第八讲抽水试验

第八讲 抽水试验
主讲人：窦斌
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。
2．空气压缩机抽水有关参数的选择与计算
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：
Hkh或k H h
K—抽水管路的沉降系数；（有些文献上称沉没比）
沉降系数k必须根据抽水试验中不同的扬水高度合理取值， 其关系到空压机抽水是否正常及抽水工作效率的高低，一般k值 可取1.5～2.5（根据不同扬水高度参考表5.2—7选择）。
4．潜水泵抽水
潜水泵是将电动机和泵体一起放在井内 水位以下进行抽水的水泵。与深井泵相比， 潜水泵的估点是省掉了长的立轴，能更有效 地发挥效率。但要求有较高的密封和绝缘措 施。
国内生产的潜水泵为：分浅井潜水泵 （YQ、YOB、QBS型）和深井潜水泵（JQ、NQ 型）。
5．深井泵抽水
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。
三、抽水时水位水量的测量
1．水量测量 抽水试验中常用量水堰测量出水量，量水堰测量出 水量是将由井内扬水管排出的水导入量水堰箱中，经前 后挡板阻波稳定后由堰箱的堰口流出，测量水流经过堰 口时水断面的高度，经换算求得出水量。 堰口的形式有三角形、梯形或矩形。水文地质钻探 常用的堰口形式是三角形。
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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。
（2）全风量W（即所需压气机的空气量）：
WQV 0 m3/min 60
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。
V023lg(kh 1)h10 Clg(k h1)h10
10
10
式中：C——经验系数，它与k有关。 η——效率系数。
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。
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。
2．人力吸水泵抽水
（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。
（4）风管、扬水管（井管）的安装形式与计算
●在松软岩层中进行抽水试验时，落程应由小到大，以避 免含水层受到过大的扰动。在基岩中进行抽水试验时， 落程则应由大到小。
●如水质受污染，应适当延长抽水时间，在水的化学成分 稳定前不能停止抽水。
一、抽水设备的选择 抽水设备的类型很多，合理地选择抽水设备是准确
的获取水文资料，充分发挥水井效益和降低成本的重要 措施。
并列式安装时，扬水管内径的计算公式为：
D Q(1 v0) 0.785vc
式中：D—扬水管内径，m；Q—预定出水量，m3/min； Vc— 气水混合物在扬水管内的上升速度，Vc=8～9m/s；
同心式安装时，扬水管内径的计算公式为：
D0 D2 d外 2
式中：D0—同心式安装时扬水管的内径，m； D—并列式安装时扬水管的内径，m； d外—风管外径，m；
风管、扬水管安 装方式
并列式：简单、效率高， 但要求井孔直径大。
同心式：复杂、效率低， 但适用于小直径井孔抽水。
风管直径的计算公式为：
d内
W
60(k 1)0.785Vb
式中：d内——风管内径，m； W——所需空气量，m3/min； Pk——压缩空气压力值，大气压；
Vb——压缩空气在风管内的流动速度，Vb=8~10m/s。
是一种立式活塞泵，由手柄、拉杆、出水三通、泵体、 活塞和吸水管组成。其吸水高度一般不超过6～7m，适用于 浅水位井孔的抽水试验。此泵构造简单，可以自制，安装方 便，但用人力上下压动抽水，水量不易保持均衡。
3．往复式水泵抽水
最大吸水高度约6～7m，适用于浅水位和中等涌水量 的井孔。用往复式水泵抽水时，不需另增设备，可直接 利用与钻机配套的水泵。但出水不均匀，较笨重，且需 较大的安装面积。
为了做到所取资料准确，抽水试验必须符合下述四项基 本要求：
●洗井后和抽水试验前，应测量静止水位和丈量井孔深 度。
●探采结合孔每一含水层的抽水试验应进行两个以上的 落程，每个落程的稳定时间为8～24h。供水量大的井孔，每 一含水层应抽三个落程，稳定时间分别为8、16、24h。每个 落程结束后，应观测其恢复水位。
2．水位测量
可用测钟法或电极法测量水位。测钟法是用带有深度标 记的测绳连接测钟，测钟接触水面时，能发出声响。电极测 量水位计是由电极、导线和指示器（或微安表等）组成。测 量时，当电极接触水面时，电路联通，由指示器上可以看出。 图12-21是电极测量示意图。
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
形成气水混合物。该混合物与管外的水相比，其比重较低，因 此在扬水管内外比重差的作用下液面上升。与此同时，混入水 中的压缩空气释放能量，使水中的气泡沿上升过程中逐渐加大。 于是形成较强大的“气举”力而克服扬水管内液体的惯性使水 柱上升，至地表气水分离室里，空气逸出，水排出井外。