第四章：水文地质试验

２ 水位观测孔的布置原则
（１）为求取含水层水文地质参数的观测孔， 一般应和抽水主孔组成观测线，所求水文地 质参数应具有代表性。因此，要求通过水位 观测孔观测所得到的地下水位降落曲线，对 于整个抽水流场来说，应具有代表性。一般 应根据抽水时可能形成的水位降落漏斗的特 点，来确定观测线的位置。
①均质各向同性、水力坡度较小的含水层， 其抽水降落漏斗的平面形状为圆形，即在通 过抽水孔的各个方向上，水力坡度基本相等， 但一般上游侧水力坡度较下游侧为小，故在 与地下水流垂直方向上布置一条观测线即 可。
在专门性水文地质调查的详勘阶段，当希望 获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数 （如影响半径、井间干扰系数等）和水源地 允许开采量（或矿区排水量）时，则须选用 多孔干扰抽水试验。当设计开采量（或排水 量）远较地下水补给量小时，可选用稳定流 的抽水试验方法；反之，则选用非稳定流的 抽水试验方法。
②对于探采结合的抽水井（包括供水详勘阶 段的抽水井），要求布置在含水层（带）富 水性较好或计划布置生产水井的位置上，以 便为将来生产孔的设计提供可靠信息。
一、抽水孔（主孔）的布置要求
③欲查明含水层边界性质、边界补给量 的抽水孔，应布置在靠近边界的地方， 以便观测到边界两侧明显的水位差异或 查明两侧的水力联系程度。
第四章：水文地质试验
抽水试验的目的和任务 抽水试验类型及主要用途 抽水试验场地的布置 抽水试验的主要技术要求 抽水试验资料的整理 其他试验方法简介
§１抽水试验的目的和任务
抽水试验是通过从钻孔或水井中抽水，来定 量评价含水层富水性，测定含水层水文地质 参数和判断某些水文地质条件的一种野外试 验工作。
§４抽水试验的主要技术要求
一、稳定流单孔抽水试验的主要技术要求 １ 对水位降深的要求
为提高水文地质参数的计算精度和预测更大 水位降深时的井出水量，正式的稳定流抽水 试验，一般要求进行三次不同水位降深（落 程）的抽水，要求各次降深的抽水连续进行； 对于富水性较差的含水层或非开采含水层， 可只做一次最大降深的抽水试验。对松散孔 隙含水层，为有助于在抽水孔周围形成天然 的反滤层，抽水水位降深的次序可由小到大 地安排；
欲作为生产水井使用的抽水试验钻 孔，其抽水试验的流量最好能 和需水量一致。
３对抽水试验孔水位降深和流量稳定后延续时间的 要求 按稳定流抽水试验所求得的水文地质参数的精度， 主要决定于抽水试验时抽水井的水位和流量是否真 正达到了稳定状态。生产规范（或规程）一般是通 过规定的抽水井水位和流量稳定后的延续时间来作 保证。如果抽水试验的目的仅为获得含水层的水文 地质参数，水位和流量的稳定延续时间达到２４ｈ 即可；如抽水试验的目的，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。
（２）当抽水试验的目的在于查明含水层的 边界性质和位置时，观测线应通过主孔、垂 直于欲查明的边界布置，并应在边界两侧附 近都要布置观测孔。
（３）对欲建立地下水水流数值模拟模型的 大型抽水试验，应将观测孔比较均匀地布置 在计算区域内，以便能控制整个流场的变化 和边界上的水位和流量。 （４）当抽水试验的目的在于查明垂向含水 层之间的水力联系时，则应在同一观测线上 布置分层的水位观测孔。 （５）观测孔深度：要求揭穿含水层，至少 深入含水层１０－１５ｍ。
（２）在布置带观测孔的抽水井时，要考虑尽量利 用已有水井作为抽水时的水位观测孔；当无现存水 位观测井时，则应考虑附近有无布置水位观测井的 条件。 （３）抽水孔附近不应有其它正在使用的生产水井 或地下排水工程。 （４）抽水井附近应有较好的排水条件，即抽出的 水能无渗漏地排到抽水孔影响半径区以外，特别应 注意抽水量很大的群孔抽水的排水问题。
②均质各向同性、水力坡度较大的含水层， 其抽水降落漏斗形状为椭圆形，下游一侧的 水力坡度远较上游一侧大，故除垂直地下水 流向布置一条观测线外，尚应在上、下游方 向上各布置一条水位观测线 。
③均质各向异性的含水层，抽水水位降落漏 斗常沿着含水层贮、导水性好的方向发展 （延伸），该方向水力坡度较小；贮、导水 性差的方向为漏斗短轴，水力坡度较大。因 此，抽水时的水位观测线应沿着不同贮、导 水性质的方向布置，以分别取得不同方向的 水文地质参数。
比如，在区域性水文地质调查及专门性水文 地质调查的初始阶段，抽水试验的目的主要 是获得含水层具代表性的水文地质参数和富 水性指标（如钻孔的单位涌水量或某一降深 条件下的涌水量），故一般选用单孔抽水试 验即可。当只需要取得含水层渗透系数和涌 水量时，一般多选用稳定流抽水试验；
当需获得渗透系数、导水系数、释水系数及 越流系数等更多的水文地质参数时，则须选 用非稳定流的抽水试验方法。进行抽水试验 时，一般不必开凿专门的水位观测孔，但为 提高所求参数的精度和了解抽水流场特征， 应尽量用已有更多的水井作为试验的水位观 测孔。
非稳定流抽水试验，按泰斯井流公式原理，可设计 成定流量抽水（水位降深随时间变化）或定降深抽 水（流量随时间变化）两种试验方法。由于在抽水 过程中流量比水位容易固定（因水泵出水量一定）， 在实际生产中一般多采用定流量的非稳定流抽水试 验方法。只有在利用自流钻孔进行涌水试验（即水 位降低值固定为自流水头高度，而自流量逐渐减少、 稳定），或当模拟定降深的疏干或开采地下水时， 才进行定降深的抽水试验。
对于裂隙含水层，为了使裂隙中充填的细粒 物质（天然泥沙或钻水降深次序可由 大到小地安排。为便于含水层富水性的横向 对比，某些水文地质生产规范对抽水试验的 最大水位降深值和相邻二次水位降深的间隔 已作出规定。
一般抽水试验所选择的最大水位降 深值（Ｓｍａｘ）：潜水含水层， Ｓｍａｘ＝（１／３~１／２）Ｈ （Ｈ为潜水含水层厚度）；承压含 水层，Ｓｍａｘ≤承压含水层顶板 以上的水头高度。当进行三次不同 水位降深抽水试验时，其余两次试 验的水位降深，应分别等于最大水 位降深值的１／３和１／２。
（４）通过抽水试验，可直接评价水源地的 可（允许）开采量； （５）可以通过抽水试验查明某些其他手段 难以查明的水文地质条件，如地表水、地下 水之间及含水层之间的水力联系，以及地下 水补给通道和强径流带位置等。
§２抽水试验的分类和各种抽水试验方法 的主要用途
按抽水试验所依据的井流公式原理和主要的 目的任务，可将抽水试验划分为表４－１的 各种类型。由表４－１所示的各单一抽水试 验类型，又可组合成多种综合性的抽水试验 类型。如稳定流单孔抽水试验和稳定流多孔 干扰抽水试验，非稳定流单孔抽水试验和非 稳定流多孔干扰抽水试验等。至于在具体的 水文地质调查工作中选用何种抽水试验，主 要取决于调查工作进行的阶段和调查工作的 主要目的任务。
§３抽水孔和观测孔的布置要求
一、抽水孔（主孔）的布置要求
（１）布置抽水孔的主要根据是抽水试验的 任务和目的；目的任务不同其布置原则也各 异。 ①为求取水文地质参数的抽水孔，一般应远 离含水层的透水、隔水边界，应布置在含水 层的导水及贮水性质、补给条件、厚度和岩 性条件等有代表性的地方。
一、抽水孔（主孔）的布置要求
二、水位观测孔的布置要求
１ 布置抽水试验水位观测孔的意义 （１）利用观测孔的水位观测数据，可以提高井流 公式所计算出的水文地质参数的精度。 这是因为：ｉ观测孔中的水位，不存在抽水孔水跃 值和抽水附近三维流的影响，能更真实地代表含水 层中的水位。ｉｉ观测孔中的水位，由于不存在抽 水主孔“抽水冲击”的影响，水位波动小，水位观 测数据精度较高。ｉｉｉ利用观测孔水位数据参与 井流公式的计算，可避开因Ｒ、ａ值选值不当给参 数计算精度造成的影响。
④对观测线上观测孔的布置要求：观测孔数目：只 为求参数，一个即可；为提高参数的精度则需２个 以上。如欲绘制漏斗剖面，则需２－３个。 观测孔距主孔距离： ｉ按抽水漏斗水面坡度变化规律，愈近主孔距离应 愈小，愈远离主孔距离应愈大。 ｉｉ为避开抽水孔三维流的影响，第一个观测孔距 主孔的距离一般应约等于含水层的厚度（至少应大 于１０ｍ）； ｉｉｉ最远的观测孔，要求观测到的水位降深应大 于２０ｃｍ； ｉｖ相邻观测孔距离，亦应保证两孔的水位差必须 大于２０ｃｍ。
４ 水位和流量观测时间的总要求 抽水主孔的水位和流量与观测孔的水位，都 应同时进行观测，不同步的观测资料，可能 给水文地质参数的计算带来较大误差。水位 和流量的观测时间间隔，应由密到疏，停抽 后还应进行恢复水位的观测，直到水位的日 变幅接近天然状态为止。
二、非稳定流抽水试验的主要技术要求
当抽水试验带有专门的水位观测孔时，距主 孔最远的水位观测孔的水位稳定延续时间应 不少于２－４ｈ。此外，在确定抽水试验是 否真正达到稳定状态时，还必须注意： ｉ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； ｉｉ要注意抽水孔和观测孔水位或流量微小 而有趋势性的变化。
比如，有时间隔２次观测到的水位或流量差 值，可能已小于生产规程规定的稳定标准。 但是，这种微小的水位下降现象，却是连续 地出现在以后各次的水位观测中。此种水位 或流量微小而有趋势性的变化，说明抽水试 验尚未真正进入稳定状态。如果抽水试验地 段水位虽出现均速的缓慢下降，其下降的速 度又与不受抽水影响地段的含水层水位的天 然下降速度基本相同，则可认为抽水试验已 达到稳定状态。
（２）利用观测孔的水位，可用多种作图方法求解 稳定流和非稳定流的水文地质参数。 （３）利用观测孔水位，可绘制出抽水的人工流场 图（等水位线或下降漏斗），从而可帮助我们判明 含水层的边界位置与性质、补给方向、补给来源及 强径流带位置等水文地质条件。 （４）一般大型孔群抽水试验，可根据观测孔控制 渗流场的时、空特征，作为建立地下水流数值模拟 模型的基础。
§１抽水试验的目的和任务
随着水文地质勘察阶段由浅入深，抽水试验 在各个勘察阶段中都占有重要的比重。其成 果质量直接影响着对调查区水文地质条件的 认识和水文地质计算成果的精确程度。在整 个勘查费用中，抽水试验的费用仅次于钻探 工作，有时，整个钻探工程主要是为了抽水 试验而进行的。