水文地质试验

降次
Q（m3/h）
S(m)
S0
lgQ
lgS
S 1＇ 15.170 43.160 2.845 1.181 1.635
S2
12.490
30.610
2.451
1.097
1.486
S3
10.140
17.100
1.686
1.006
1.233
各种曲线类型伸直图如下
20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 S Q
• • •
4.4 单孔非稳定流计算 非稳定流计算一般有两种方法,一种是开 始抽水后水位降深与时间关系曲线图。 第二中方法利用水位恢复资料,利用水位 抬升值S*与恢复时间t,即S*-lgt曲线上求得 斜率Δi 导水系数T=0.183Q/Δi 渗透系数K=T/M 式中Q——涌水量m3/h；T——导水系 数m2/h；K——渗透系数m/h；M——含水 层厚度m。
水文地质试验（抽水 试验）及井筒涌水量 预计
• 水文地质试验是对地下水进行 定量研究的手段，试验种类有 抽水试验、渗水试验、注水试 验、压水试验、连通试验等。 本次着重介绍一下常用的抽水 试验现场及资料整理工作及井 筒涌水量预计。
汇报内容
• • • • • • 一 、抽水试验设计的编制 二、抽水试验设备 三、抽水试验的现场工作 四、水文地质参数计算 五、 Q～S曲线方程的判定 六、井筒涌水量预计方法
2 2
• 抛物线方程：
S aQ bQ
2
S0 b Q a N
b N (S 0Q) S 0 Q N Q ( Q)
2 2
• 对数曲线方程：
S a b lg S
Q b lg S a N
b N (Q lg S ) Q lg S N (lg S ) ( lg S )
• 抽水管路安装图
高压软管 测水管 风管 出水管
高压软管
出水管
Biblioteka Baidu
测水管
风管
孔口 台板
• 2.2 深井泵抽水 • 深井泵是离心泵的一种，其抽水原理,是借 助水轮旋转产生的离心力所形成的真空直 接将水吸入泵体，在压力作用下经泵管上 升由水出管喷出。故出水均匀，流量稳定， 观测资料可靠。
深井泵抽水现场
1.3抽水试验方法及过程
• 试验设备 • 试验方法(降程次数,顺序等) • 抽水过程(抽水时间及水位恢复时间等)
1.4观测方法及工具
• 抽水孔观测内容 • 1）观测内容：观测记录抽水期间水位、水量、气温、 水色及含砂量，以及停抽后的恢复水位。 • 2)观测方法： • 水量、水位的观测 • 在抽水或恢复水位初始两小时，按1、3、5、7、10、 15、20、25、30、40、50、60、75、90、105、120 min，分别对抽水期间的水量、水位及恢复水位各观测一 次，以后每半小时观测一次。 • 气温、水温、水色观测 • 气温、水温每隔2小时观测一次，水色抽水初期1小时 观测一次，水色变清后，每隔2小时观测一次。
3.3 现场计算动水位、动水量达稳定结束 抽水试验标准： • 稳定时间不少于8小时 • 水位跳动误差小于1%，水量跳动误差小于 3% • 现场做q~s曲线达到要求
四、水文地质参数计算
四、水文地质参数计算
4.1井损”计算：抽水和恢复开始阶段，水位上升或下降较快 的动态表明，一般主孔的水位降深受“井损”所影响，抽水 试验“井损”计算一般只能利用下述经验公式计算。 Sw=BQ2 式中 Sw——井损 Q——主孔水量（l/s）
6.2 地下水紊流稳定流承压转无压解析法来计 算井筒涌水量 • Q孔= 1.366k(2H0M-M2-h02)/Lg(R孔/r孔) • 井径换算Q井= Q孔√r井/ √r孔
• Q孔— 钻孔涌水量 • R孔— 影响半径R孔（R=10 H0 √K） • r孔— 钻孔半径（m）
6.3 根据非稳定流解析法，把水位恢复计算的 水文参数代入下式来计算井筒涌水量 • Q孔=2πK(2H0M-M2-h02)/ Ln(2.25at/r2孔) • 井径换算Q井= Q孔√r井/ √r孔
N S S0 Q B 0.229 2 2 N Q ( Q)
采用经验公式计算井损偏小，可靠性差，故 计算中均采用实测降深进行参数计算。
• 4.2单位涌水量计算 • 计算公式：q=Q/S • 式中：q——单位涌水量 L/S· m • Q——稳定段平均涌水量 L/S • S——稳定段平均降深m
Q2 Q1 Q3 Q2 d、对数型 17.960 1 2 lg S 2 lg S1
1 1
lg S 3 lg S 2
9.293
曲线拟合误差
C 2 1
1 1 1 1 1
( 2 ) / 2
0.636
5.3、曲度法
• • • • 3、曲度法 利用曲度法进行判别，表达式为 当1〈n〈2时，为幂函数曲线型。 当n=1时，为抛物线型
lg S 2 lg S1 n 1.773 lg Q2 lg Q1
5.4 利用最小二乘法计算幂函数曲 线方程参数a，b。
• 幂函数曲线方程：
1 lg Q lg a lg S b
lg Q 1 / b lg S lg a N
N (lg S ) ( lg S ) b N (lg Q lg S ) lg Q lg S
6.4 采用潘谢矿区井筒的出水情况，依据不同 岩性，求得涌水量与含水层埋深的曲线方 程 ，即经验公式： • ①硅质中砂岩LgQ=3.6125-0.6805Lgh • ②粗中砂岩LgQ=4.3767-1.2623Lgh • ③中砂岩LgQ=5.687-1.85Lgh • ④中细砂岩LgQ=4.3809-1.2954Lgh • ⑤细砂岩LgQ=3.966-0.6805Lgh
• 任务： • 1、进行三个降程的单孔正式抽水试验 一次。 • 2、取得系统水质分析成果资料。 • 3、对抽水试验资料进行综合整理、分 析，按《规程》要求编制抽水试验综合成 果图及正式抽水文字总结。
1.2 抽水孔概况
• • • • • 钻孔施工情况 钻孔结构 试验目的层岩性、层位及抽水段 简易水文观测 洗井
•
1 2 1 2 1 1 1 1
c、幂函数型
lg Q2 lg Q1 1 lg Q3 lg Q2 0.358 0.566 2 lg S 3 lg S 2 lg S 2 lg S1
1 1
曲线拟合误差
C
2 1
1 1 1
1
1
( 2 ) / 2
0.450
三、抽水试验的现场工作
三.抽水试验的现场工作
3.1抽水试验前的准备工作 • 抽水试验的准备工作主要包括试验设备。 防渗措施，各种测量工具，以及记录表格 的检查和准备等。抽水试验前应对抽水设 备的安装质量，测量水位，流量，水位， 水温的各种仪表和工具及原始记录表格等 要做全面检查。
3.2抽水实验的观测 、记录和取样
3 Lgt
进风井检查孔S1＊－Lgt 60 50 40
△i=56-32=24
S*
S＊
30 20 10
t0 0
T=0.183Q/△i S=2.25Tt0/r2 a=T/S
0
1 Lgt
2
3
五、 Q～S曲线方程的判定
• • • •
Q~S曲线方程四种关系式： 直线型方程；Q=qs （Ⅰ） 抛物线型方程S=aQ+bQ2 （Ⅱ） 幂函数型方程Q=ab√S或两边取对数 lgQ=lga+1/blgS （Ⅲ） • 对数曲线型方程Q=a+blgS （Ⅳ）
4.3 单孔稳定流渗透系数计算
采用裘布衣计算公式：
Km S Q 2.73 lg R / r 0
R 10S K
式中：Q——稳定段平均涌水量m3/d. K——渗透系数m/d m——含水层厚度m，取m=8.10 m r0——抽水段孔径m，取r0=0.054 m S——稳定段平均水位降深m.
• • •
附图3 16.0 14.0 12.0
张集矿六西西N 21+22孔水位恢复S3＊－Lgt曲线
Δ i=2.2 10.0
S＊
8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0
恢复时间 10min 100min 1000min
S*
T3=0.183Q3/Δ i=0.843m2/h K3=T/M=0.104m/h
1
2
• 四种曲线反映四种不同地层 的水文地质特征，通过抽水 时水量随降深下降变化关系， 反映含水层的富水性、导水 性、补给水源等。
• 通常判别Q～S曲线类型的方 法有三种，即伸直法、差分 法和曲度法
5.1、伸直法
• 伸直法是将曲线方程用直线关系式表 示：直线型取Q-S直角坐标系；抛物线 型将原方程S=aQ+bQ2转换成 S0=S/Q=a+bQ，取S0—Q直角坐标系； 幂函数型将原方程Q=ab√S变换成直线 方程lgQ=lga+1/blgS，取lgQ～lgS直 角坐标系；对数曲线型将原方程 Q=a+blgS取Q～lgS坐标系
• 抽水试验的观测、记录和取样工作包括： 记录钻孔的结构，下置风、测水管深度， 测水点高度，测量试验前后的孔深，观测 静止水位；抽水时动水位、水量、停抽后 恢复水位、观测水温、气温水色、含砂量 等地下水的其他物理性质，每次抽水结束 前取水样进行分析。
• 若群孔抽水，观测孔的水位也应与主孔水位同时 进行，分同步加密观测和背景观测。观测人员必 须认真，及时记录水位、水量并在记录纸后面签 名，以备查验。 • 对于静止水位和恢复水位的观测结束标准： • 即连续观测3~4h，水位变化呈连续上升或下降每 小时小于1厘米或水位变化呈锯齿状波动，波动最 大幅度3厘米，若水位上升速度极缓慢。则连续观 测72h后可结束恢复水位观测。
一 、抽水试验设计的编制
一 抽水试验设计的编制
• 在抽水试验前必须先进行抽水试验设计的 编制，经总工程师组织审查后，方可正式 进行现场抽水试验，抽水试验分为：简易 抽水试验、正式抽水试验、单孔抽水试验、 群孔抽水试验。设计内容为：
1.1 抽水试验的目的与任务
• • 目的： 1、定量获取区内含水层水量、水质、水位及 水温数据资料，查明该含水层富水性。 • 2、计算获取含水层水文地质参数，分析掌握 该含水层水文地质特征，为研究区内新生界松散 含水层下防水煤柱的合理留设提供资料依据。 • 3、获得单孔Q~S涌水量曲线方程。 •
2 2
六、井筒涌水量预计方法
六、井筒涌水量预计方法
6.1根据地下水层流稳定流承压转无压解析法 来计算井筒涌水量 • Q井=1.366k(2H0M-M2-h02)/Lg(R井/r井)
• • • • • 式中：Q井— 井筒涌水量（m3/h） M — 含水层厚度（m） h0 — 含水层水位距孔底距离（m） R井— 影响半径R（R=10 H0 √K）+ r井 r井— 井筒荒半径（m）
• 观测孔水位观测 • 1)观测孔的选择 • 2)观测方法(同步观测
背景观测)
1.5抽水试验技术要求及安全措施
• • • • • 人员要求 观测技术要求 动水位水量及静水位稳定标准 设备使用及管路按装安全注意事项 采样要求
二、抽水试验设备
二. 抽水试验设备
• 2.1 空气压缩机抽水 • 空气压缩机抽水现场安装如图。一般风管 为一寸半，测水管为6分，以孔壁套管为出 水管。 • 当压缩空气由风管经混合器进入水管后， 空气通过混合器与水混合，形成比重较小 的混合液，在高压空气的推动下，混合液 迅速向上运动，并从水管喷出。
Q
直线型
抛物线型
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 Q 20 S0
S0
幂函数型
lgQ
1.2 1.15 1.1 1.05 1 0.95 0 0.5 1 1.5 lgs 2 lgQ
Q 20
15 10 5 0 0
对数曲线型
Q lgs 0.5 1 1.5 2
5.2、差分法
判别采用差分法，利用曲线拟合误差C的大小来判定最 为准确，即使很小误差也能判别出来，各种类型曲线进行 差分计算过程如下： 1 Q2 Q1 Q3 Q2 1 1 0.214 2 0.174 • a、直线型(Q=qS) S 2 S1 S3 S 2 • C 0.204 ( ) / 2 • 曲线拟合误差 • SO3 SO2 1 SO2 SO1 1 0.551 0.228 2 • b、抛物线型 1 Q3 Q2 Q2 Q1 • 1 1 2 1 • 曲线拟合误差 C 0.754 1 1 • ( 2 1 ) / 2