给水度的确定方法

•
潜水变幅带给水度受毛管水上升高 度的影响很明显。潜水位在毛细管水 上升高度范围内，土层重力疏干排水 过程完成后，土中除保持结合水、孔 角毛管水、悬挂毛管水外，而且还有 毛管上升水，即土层在重力水疏干过 程结束后，实际持水量大于其最大的 田间持水量。地下水埋深愈浅，保持 在其中的毛管上升水量就多，则给水 度愈小；地下水埋深愈大，在变幅带 内的毛管上升水就保持得愈小，则给 水度相应增大。当地下水埋深等于或 大于毛管水最大上升高度后，毛管上 升水才不影响给水度的大小，其值才 趋于稳定。
二、给水度的确定方法
•
潜水含水层的给水度可利用 单孔非稳定流抽水试验观测孔的 水位下降资料计算确定，或采用 野外试验和室内试验的方法确定， 但必须保持含水层的天然结构。
（一）非稳定流抽水试验法 利用非稳定流抽水试验确定 潜水含水层的给水度，必须选择 合适的数学模型，并且观测孔离 抽水井的距离和深度、抽水延续 时间、抽水量的控制和动水位的 观测等都必须满足一定的技术要 求，才能取得较好的结果。
•
r千
=
G V
5
(6 − 6 )
式中
V—环到所取土样体（cm3）； G5 —烘干土样的重量（g）。
• 2. 将试坑内欲测的土壤泡水一定的时 间，使其孔隙被水饱和，然后舀干余 水，取土样测定重量含水率；
θ
g
=
G G
WS
− G G
s
S
× 100 %( 6 − 7 )
式中
WS
- 湿土的重量(g)
3. 将土层用湿物覆盖，防止土层水分 蒸发。这时，饱和含水量中的重力水 下渗，每隔一定时间取土测定土样的 重量含水率；
粘土胶结的砂 0.02～0.03 岩 裂隙灰岩 0.008～0.10
•
岩土性质对给水度的影响，主要 有三个方面，即岩土的矿物成分， 颗粒大小、级配及分选程度，空隙 情况。不同的矿物成分对水分子的 吸附力不同，吸附力与给水度成反 比；岩土颗粒从两个方面影响给水 度，一是吸附的水量不同，颗粒小 的吸附水量多，相应的给水度就小， 颗粒粗的吸附水量少，给水度则大； 二是颗粒大小、级配及分选程度决 定了空隙大小，级配愈不均匀，给 水度就愈小，反之，级配均匀，给 水度愈大。
降深前期的解为:
Q s = 4πT S D (t s , β ) ( 6 − 2) t = Tt s r 2S KS β= Kr r b
2
降深后期的解为:
Q s= S D (t y , β ) 4πT (6 − 3) Tt t s = 2 r µ
1. 井流公式 求解潜水井流问题的主要方法 就是利用博尔顿模型和纽曼模型。
1）博尔顿井流模型的解析解表达 式：Q r
• （
S= W (u a , y , ) 4πT D • • 2 =r S (适用于小的t值)(6-1) u a 4t 2 r µ (适用于大的t值) u a =i t µ = 2 . 25 Tt 0 2 r
（二）漏斗疏干法 • 在潜水面平缓、天然地下径流量很 小的地区，抽水井所抽出的水主要 来自降落漏斗疏干的水量，随着抽 水时间的延长，降落漏斗在不断扩 展，只要将某一时刻以前抽出的水 量，除以该时段的降落漏斗体积， 即可得到给水度，计算公式如下：
式中 s—观测孔水位降深（m）； r—观测孔距抽水井的距离（m）； T—导水系数（m2/d）； S—贮水系数； Q—抽水量（m3/d） α—延迟指数的倒数； D—疏干因素，D = T αµ W(ua,y,r/D,) --博尔顿井函数，可查阅 相关书籍
（2）纽曼井流模型的解析解表达式： • 对于降深前期和降深后期可分别求 解。对于和抽水井深度相同的观测 孔有：
第六章 水文地质参数的计算
水文地质参数是表征岩土水文地质性能 大小的数量指标，是地下水资源评价的 重要基础资料，主要包括含水层的渗透 系数和导水系数、承压含水层贮水系数、 潜水含水层的给水度、弱透水层的越流 系数及含水介质的水动力弥散系数。水 文参数是表征与岩土性质、水文气象等 因素有关的性能大小的相关指标，主要 包括降水入渗系数、潜水蒸发系数、灌 溉水回渗补给系数。
6.1给水度的确定方法 • 一、影响给水度的主要因素 • 给水度是表征潜水含水层给水能 力和储蓄水量能力的一个指标， 在数值上等于单位面积的潜水含 水层柱体，当潜水位下降一个单 位时，在重力作用下自由排出的 水量体积和相应的潜水含水层体 积的比值。
给水度不仅和包气带的岩性 有关，而且随排水时间、潜水埋深、 水位变化幅度及水质的变化而变化。 各种岩性给水度经验值见表6-1。
图6-1 筒测法装置示意图 1—试验测筒；2—滤料池；3—排水阀；4—供水阀； 5—供水水箱；6—测压管；7—排水口；8—法兰盘
图6-1 筒测法装置示意图 1—试验测筒；2—滤料池；3—排水阀；4—供水阀； 5—供水水箱；6—测压管；7—排水口；8—法兰盘
γ干 =
Gs V
（四）试坑法
• 试坑法的基本原理是测量土层的 体积饱和含水率和田间持水率， 然后计算其差值即为给水度。测 试分析步骤如下： • 1. 挖掘一大小适当的试坑，露 出欲求给水度的土层，用环刀取 土样，测定土样的干容重；
• 确定这些水文地质参数的方法可以 概括为两类：一类是用水文地质试 验法（如野外现场抽水试验、注水 试验、渗水试验及室内渗压试验、 达西试验、弥散试验等），这种方 法可以在较短的时间内求出含水层 参数而得到广泛应用；另一类是利 用地下水动态观测资料来确定，是 一种比较经济的水文地质参数测定 方法，并且测定参数的范围比前者 更为广泛，可以求出一些用抽水试 验不能求得的一些参数。
•
不同水质的水，其粘滞性及 与岩土颗粒的相互作用力的大小 是不相同的。粘滞性大的给水性 弱；粘滞性小的给水性强。同时 水中所含化学成分的种类及含量 的多少，与水温的高低关系密切。 水温愈高，水中溶解的物质愈多， 含量愈大；反之亦然。另外，水 温常常受气温的影响，因此水温 与气温也往往影响给水度的大小。
表6-1
岩 性 粘 土 亚粘土 亚砂土 黄土状亚粘 土 黄土状亚砂 土 粉 砂 粉细砂
各中岩性给水度经验值
岩 性 细 砂 中细砂 中 砂 中粗砂 粗 砂 给水度 0.08～0.11 0.085～0.12 0.09～0.13 0.10～0.15 0.11～0.15
给水度 0.02～0.035 0.03～0.045 0.035～0.06 0.02～0.05 0.03～0.06 0.06～0.08 0.07～0.010
（１）标准曲线法（配线法）
配线 法的具体步骤各教科书中均有详细介 绍，需要指出的是，为了求取给水度 值，主要是拟合抽水试验的s～t曲线 （取双对数坐标）的后半部分曲线， 所以抽水试验延续的时间应足够长， 使得较好的拟合。
（２）直线图解法 将实测的降深 资料作在单对数坐标系上，降深s 取普通坐标，时间t为对数坐标。 对于潜水来说，降深前期和降深后 期的曲线为大致平行的两条直线， 中间为一条近乎水平的线相连。 • 求给水度时，利用降深后期的直 线。求出该直线斜率i（相当于一 个对数周期的降深差）和该直线 在横轴上的截距t０。按下列公式
图6-2
土壤含水率变化曲线
•
图6-2
土壤含水率变化曲线
•
测筒的结构如图6-1：试验筒为一 直径为27.7cm，高64cm的无底圆柱 形金属，其中盛装欲测试的原状土 样。在测筒下部为一封底滤料池， 其直径为27.7cm，高24cm，其上安 放滤网，其中盛装反滤层。试验测 筒和滤料池由法兰盘8相连。滤料池 的底部侧向装有出水管，并有排水 阀3控制出水量，出水管的上方装有 测压管6，并有排水口7控制和调节 测压管中的水位。供水水箱5的位置 要高于试验测筒，水箱5 底部装有 供水管，并有供水阀4控制其供水量。
4. 将测得的重量含水率换算成体积 含水率；
Vw G ws − G s G s rD G ws − G s rD θ= = / = . = .θ g (6 − 8) V rw rD rw Gs rw
式中 rw —水的重率， vw—土壤中水的体积 （cm3）。
• 5. 将不同的值点绘曲线（如图 6-2），在t=0时刻的值为体积饱 和含水率（容水度或孔隙度）， 而曲线的水平段相当与田间持水 率（持水度）。如图6-2中，体 积饱和含水率为43.2%，田间持 水率为37.2%，因此所测土样 （亚砂土）的给水度为6.0%。
µ
=
Q .t V
式中
Ｑ—抽水井的流量（m3/d） t—抽水开始以后的时间（d） V—降落漏斗的体积（m3）
•
降落漏斗的形状一般为不规则 的漏斗形。当观测孔较多时，可 根据实测的降落漏斗形状和漏斗 内降深等值线，算出漏斗体积V。
（三）筒测法 筒测法是使用一种特制的简易测筒， 筒内盛入原状土，然后设法让筒内原 状土达到饱和，进而使之在重力作用 下自由排水，从而测定排除的水量， 借以推求原状土的给水度。
式中 :
Kr—横向渗透系数（m/d）； Kz—垂向渗透系数（m/d）。
以上两个井流模型的解分别 做出了潜水含水层中完整井定流量抽 水时的博尔顿标准曲线（AＰrickett） 和纽曼标准曲线（ＳＰＮeuman）。
• 2. 求解水文地质参数 • 通常根据抽水试验的s～t曲线， 进行解析推断，求出给水度，主 要有两种方法。