地下水利用实验一

地下水利用实验一
模拟抽水试验实验指导书
西安碧水环境新技术有限公司
2014.4
一、实验目的
为了确定含水层的水文地质参数，其方法有多种。

当前最基本的方法，在生产中多采用抽水试验法。

此法宜在野外实际现场进行，但限于时间、经费等原因，我们采用室内模拟抽水试验。

根据多次验证对比，此法与现场试验基本类似，且可观察到抽水过程中井流场渗透水流的变化情况和补给、抽排、抽降及降落漏斗的相互关系与整体现象，这些又是在现场试验中所达不到的优点。

所以模拟抽水试验，不仅能达到学习的要求，熟悉野外试验的基本方法步骤，还可加深理解抽水试验的机理。

由于模型结构尺寸有限，故本实验只做稳定井流，对非稳定井流，另以习题形式弥补其不足。

二、实验设备与有关仪器及用具
1．模型井流场——1/4圆形井流箱系统。

2．测定流量设备——因模型流量较小，为测定准确，故选用重量法。

从而需要：
a．50kg台秤一台；
b．水桶2只，其容积约为20~25L；
c．秒表1只。

3．水位测量设备——测压管排一套，将井流箱上所有测压管均相连在同一牌上，以便观测与校验。

4．其它设备
a．温度计1只——测定试验过程中的室温和水温变化；
b．记录表若干；
c．记录板1块。

三、模型设计依据
井流场模型是按Dupuit稳定井流圆形定水头供水边界完整井模型设计的。

为了能观察到抽水过程中各水力要素的变化情况，故设计减高1.0m的1/4圆模
型。

该模型的具体结构，见下示意图所示。

井孔设在模型中心，有1/4圆形有机玻璃穿孔管制成，周围缠以加强尼龙丝，并围填以砾石滤料。

箱中装填粗砂以模拟含水层。

箱底装有两排测压管链接管嘴，用硅胶管与测压牌相连。

供水管将水源水稳定不断的充入隔水间，使保持固定稳定水头。

如水头超过设计水头时，则多余水由宽顶溢流口溢出。

测流管设有闸阀，以放水模拟抽水，闸阀用以调节流量，并保持井孔中预计的抽水降深。

测压管由井孔中心计起，共2排每排10只，可以测定井孔、井壁外、含水层和供水隔水间的水位，其间距约为10cm，按需要排列。

四、实验步骤和方法
1．实验前应仔细检查模型系统中供水水源、溢流、测流管和测压管等工作是否正常，尤其对测压管必须逐个检查，以防气泡堵塞和砂塞。

在同一降深和流量的情况下，各排统一编号的测压管，其水头（位）的测定值应基本接近（因模拟含水层基本均匀），其误差不得超过±5mm。

2．同时测定室温和水温。

3．校准小台秤，分别称重2水桶的桶重，并用标签标明。

4．实验开始时，将水从水源通过供水管均匀较缓的充入供水隔间，到达最高水位且有薄层水由溢流口溢出。

此时，各测压管水位保持齐平，同时控制边界供水隔间的水位的波动幅度，以不限超过5mm为限。

当各项准备工作就绪后，便可开始测定。

5．实验所需时间和人员工作分配
实验全过程在正常情况下，一般需要2—3小时。

如检查所测资料有误，允许返工重测，务求达到规定精度要求。

但时间以不超过3小时为宜。

实验人员按7人为一组，分工如下：
调节供水及测定室温水温1人；
测流量2人；
控制时间（计时）1人；
观测测压管水位2人；
记录1人。

6．实验按多落程进行，本实验按3个落程考虑。

第一落程井孔内水位应利用放水管调节闸阀控制稳定在80cm左右；第二落程65cm左右；第三落程50cm 左右。

7．实验开始时，先轻轻打开测流管上的闸阀，使井孔中水出流。

当井孔中水位经调节稳定在规定第一落程时，便可用小桶接水并同时启动秒表。

待水注至水桶的2/3深度时（过满易于溅出），便可移去并放至台秤上称重，并要同步停止秒表。

即时将量得的水重（l，l按kg计）和测得的时间（以秒计）准确记于相应的记录表栏内。

8．在测流的同时，同步测定两个方向同一编号：1#、3#、5#和7#测压管的水位，及时记录于表格中的相应栏内。

9．为了提高测定精度，每一落程的的流量和测压管水位均应平行重复测定3次取平均。

10．每一落程测定3次后，应检查所测资料是否相近，若相差较大，则应补测。

11．第一落程测定完后，再用测流管上的闸阀将井孔内的水位调至第二落程，并同时加大供水。

其测定方法步骤同第一落程。

五、资料整理
1．流量（体积流量）：因系1/4整体模型，故井孔的抽水流量应为：
1
Q = m/ρt
4
Q = 4m/ρt （m³/s）
或：Q = 4m/ρt×10−6（cm³/s）
式中：m—水的质量，即实验所称重的水重，kg;
ρ—水的密度，设—ρ=1000 kg/m³——如忽视水温的影响；
t—实验所测秒数，s。

2．水位:
H0—含水层的饱和厚度（cm），可取抽水前各测压管的水位或各方位7#
测压管水位的平均值。

H i—用计算测压管各方位同一编号的平均水头值。

3．供水半径R：
取模型供水边界距井孔中心的距离100cm。

4．井孔半径r0：
取模型井管外半径r0 = D/2 = 2.50/2 = 12.5cm。

5．径向距r i：
计算测压管至井孔中心的距离。

六、实验要求
根据教科书P71所示相应公式计算：
1．单井抽水（即无观测孔），计算含水层的渗透系数K值；
2．有一观测孔，计算含水层的渗透系数K值；
3．有二观测孔，计算含水层的渗透系数K值，均按三落程取平均，即K = k3。

4．试评价其不同条件下所测得的K值，何者最准为什么？
5．试描绘Q-S和q-S关系曲线。

七、实验注意事项
1．实验时各人应按分工仔细认真观测，相互之间应密切配合。

2．实验记录每人应抄录一份，并要反复校对不要有错，以供独立分析计算。

3．实验报告务求工整，并于一周内交上。

4．每组在实验时，由组长领取各种测试设备和用具。

实验完毕后，应关闭供水闸阀，擦洗清点所领物件及时由组长归还实验老师，并将实验场地打扫干净。