~0.350m时 Q=1.343H2.47
当H=0.201~0.300m时 取上两公式计算的平均值。
式中:H——水流经过堰口时水断面的高度(m)。由于计算 较复杂,一般可通过查表法求得水量。
深井泵即立式离心泵,泵体在井孔内,没入动水位以下, 可以进行水下的抽水工作。动力机装在地表,用长的立轴传动 水泵。深井泵的扬程可达150m。其主要缺点是有长的传动立轴, 安装复杂,且易在连接处折断。
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二、空气压缩机抽水
1.空气压缩机抽水的工作原理 压缩空气经风管进入井内,经混合器与扬水管中的水混合
空气压缩机抽水的参数包括:沉没深度、风量和风压以 及风管和扬水管规格等。
(1)混合器的沉没深度,用沉降系数k表示。它与扬水高度h 和混合器下入井中的深度H间的关系为:
水文地质勘查技术手段-抽水试验(四)课件
点AD抽D击R水E添LA加T试ED相验TIT关设LE标W备O题R与D文S现字场流程
7、深井泵抽水 小 直 径 高 扬 程 深 井 潜 水 泵 系 统 图
点AD抽D击R水E添LA加T试ED相验TIT关设LE标W备O题R与D文S现字场流程
8、空气压缩机(风泵)抽水
空
气
空气压缩机抽水原理如图所示:当压缩空气
地下水埋藏浅,出水量为0.2 ~2.0L/s
地下水埋藏50~100m,水量 小
地下水埋深浅,井径小,水方便安装方便
扬程高
调整降深方便,水泵属钻机附件 能抽浑水,调整降深方便,出水
均匀,轻便
埋深大,井径小,水量小
加工简易,可利用钻机附件
埋藏深,流量大
出水均匀,扬程高
费用大,水面波动大 ,精度较低,不能控
制定流量
易损坏
点AD抽D击R水E添LA加T试ED相验TIT关设LE标W备O题R与D文S现字场流程
1、提桶抽水
桶身长约1.5~2m,桶底有活门装置,桶口系以钢 丝绳,用钻机升降机或人力提升抽水。 提桶抽水过程——当提桶碰到水面时,因水的浮 力作用,将活门打开;提桶中充水后向上提升时, 活门又自动关闭;桶底接触地面时,活门下面的铁 杆又将活门打开,桶中的水即可流出。 提桶抽水时,水位跳动极大。水位深度一般根据提 桶碰到水面时钢丝绳下入钻孔的长度及桶身长度针 算。提桶抽水所得出的抽水资料可靠性较差,如试 验要求较高时,此法不能采用。
6.汲水管,7.滤头,8.拉杆
示 意
图
点AD抽D击R水E添LA加T试ED相验TIT关设LE标W备O题R与D文S现字场流程
3、拉杆式水泵抽水 拉杆式水泵主要由拉杆、带有压水阀的活 塞,汲水阀及出水管组成。1.拉杆,2.出水 管,3.活塞,4.压水阀,5.吸水阀,6.过滤 器,7.水泵出水管,8.隔板,9.标尺
水文地质勘查技术手段之抽水试验介绍课件
试验过程中,注意观察 周围环境,防止意外事
故发生
试验结束后,及时关闭 电源,防止设备损坏或
人员受伤
试验过程中,注意保持 良好的通风条件,防止
有害气体中毒
试验结束后,及时清理 现场,避免环境污染
试验过程中,注意遵守 相关法律法规,确保试
验的合法性
抽水试验的环境影响
地下水位下降:抽水试验可能导致地下水位下降, 影响地下水资源的分布和生态环境。
地下水水质监测:监测地下水水 质,为地下水污染防治提供依据
地下水水量监测:监测地下水水 量,为地下水资源评价提供依据
地下水动态监测:监测地下水动 态,为地下水开发利用提供依据
水资源评价
✓ 地下水资源评价:通过抽水试 验,了解地下水资源的分布、 储量和水质情况。
✓ 地下水污染评价:通过抽水试 验,了解地下水污染的程度和 范围,为污染防治提供依据。
抽水试验数据的处 理:对数据进行处 理和分析,消除误
差
抽水试验结果的评 价:对试验结果进 行评价,确保结果 的可靠性和准确性
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抽水试验的应用案例
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地下水监测
地下水位监测:实时监测地下水 位变化,为水资源管理提供依据
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✓ 地下水开采规划:通过抽水试
✓ 地下水环境影响评价:通过抽
验,确定合理的地下水开采方
水试验,评估地下水环境对工
案,保证地下水资源的可持续
程建设、土地开发等活动的影
利用。
响,为环境保护提供依据。
水文地质研究
地下水监测:抽水试验可以监测地下水位、水质等 参数,为地下水资源管理提供依据。
抽水试验的理论及资料整理PPT课件
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(T)、 压力传导系数(a)、渗透系数(K),及给水度(μ)或释水系数(S)。 具有时间短(但有越流补给和隔水边界时稍长),参数多,可以预测水位变 化的特点。
深井泵抽水的优缺点
◆优点 • 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 ◆缺点 • 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。
2、空压机抽水试验
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 ,R0代入公式①中计算出 ,再K将1 计算出 的 带入K②1 式中计算出 ,……R…1 .,。如处反复计算,直到满足 为止,K此n1时 K的n 和 就是计算得最终K n结1 果R。n1
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,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 。为降水影 响半径范围内的平均渗透系数 。
Q f (s) 曲线类型判断及系数求解(曲度法)
①类型判断
n lg s2 lg s1 lg Q2 lg Q1
[s2 s1, Q2 Q1 ]
• 若 n≤1,为反常型 n=1,为直线型 1<n<2,为指数型 n=2,为抛物线型 n>2,为对数型
第X讲水文地质钻探与抽水试验
第X讲水文地质钻探与抽水试验一、概述(一)水文地质钻探与抽水试验的目的及重要性水文地质钻探与抽水试验是水文地质勘查工作的重要内容,在一般水文地质勘查项目中,所占投资比重一般在70%以上,这足以说明此项工作的重要程度。
水文地质钻探与抽水试验的目的是什么?简单地说就是为了求取水文地质参数,求参数的目的就是为地下水资源计算与评价提供科学依据。
通过水文地质钻探与抽水试验,取得地质和水文地质资料,验证其它勘查方法分析推断的结论是否正确。
其主要任务是查明勘探深度内地层的时代、岩性、位置、厚度、空间变化规律及含水层的水量、水质、水温、含水层的水力特征、层间水力联系、地下水的形成及其变化规律等,为厂矿及城镇供水、农牧业供水、矿床充水因素分析、确定矿坑涌水量等项勘查工作提供基础资料,为地下水资源计算和评价、矿坑涌水量计算提供必要的水文地质参数。
实践证明,勘查成果的精度和使用价值,在很大程度上取决于水文地质钻探与抽水试验资料的准确程度。
(二)水文地质钻孔的种类根据不同的用途,可分为地质孔、水文地质孔、探采结合孔、生产井。
1、地质孔:主要在未进行过水文地质工作的地区,为查明地质情况,如地层、岩性、构造、含水层数、厚度、埋深、结构而布置。
2、水文地质孔:除要查明地质孔内容外,还要查明含水层的埋藏条件,水力特征,井水位、抽水降深、涌水量,水质及含水层的水力联系,地下水动态特征等,并获取水文地质参数。
3、探采结合孔:完成水文地质勘探试验工作后,结合地方需要将勘探孔改建成供水井。
4、生产井:为工农业生产需要打的供水井。
水文地质孔按性质可分为:1、控制性勘探孔:该类孔除了解地层资料、查明区域地质结构和构造特征外,还要获取潜水和承压水的埋藏条件、水力特征、水位、水质、水量及相应的水文地质参数等资料,其深度以揭穿设计目的层以下特定深度为准,一般为目的层下5—8m。
2、综合性水文地质勘探孔:主要获取地下水资源计算所需的埋藏条件、水位、水量和相应的水文地质参数等基础资料,并为评价工程地质及环境水文地质条件,采取必要的水土样,控制深度一般为揭穿供水目的层,严禁在含水层中停钻。
水文地质勘查技术手段-抽水试验(一)课件
承压水完整井
承压水非完整井
水文地质试验
4、按贯穿含水层的程度及进水条件可分为:完整井 抽水试验、非完整井抽水试验。
a.均质含水层厚度小于15m,宜采用完整孔;大于15m时宜采 用非完整孔。 b.非均质层状含水层,单层厚度大于6m时,可采用非完整孔 进行分段抽水,过滤器置于单层的中部,其长度不大于单层 厚度的1/3,但不小于2m,单层厚度为3~6m时,可视具体 情况选择孔型及确定措施,单层厚度小于3m时不宜分段抽水。 c.基岩地区对于透水性强的构造破碎带、裂隙密集带和岩溶发 育带等,应视其厚度、埋藏情况和均一性等,决定抽水试验 孔的类型。当强透水带全部被揭穿时,视为完整孔,否则为 非完整孔。计算时以孔内强透水带作为含水层厚度。
水文地质试验
抽水试验是以地下水井流理论为基础,通过 在井孔中进行抽水和观测,来测定含水层水 文地质参数、评价含水层富水性和判断某些 水文地质条件的一种野外试验工作。
水文地质试验
抽水试验的重要性:
01
定量评价含 水层富水性;
02
测定含水层水 文地质参数;
03
判断某些水
04 在各个勘查阶段中
文地质条件;
水文地质试验
水文地质试验
水文地质试验
( 二).抽水试验的类型及主要用途 1、按抽水井与地下水流态关系可分 为:稳定流抽水试验、非稳定流抽 水试验。
水文地质试验 2、按抽水井与观测井的关系可分:单孔抽水试验、多孔抽水试验。
单孔抽水试验潜水完整井
多孔抽水试验潜水非完整井
水文地质试验 3、按是否隔离不同含水层可分为:混合抽水试验、分层抽水试验。
水文地质试验 5、按揭穿含水层的类型可分为:潜水井抽水试验、承压水井抽水试验。
潜水抽水试验
水文地质钻孔抽水试验主要步骤
第一步:抽水试验孔点位的确定?凡是有基坑开挖的区域都要进行抽水试验,通过抽水试验得到水文地质参数,为基坑支护设计及基坑降水设计提供参数。
?抽水试验类型的确定,为求得含水层的渗透系数和抽水降落漏斗的影响范围,应用多孔抽水试验(一个主孔,三个观测孔)?主孔位置的确定,一个是要考虑基坑开挖的位置,另外一个是要考虑含水层的厚度,如果含水层厚度太薄(这个需要结合以前的勘察资料来确定,参考),那就要另外选择主孔的位置了。
? 第二步:水文孔地质勘查?查明主抽水孔的地层分布,查明含水层厚度及起止深度,孔深的确定是要将含水层(砂层)打穿,以本工程为例,含水层主要是⑩1-3层的砂,那么在打地质勘察孔的时候就要将该层砂打穿,进入下面粘土层5m左右。
?根据含水层的厚度确定观测孔的位置。
首先是观测孔走向的问题,当布置一条观测线(三个观测孔在一条观测线上)时,观测线要垂直于地下水流向布置。
以本工程为例一般是南北走向布置。
? 观测孔距主孔的距离,根据冶金工业水文地质勘查规范,“要求第一个观测孔距主孔的距离应该避开三维流的影响”(大约是1.6倍的含水层厚度)第二个观测孔距第一个观测孔的距离是1.6倍的含水层厚度,第三个观测孔距主孔的距离不宜太远,要保证在主孔降水的同时,观测孔的水位也有下降,本工程基本都控制在50-80m的距离。
?确定了观测孔的位置后要分别进行地质勘查,查明地层的分布,控制观测孔孔深的条件和主孔的相同。
?第三步:材料的准备?在抽水试验过程中涉及的材料主要有主孔井管(需订做)、观测孔井管(包括实管和虑管)、滤料(要考虑滤料的级配问题,砂不能太细也不能太粗,一开始搞的时候没有经验,滤料用的是像大豆大小的均匀石子,这样就没有起到滤料的作用)、粘土(起隔水作用)、滤网、水泵(要结合承压水含水层的厚度及含水量确定泵的功率,本工程采用175QJ-20型深井潜水泵进行抽水)、电测水位仪(实际上就是万用电表改装的)、发电机(注意功率的选择,不要太大了,那样很不合算的,我们做第一组的时候,一天油费都得1000块,后来换成小了功率的了)、水箱(测流量用,当然最理想的还是用堰箱,截面有梯形的、矩形的等)、水管接头(调出水和回水用的)。
水文地质勘查技术手段-抽水试验(五)课件
(2)在以下几种,情况下的特殊要求: 1)对于富水性较差的含水层或非开采含水层,或最大降 深未超过1m时:可只做一次最大降深的抽水试验。 2)对松散孔隙含水层:为有助于在抽水孔周围形成天然 的过滤层,一般采用正向抽水(即抽水水位降深的次序可 由小到大排列)。 3)对于裂隙含水层:为了使裂隙中充填的细粒物质(天 然泥沙或钻进产生的岩粉)及早吸出,增加裂隙的导水性 可采用反向抽水(即抽水降深次序可由大到小排列)。
水位、流量波动值按下式计算:波动值=
最大值(或最小值)-平均值 平均值
100%
点A抽DD击R水E添LA加T试ED相T验IT关LE技标WO题R术D文S 要字 求
4、水位和流量观测时间的总要求:抽水过程中,水位、流量
应同时观测,观测时应先密后疏。一般在抽水开始后的第5、10、 15、25、30min各观测一次,以后每隔30或60min观测一次,直 至水位、流量稳定,并符合稳定延续时间的要求。水位观测一般精 确到“cm”;当用堰板或堰箱测流量时,读数精确到“mm”。 对多孔抽水试验,抽水孔与观测孔应同步观测。抽水停止或中断后 ,应观测恢复水位;恢复水位的观测频率与抽水时相同。另外,在 抽水过程中,应观测水温、气温。一般2~4h同步观测一次,并与 水位、流量观测时间相对应。抽水结束前,一般应取水样,进行水 质分析。
3、稳定延续时间的要求 稳定延续时间是指抽水试验孔某一水位 降深和流量趋于稳定后的抽水延续时间, 它是抽水过程中井的渗流场达到近似稳 定后的延续时间。稳定延续时间必须从 抽水孔的水位和流量均达到稳定后计算 起。具体要求是:
抽水试验技术要求
除获取水文地质参数外,还必 须确定出水井的出水能力,则 水位和流量的稳定延续时间至 少应达到48~72h或者更长。
抽水试验ppt课件
η——效率系数。
15
(3)空气压缩机压力计算 开始抽水时,起动压力P0=0.1(H-h0)+ΔP, 大气压
连续抽水时,工作压力P=0.1(H-h)+ΔP , 大气压
式中:ΔP—压缩空气在风管中流动时的压力损失, ΔP=0.2~0.5大气压
由于:H-h0>H-h→P0>P 所以,选择空压机压力应以 P0为依据。
抽水设备的选取主要取决于水文地质条件(包括静 水位、动水位、涌水量等)、钻孔结构和孔内出砂量以 及抽水设备本身的技术特性。
5
1.提桶抽水
在地下水位较深、水量不大、试验要求不高的井孔中, 可用提桶进行抽水试验。提桶的桶身长度约1.5~2m,桶底 有活门,上端系以钢丝绳,用钻机升降机提升抽水。
6
2.人力吸水泵抽水
(2)全风量W(即所需压气机的空气量):
W QV0 60
m3 / min
式中:W—所需的总空气量,m3/min; Q—钻孔预计出水 量,m3/h; V0—提升1m3水所需空气量,m3。
V0
23 lg
h (k 1)h 10
C lg
(k
h 1)h 10
10
10
式中:C——经验系数,它与k有关。
第八讲 抽水试验
主讲人
1
第六节 抽水试验
抽水试验是水文地质孔和供水井在下管、填砾、止 水、洗井之后必须进行的一项工作。
通过抽水试验获得钻孔的实际出水量和水位下降与 涌水量的变化关系,求得含水层的渗透系数,查明水质、 水温和单孔影响半径等资料,为评价地下含水层水文地 质参数和合理开发地下水提供可靠的依据。同时,通过 抽水试验还可以进一步检查上水质量和洗井效果。
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第一步:抽水试验孔点位的确定
凡是有基坑开挖的区域都要进行抽水试验,通过抽水试验得到水文地质参数,为基坑支护设计及
基坑降水设计提供参数。
抽水试验类型的确定,为求得含水层的渗透系数和抽水降落漏斗的影响范围,应用多孔抽水试验
(一个主孔,三个观测孔)
主孔位置的确定,一个是要考虑基坑开挖的位置,另外一个是要考虑含水层的厚度,如果含水层
厚度太薄(这个需要结合以前的勘察资料来确定,参考),那就要另外选择主孔的位置了。
第二步:水文孔地质勘查
查明主抽水孔的地层分布,查明含水层厚度及起止深度,孔深的确定是要将含水层(砂层)打穿,以本工程为例,含水层主要是⑩1-3层的砂,那么在打地质勘察孔的时候就要将该层砂打穿,进入
下面粘土层5m左右。
根据含水层的厚度确定观测孔的位置。
首先是观测孔走向的问题,当布置一条观测线(三个观测
孔在一条观测线上)时,观测线要垂直于地下水流向布置。
以本工程为例一般是南北走向布置。
观测孔距主孔的距离,根据冶金工业水文地质勘查规范,“要求第一个观测孔距主孔的距离应该避开三维流的影响”(大约是1.6倍的含水层厚度)第二个观测孔距第一个观测孔的距离是1.6倍的含水层厚度,第三个观测孔距主孔的距离不宜太远,要保证在主孔降水的同时,观测孔的水
位也有下降,本工程基本都控制在50-80m的距离。
确定了观测孔的位置后要分别进行地质勘查,查明地层的分布,控制观测孔孔深的条件和主孔的
相同。
第三步:材料的准备
在抽水试验过程中涉及的材料主要有主孔井管(需订做)、观测孔井管(包括实管和虑管)、滤料(要考虑滤料的级配问题,砂不能太细也不能太粗,一开始搞的时候没有经验,滤料用的是像大豆大小的均匀石子,这样就没有起到滤料的作用)、粘土(起隔水作用)、滤网、水泵(要结合承压水含水层的厚度及含水量确定泵的功率,本工程采用175QJ-20型深井潜水泵进行抽水)、电测水位仪(实际上就是万用电表改装的)、发电机(注意功率的选择,不要太大了,那样很不合算的,我们做第一组的时候,一天油费都得1000块,后来换成小了功率的了)、水箱(测流
量用,当然最理想的还是用堰箱,截面有梯形的、矩形的等)、水管接头(调出水和回水用的)。
详细的说一下主抽水孔井管的制作,我们项目用的抽水孔井管直径219mm,壁厚4mm,上部为实管,中间为过滤器,过滤器下部为长1.0m-2.0m沉淀管。
上部实管的长度(从过滤器顶端一直到高出地面30公分左右都是实管)和过滤器(过滤器的长度和含水层厚度相同)的长度要根据主孔的地质勘查资料来确定。
比如主孔的地层如下:0-5.6m为粘性素填土、5.6-8.7m为砂性素填土(透镜体)、8.7-9.8m为粘土、9.8-15.1m为⑩1-3含粘性土中粗砂(这一层就为承压水含水层)、
15.1m-17.6m为粘土,根据上述地层,井管的尺寸为实管(0.3m+9.8m)、虑管(15.1-9.8m=5.3m)、
沉淀管(1.5m),去加工管材的地方,只需要这些参数。
观测管用工程勘察Φ108mm岩芯管,单根管长3.0m,用管箍丝扣连接。
观测管底部为滤管,外
设双层孔数20的尼龙方格网,上部为实管。
观测孔井管的尺寸确定方法如主孔。
这样主孔和观测孔井管就确定下来了!
第四步:扩孔及井管安装
在勘察孔的基础上用较大直径的转头将其扩大到要求的直径,其中主孔是用500mm直径的转头扩孔,观测孔是用350mm的转头扩孔,当转进至预定深度时,停止转进,空转30mm左右,在空转的过程中继续往孔内送稀释过后的泥浆,泥浆越稀越好但是要保证孔壁不坍塌。
然后将转头、转
杆从孔中提出,开始下井管。
抽水孔井管各管用钻机吊装、孔口电焊连接,每两根管焊接前对中、垂直,然后焊接,焊接完成
后,冷却焊缝15分钟再放入孔内垂直居中。
全部井管安装完成后,将管用井架固定于孔口中心。
观测管用管箍丝扣连接。
各观测管安装以滤管底端标高控制在抽水孔过滤器底端同一标高的位置上。
第五步:洗孔、填滤料
抽水孔与观测孔填砾前,钻机再次下钻进行压清水换浆。
抽水孔钻杆下部装活塞洗井器,水泵压入的清水冲洗过滤器附着包网上的泥浆颗粒与渗入到反滤
层砾料与孔壁砂层孔隙中的泥浆,使含水层与反滤层的透水性少受影响。
观测孔则在孔管顶部安装钻杆与孔管接头,利用接头向管内送清水,将管内泥浆从管外的钻孔中
排出。
在泥浆换成稀泥浆后开始填砾,填砾采用边冲边填法进行,在砾料填充高度超过滤管上端4m后停止压水,让砾料下沉,当测得砾料顶面不再降低后,投入粘土球和粘土粉4~5m,最后填入松
散粘土至地面封闭孔口。
主抽水孔填砾与粘土封孔后,抽水井安装175QJ20型深井潜水泵进行抽水洗井,抽水洗井水泵排水量仍由小到大进行。
在水泵出水管安装“三通”,小泵量抽水调小出水阀门,另将部分出水用回水管流到井内,小泵量抽水延续4小时后,再调大出水量,在延续4小时之后,以水泵最大出
水量抽水洗井,抽水洗井至水清砂净后结束。
观测孔填砾与粘土封孔后,安装深井潜水泵进行抽水洗井,直到抽出清水为止。
第六步:抽水、观测
以本项目为例来说明。
本次抽水试验采用稳定流法,试验于2012年9月8日0时50分开始,至2012年9月11日17
时结束,历时88小时(在此期间抽水不能间断,我们一般是三班倒)
抽水用泵为175QJ20深井潜水泵,泵的出水处装有“三通”,以调节出水量和控制动水位。
出水量用量桶和秒表测量,秒表读数精确到0.1秒,水位测量用水位仪,读数以cm计。
观测孔水位
用测钟,读数为mm。
本次抽水试验进行三次落程,三次落程的动水位均不超过含水层顶板,以确定Q-f(s)、q-f(s)曲线特性。
试验落程由小到大依次进行,在正式抽水前,测量抽水井和观测孔的静止水位,然后
开泵进行抽水试验。
第一次下降(S1)于2012年9月8日零时50分开始,至9月9日1时结束,抽水连续24小时,其中稳定延续时间12小时,水位降深7.28m,出水量0.70L/S(60.48m3/d);第二次下降(S2)与2012年9月9日1时开始,至9月10日9时结束,,抽水延续32小时,其中稳定延续时间12小时,水位降深14.51m,出水量1.39L/S(119.23m3/d);第三次下降(S3)于9月10日9时开始,至9月11日17时结束,抽水延续32个小时,其中稳定延续时间11小时30分,水位降深21.03m,出水量2.01L/S(173.66m3/d)。
恢复水位观测从9月11日17时开始,至9月
12日9时结束,12日以后将继续观测2~3天。
本次抽水试验抽水孔出水量和水位观测时间依规范规定,自抽水开始后,前30分钟每隔5分钟观测一次,30分钟后每隔30分钟测一次,当出水量和水位接近稳定后,每隔1小时观测一次。
观测孔水位观测与抽水孔同时进行,抽水稳定延续时间为12小时,出水量的稳定标准,波动差为正常出水量的3%控制。
水位稳定标准,波动差不超过2%,波动幅度为较大值—平均值除以平
均值来控制。
抽水试验结束后进行恢复水位的观测,抽水恢复水位观测时间为自停抽后的第1、3、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分钟各测一次,2小时后每隔30分钟测一次,恢复水位观测于2012年9月12日8时结束。
观测孔水位观测时间为:前30分钟每隔5分钟测一次,
30分钟后,每隔30分钟测一次至观测结束。
第七步:数据整理和报告的编写
1、首先对主孔的原始数据进行整理,分别找出每个降深连续稳定12h的区间,然后计算出每个
区间的动水位深度和流量的平均值。
2、选择计算公式,本次抽水试验选择的是承压水完整井,并且有两个观测孔(实际布孔以三个来布,计算、数据处理的时候用两个观测孔的数据即可)的计算公式。
取抽水孔与观测孔NG1、NG2抽水试验第三次降深数据:
式中:
Q—抽水井出水量(m3/d),取第三次降深时的出水量;
M—抽水孔含水层厚度(m);
S1—NG1孔第三次水位降深(m)m;
S2—NG2孔第三次水位降深(m)m;
—NG1孔至抽水井距离(m)m;
—NG2至抽水井距离(m)m;
(选取三次降深中的一次降深进行计算,再选择其中之一的降深进行验证计算,计算的时候尽量的不要选择第一次降深的数值,按照经验第一次降深的流量是最大的,随着降深的增加,流量逐
渐的减小)
3、计算各种参数,包括渗透系数、影响半径、单井最大涌水量
4、作图,做Q-f(s)、q-f(s)曲线,降深随时间的变化曲线,动水位随时间的变化曲线
5、报告的编写。