8.1 一般规定 8.1.1 水文地质参数的计算，必须在分析勘察区水文地质条件的基础上，合理地选用公式（选用的公式应注明出处）。 8.1.2 本章所列潜水孔的计算公式，当采用观测孔资料时，其使用范围应限制在抽水孔水位下降漏斗坡度小于1/4处。 8.2 渗透系数 8.2.1 单孔稳定流抽水试验，当利用抽水孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采用下列公式： 1 当Q～s（或Δh2）关系曲线呈直线时， 1）承压水完整孔： (8.2.1-1) 2）承压水非完整孔： 当M>150r，l/M>0.1时： (8.2.1-2) 或当过滤器位于含水层的顶部或底部时： （8.2.1-3）
3）潜水完整孔： （8.2.1-4） 4）潜水非完整孔： 当>150r，l＞0.1时： （8.2.1-5） 或当过滤器位于含水层的顶部或底部时： （8.2.1-6）式中K——渗透系数（m/d）； Q——出水量（m3/d）； s——水位下降值（m）； M——承压水含水层的厚度（m）； H——自然情况下潜水含水层的厚度（m）； h——潜水含水层在自然情况下和抽水试验时的厚度的平均值（m）； h——潜水含水层在抽水试验时的厚度（m）； l——过滤器的长度（m）； r——抽水孔过滤器的半径（m）；
R——影响半径（m）。 2 当Q～s（或Δh2）关系曲线呈曲线时，可采用插值法得出Q～s 代数多项式，即： s＝a1Q+a2Q2+……a n Qn （8.2.1-7） 式中a1、a2……a n——待定系数。 注：a1宜按均差表求得后，可相应地将公式（8.2.1-1）、（8.2.1-2）、（8.2.1-3）中的 Q/s和公式（8.2.1-4）、（8.2.1-5）、（8.2.1-6）中的以1/a1代换，分别进行计算。 3 当s/Q （或Δh2/Q）～Q关系曲线呈直线时，可采用作图截距法求出a1后，按本条第二款代换，并计算。 8.2.2 单孔稳定流抽水试验，当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时，若观测孔中的值s（或Δh2）在s（或Δh2）～lgr关系曲线上能连成直线，可采用下列公式： 1 承压水完整孔： （8.2.2-1） 2 潜水完整孔： (8.2.2-2) 式中s1、s2——在s～lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m）； ——在Δh2～lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值（m2）； r1、r2———在s（或Δh2）～lgr关系曲线上纵坐标为s1、s2（或）的两点至抽水孔的距离（m）。
吕荣值和渗透系数K之 间关系 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
吕荣值（q）表示使用灌浆材料作为试验流体时地层的渗透系数。吕荣(Lugeon)，1吕荣为1MPa作用下1米试段内每分钟注入1L水量。（在100m的水柱压力下，每米长度标准钻孔内，历时10min，平均每分钟压入岩石裂隙中的水量。）定义公式，q=Q/PL，其中，Q为压入流量，单位L/min；P为作用于试段内的全部压力，单位M P a；L为试段长度，单位m。 渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数〉10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<米/昼夜.据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。 地下水流速的确定：在地下水等水位图上的地下水流向上，求出相邻两等水位线间的水力梯度，然后利用公式计算地下水的流速V=kI 。式中：V---地下水的渗流速度（m/d）K---渗透系数（m/d）I----水力梯度 表示岩土透水性能的数量指标。亦称水力传导度。可由达西定律求得：q＝ＫI，式中q为单位渗流量，也称渗透速度（米/日）；K为渗透系数（米/日）；I 为水力坡度,无量纲。可见,当I＝1时，q＝K，表明渗透系数在数值上等于水力坡度为 1时，通过单位面积的渗流量。岩土的渗透系数愈大，透水性越强，反之越弱。
双环法测野外渗透系数SK-500型试坑双环注水试验装置 双环法测野外渗透系数 一、实验目的和意义 双环法试验是野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数的常用的简易方法，试验的结果更接近实际情况。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。 二、实验方法 野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数最常用的是试坑法，单环法和双环法。其中双环法的精度最高。 三、实验原理 在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数（K）值。 在坑底嵌入两个高约20cm，直径分别为0.25m和0.5m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它比试坑法和单环法的精度都高。 图1双环法渗水试验示意图 四、实验仪器 双环、铁锹、尺子、水桶、胶带、橡皮管 五、实验步骤 （1）选择试验场地，最好在潜水埋藏深度大于5m的地方为好。如果潜水埋深小于2m时，因渗透路径太短，测得的渗透系数不真实，就不要使用渗水试验。 （2）按双环法渗水试验示意图，安装好试验装置。 （3）往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜。 （4）按一定的时间间隔观测渗入水量。开始时因渗入量大，观测间隔时间要短，稍后可按一定时间间隔比如每10分钟观测一次，直至单位时间渗入水量达到相对稳定，再延续2～4小时即可结束试验。 六、注意事项 （1）随时保持内外环的水柱都保持在0.1m的同一高度。 （2）向供水瓶注水时，做好水量转换的换算 七、实验成果 （1）野外渗水试验的记录格式见表1。 表1 野外渗水试验记录 工程名称试验者 工程编号计算者 试验日期校核者 试验次数经过的时间 (s) 渗透流量 m3/min 渗透速度 m/min 渗透系数 m/min 注：A－双环内径面积（314cm2）I是水力梯度, （2）计算渗透系数
FHZDZTR0020 土壤 饱和导水率（渗透系数）的测定 渗透筒法 F-HZ-DZ-TR-0020 土壤—饱和导水率（渗透系数）的测定—渗透筒法 1 范围 本方法适用于田间土壤饱和导水率（渗透系数）的测定。 2 原理 土壤饱和导水率系在单位水压梯度下，通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度，又称土壤渗透系数。本法可在田间进行测定，但易受下层土体性质的影响。在饱和水分的土壤中，土壤的饱和导水率（渗透系数）是根据达西（H. Darcy ）定律： K =h t S L Q ×××……（1） 式（1）中： K ——饱和导水率（渗透系数），cm/s ； Q ——流量，渗透过一定截面积S （cm 2）的水量，mL ； L ——饱和土层厚度，渗透经过的距离，cm ； S ——渗透筒的横截面积，cm 2； t ——渗透过水量Q 时所需的时间，s ； h ——水层厚度，水头（水位差），cm 。 饱和导水率（渗透系数）与土壤孔隙数量、土壤质地、结构、盐分含量、含水量和温度等有关。饱和导水率（渗透系数）K 的量纲为cm/s 或mm/min 或cm/h 或m/d 。从达西定律可以看到，通过某一土层的水量，与其截面积、时间和水层厚度（水头）呈正比，与渗透经过的距离（饱和土层厚度）呈反比，所以饱和导水率（渗透系数）是土壤所特有的常数。 图1 渗透筒Q =K ×S ×t ×h /L 3 仪器 3.1 渗透筒（图1）。 3.2 量筒，500mL 。 3.3 烧杯，400mL 。 3.4 漏斗。 3.5 秒表。 3.6 温度计。 4 操作步骤 4.1 测定深度：根据土壤发生层次（A 、B 、C ）进行测定，每一层次要重复 测定5次。 A 层测定主要用作设计防止土壤侵蚀的措施及制定灌溉制度。 B 层测定用作设计防止土壤侵蚀的措施及预测该层土壤水分可能停滞的 情况，鉴定该层的坚实度和碱化度，并可鉴定该层是否适于作临时灌溉和固 定灌溉渠槽。 C 层测定结果可以提供土壤保水情况及鉴定是否可以作为大型灌溉渠 道、渠槽的资料。 4.2 在选定的试验地上，用渗透筒采取原状土，取土深度为10cm ，将垫有滤 纸的底筛网盖好，带回室内待测定。 4.3 将渗透筒浸入水中，注意水面不要超过土柱。一般砂土浸4h~6h ，壤土浸8h~12h ，粘土浸24h 。 4.4 在预定时间将渗透筒取出，挂在适当位置，待重力水滴完后装上漏斗，漏斗下接一烧杯。
透水率和渗透性之间的区别 很多人把透水率和渗透性等同看待，也没有太在乎试验方法之间的差别。 （1）透水率的概念 也叫单位吸水率，是压水试验过程过程中，每分钟（min）每米(m)试段在每米(m)压头下的注入水量(L)。单位国际标准采用吕荣Lu。 压水试验规范中说透水率“表达岩体透水性的指标”，个人感觉欠妥，把大家搞糊涂了。正确的说法是“反映岩体可灌性的指标”，尽管和岩石渗透系数K有相关关系，甚至很好的相关关系，是不同的概念和机理。希望将来哪位把它改过来。下面再仔细讨论“透水率”和“渗透性”的恩恩怨怨！ （2）透水率的工程意义 首先，要把压水试验和常规的抽水、注水试验区别一下，目前认为它是为灌浆目的而进行的水文地质试验，就足够。透水率是反映岩体可灌性的指标，其大小直接影响设计的方案。 比如基础防渗设计标准是3Lu，目前基础一下50米很多岩体透水率是5Lu，那么防渗设计一般要求做到（a）相对隔水层[封闭帷幕]或（b）足够深度[悬挂帷幕，要进行渗透计算确定]显然，如果是交钥匙工程，投标时资料不权，估计透水率比较小，结果中标后，补充勘察发现有大面积透水性很强的岩层。工程意义就是，你的帷幕防渗工作量包不住，赔钱！意义重大。 （3）透水率吕荣Lu和渗透系数K的关系 上面也提到了，数值上有很好的关系，工程中老总会用1Lu≈1.0E-7m/s来把透水率转化成渗透性。这也是把大家搞糊涂的原因。也不反对这个简化转换，确实有这个近似数值关系。哈哈 （4）两者的区别也是明显的： （a）两者不是线性关系 层流状态可以用以上简化关系，如果是非稳定流，就不适合了。规范说小于10Lu可以直接数值转换，也有公式。接触了Christin Kutzner德国岩土大坝专家的一本书，上面就有两者的曲线。绝对不是线性的。因此，大家要理解实践简化和真实解的区别。 （b）试验状态不一样 常规渗透试验，如抽水、常水头、降水头渗透试验，都是利用稳定地下水位随时间的变化来确定的岩石的渗透系数的，关键的一条，对岩石本身的扰动很小，降落漏斗的形成、发展和水位恢复时间很长，是一个很“温柔”的试验过程。 再看压水试验，都用很大的压力水头，在钻孔周围迅速形成水位压力差，虚拟反漏斗。并不需要原来地下水的参与，干孔照样可以试验。对岩石裂隙张开度、充填物的影响是肯定的，是一个“急暴”的试验过程。 因此，也有大师提出这个问题，在这本书里有介绍。《水利水电工程灌浆与地下水排水》
求取水文地质参数的测井方法 武 毅１，２ （１．中国地质大学（武汉） ４３００７４ ２．中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所 河北保定 ０７１０５１； ３．河北保定市自来水总公司，保定 ０７１０５１ ） 摘要 利用测井资料求取水文地质参数是地下水勘查工作中的一个重要内容，也是降低勘探成本，提高勘查成果质量的一个重要措施。本文介绍了利用测井资料求取地层孔隙度、地层含水量、地层水矿化度等技术方法，既包括常规方法，也简单介绍了核磁共振、介电常数新的测井技术与方法。 关键词 测井技术与方法 水文地质参数 地球物理测井是地下水勘查工作中的一个重要内容，通过测井可以获取地下含水层的位置、厚度、准确划分咸淡水以及求取各含水层的含水率、孔隙度、渗透率等重要的水文地质参数。其结果不但对指导成井具有重要意义，也是地下水资源评价的重要参考依据。 １测定地层孔隙度的测井方法 地层孔隙度是评价地下水资源量的一个重要参数。目前，用于求取地层孔隙度的测井方法有以下5种。 １．１ 电阻率测井 电阻率测井求取地层孔隙度的基础是阿尔奇公式，对不含泥质的纯地层，当孔隙完全充水时，地层的电阻率o R 与孔隙水电阻率w R 成正比，其比例系数F 称为地层因素。即： w o FR R = （1） 大量岩样测量数据表明，F 与孔隙度Φ有以下实验关系。 m a F Φ= （2） 由（1）、（2）式可以得出: m o R aRw =φ （3） 作者：武毅，男，１９６３年生，高级工程师，博士生，主要从事水文物探勘查技术研究工作。
该孔隙度代表地层水所占的孔隙度，称之为含水孔隙度。 在应用阿尔奇公式时应注意以下两点： ①公式中m 、a 参数对该公式的应用效果有十分重要的影响，而且他们又是随着地区 甚至解释层段而变化。故应根据本地区地质特征，用实验统计方法得出适合于本区的解释参数值。 ②应用该公式的理想条件应是具有颗粒孔隙的纯地层。对泥质较多的地层和裂缝性地层，直接应用该公式时，得不到令人满意的结果，此时应作相应的泥质校正。 １．２声波测井 １．２．１纯砂岩地层 声波测井测量的沿井壁滑行的纵波，孔隙度与声波传播时差之间存在线性关系，即： ma f t l t t ??+=?ΦΦ)(，或ma f ma t t t t ??????=Φ （4） 式中：t ?：由声波时差曲线上所读出的地层声波时差；ma t ?：岩石骨架的声波时差； f t ?：孔隙中流体的声波时差。 式（4）适用于压实和胶结良好的纯砂岩。但对于疏松的未压实、未胶结地层，由于孔隙直径较大，矿物颗粒间接触不好，故矿物颗粒与孔隙水的交界面对声波传播影响较大，使孔隙度相同的疏松砂层的声波时差要比压实砂岩大，因此需引入压实校正系数ρc 进行校正，即： ρc ma t f t ma t t 1???????=Φ （5） ρc 为压实校正系数其值大于等于1，确定其值的方法有； （1）声波孔隙度与岩芯分析孔隙度对比： 对一个地区的某个层段，找出岩芯分析孔隙度与相应的声波时差的经验关系，然后把取得的经验关系式与上式比较，便求出这个层段的压实系数ρc ； （2）声波孔隙度与密度孔隙度对比： 对于比较纯的砂岩，按f ma b ma D ρρρρ??=Φ式计算出密度孔隙度D Φ，可认为是岩石的有效孔隙度，故可选择饱和液体的纯砂岩，按声波孔隙度计算式求出声波孔隙度s Φ，则压实系数D s c ΦΦ=ρ； （3）非压实泥岩与压实泥岩声波时差的比较：
吕荣值（q ）表示使用灌浆材料作为试验流体时地层的渗透系数。吕荣(Lugeon)，1吕荣为1MPa 作用下1米试段内每分钟注入1L 水量。（在100m 的水柱压力下，每米长度标准钻孔内，历时10min ，平均每分钟压入岩石裂隙中的水量。）定义公式，q=Q/PL ，其中，Q 为压入流量，单位L/min ；P 为作用于试段内的全部压力，单位MPa ；L 为试段长度，单位m 。 渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=k ρg/η，式中k 为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g 为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数〉10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜.据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。 地下水流速的确定：在地下水等水位图上的地下水流向上，求出相邻两等水位线间的水力梯度，然后利用公式计算地下水的流速V=kI 。式中：V---地下水的渗流速度（m/d ） K---渗透系数（m/d ） I----水力梯度 表示岩土透水性能的数量指标。亦称水力传导度。可由达西定律求得：q ＝ＫI ，式中q 为单位渗流量，也称渗透速度（米/日）；K 为渗透系数（米/日）；I 为水力坡度,无量纲。可见,当I ＝1时，q ＝K ，表明渗透系数在数值上等于水力坡度为 1时，通过单位面积的渗流量。岩土的渗透系数愈大，透水性越强，反之越弱。 透水率q 和渗透系数K 之间不是简单的对应关系，各种条件下通过q 计算K 的公式也很多。SL 31-2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》推荐：当试段位于地下水位以下，透水率在10 Lu 以下，P—Q 曲线为A 型（层流型）时，可用下式求算渗透系数 r HL Q k 1ln 2π= 式中：K —地层渗透系数，m/d; Q —压水流量，m 3/d ；H—试验压力，以水头表示，m; L —试验段长度，m ; r —钻孔半径，m 。 按照上式，如假定压水试验的压力为1 MPa （即100 m 水头），每米试段的压人流量为 1 L/min （即1.44 m 3/d )，试段长度为5m 。即在透水率为1 Lu 的条件下，以孔径为56～150 mm
双环渗透 8.1试验的目的 双环法试验是野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数的常用的简易方法，试验的结果更接近实际情况。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。 8.2试验的适用范围 对砂土和粉土，可采用试坑法或单环法，对粘性土应采用试坑双环法 8.3试验的基本原理 水在土中的流动符合达西定律，水在土的孔隙中流动时，大多数情况下流速较小，可以认为属于层流（即水流流线相互平行的流动）。则渗透速度与水力坡降成正比。当水力坡降为1时的渗透速度称为土的渗透系数。对于饱和土的渗透现象常用达西定律来表示。即 v= k =或 kIF q I 在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数（K）值。在坑底嵌入两个高约50cm，直径分别为0.25m和0.50m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它比试坑法和单环法的精度都高。 8.4 试验仪器及制样工具 双环、铁锹、水平尺、量筒、笔直的树枝 双环：（外环：上底0.5m，下底0.5m，高0.25m；内环：上底0.25m，下底0.25m，高0.25m）。 8.5试验的操作步骤 （1）选择试验场地，最好在潜水埋藏深度大于5m的地方为好。如果潜水埋深小于2m时，因渗透路径太短，测得的渗透系数不真实，就不要使用渗水试验； （2）按双环法渗水试验示意图，安装好试验装置。 （3）往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜。 （4）按一定的时间间隔观测渗入水量。开始时因渗入量大，观测间隔时间要短，
水文地质参数有哪些 水文地质参数，反映含水层或透水层水文地质性能的指标。如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等，都是基本的水文地质参数。水文地质参数是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据。一般是通过勘探试验测求水文地质参数。 渗透系数，又称水力传导系数，是水力坡度为1时，地下水在介质中的渗透速度。为表征介质导水能力的重要水文地质参数。渗透系数不仅与介质性质有关，还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、比重及温度等物理性质有关。根据达西定律：V＝－KH／I式中，V为渗透速度；H为地下水水头；I为渗透距离；K为介质的渗透系数，量纲为（L／T）。其与渗透率的关系为K＝r?k／μ（K为渗透系数；k为渗透率；r为地下水的比重；μ为地下水动力粘滞系数）。从关系式中可知渗透系数与水的粘滞系数成反比，而后者随温度的升高而减小，因此，渗透系数随温度的升高而增大。在地下水温度变化较大时，应作相应的换算。在地下水矿化度显著增高时，水的比重和粘滞系数均增大，渗透系数则随之而变化。在这种情况下，一般采用与液体性质无关的渗透率较为方便。导水系数，表示含水层全部厚度导水能力的参数。通常，可定义为水力坡度为1时，地下水通过单位含水层垂直断面的流量。导水系数T 等于含水层渗透系数K与含水层厚度m的乘积。量纲为（L／T）。压力传导系数，又称水力扩散系数，为导水系数与释水系数之比。它表征在弹性动态条件下承压含水层中水头传递速度的参数。压力传导系数a＝T／s（T为导水系数；S为释水系数）。量纲为（L2／T）。水位传导系数，也称水力扩散系数。它表征在弹性动态条件下潜水含水层中水位变化传播速度的参数。水位传导系数aw＝Kh／μ（K为渗透系数；h为潜水含水层平均厚度；μ为给水度）。量纲为（L2／T）。释水系数，又称贮水系数或弹性给水度。水头下降一个单位时，从单位面积含水层全部厚度的柱体中，由于水的膨胀和岩层的压缩而释放出的水量；或者水头上升一个单位时，其所贮入的水量。它是表征含水层（或弱透水层）全部厚度释水（贮水）能力的参数。含水层释水系数S（对承压含水层常用μ表示）等于含水层厚度m与单位释水系数Ss的乘积，即S＝mSs。对潜水含水层总释水系数S＝μ＋hSs，μ为给水度；h为含水层厚度，Ss为潜水含水层单位释水系数，一般因μ》hSs，所以通常以给水度近似代表潜水含水层的总释水系数S。有效孔隙度，相互连通的孔隙体积与土或岩石总体积之比，一般用百分数表示。有效孔隙体积不包括结合水和气体所占的体积，仅指地下水可以在其中流动的部分。越流系数表征弱透水层垂直方向上传导越流水量能力的参数。即当抽水含水层（主含水层）与上部（或下部）补给层之间的水头差为一个单位时，垂直渗透水流通过弱透水层与抽水含水层单位界面的流量。换言之，是指含水层顶（底）板弱透水层的垂直渗透系数K′与其厚度m′之值，即K′／m′。量纲为（1／T）。 转载请注明本文来源: 中国环境修复网https://www.doczj.com/doc/d44415990.html, 原文地址: https://www.doczj.com/doc/d44415990.html,/investigation/2010/1110/article_26.html
一、 土的不均匀程度： C U = 10 60 d d 式中 d 60——小于某粒径颗粒含量占总土质量的60%时的粒径， 该粒径称为限定粒径 d 10——小于某粒径颗粒含量占总土质量的10%时的粒 径，该粒径称为有效粒径。 C U 小于5时表示颗粒级配不良，大于10时表示颗粒级配良好 二 1、土的密度ρ和土的重力密度γ ρ= v m （t/m 3或g/cm 3） γ=ρg(KN/m 3 ) 一般g=10m/s 2 ρ 表示土的天然密度称为土的湿密度 γ 表示天然重度。 天然状态下土的密度和重度的变化范围较大， 一般ρ=1.6——2.2（t/m 3），γ=16——22（KN/m 3 ) 2、土粒比重ds (相对密度) d s =w s s v m ρ ρw ——水的密度，可取1t/m 3 3 土的含水量 = ωs m m ω×100%
换算指标 4、土的孔隙比e e=s v v v 5、土的孔隙率n n=%100?v v v 6、土的饱和度Sr Sr=v w V V 7、土的干密度ρd ρd =v m s (t/m 3 ) γd =ρd g(KN/m 3 ) 8、土的饱和密度ρsat ρsat =v v m w v s ρ+ ( t/m 3 ) 饱和重度 9、土的有效密度ρ， 和有效重度γ, ρ， =v v m w v s ρ- ( t/m 3 ) =ρsat –ρw γ, = ρ， g=γsat -γw 土的三相比例指标换算公式
10、砂的相对密度Dr Dr=m in m ax m ax e e e e -- 11、塑性指数I P I P =ωL -ωP (不要百分号) 液性指数I L
水文地质参数求取的试验方法探讨 本文结合实例对承压水采用抽水试验确定含水层水文地质参数的方法进行分析，探讨定流量（单孔或多孔）抽水试验确定含水层参数的可行性，具有较强的意义和价值。 标签：抽水试验水文地质参数试验方法 地下水资源评价工作中，水文地质参数的计算十分重要，其值确定的合理与否，直接影响到计算成果的可靠程度，进而关系到水资源评价的科学性。本文通过实测抽水试验数据分析了承压水水文地质参数的求取方法及可靠性。 1单井抽水试验配线法推求水文地质参数 （1）方法原理 承压完整井非稳定流抽水的泰斯公式为： （2）实例分析 以某化工集团地下水水源地抽水试验为例，水源地内建有深水井4眼，其中3#、1#、2#井孔呈西向东排列，3#、1#井间距215.6m，1#、2#井间距197.7m，4#井孔在2#井孔南422m，3#、2#井间距414m，1#、4#井间距466m，3#、4#井间距600m。 根据试验条件共进行了2组单孔抽水试验，第一组抽水孔为1#，观测孔为2#、3#，抽水历时5d，水位恢复观测2d；第二组抽水孔为3#，观测孔为2#、1#，抽水历时3d。步骤如下： ①抽水前准备就绪后，同时量测取水孔与观测孔的静水位（精确至0.01m），校正好测绳、钢卷尺、秒表等；开启抽水电泵各井孔并同时计时，约定在开机后第1，2，5，10，20，30，45，60，90，120，…，1 440，…，分钟，持续观测取水孔与观测孔水位降深St，通过安装在取水电泵上的流量计读取各取水时间段的抽水量，得到抽水试验过程相应的稳定抽水流量、取水t时刻取水孔与观测孔的对应水位降深St等数据； ②用校正好的测绳测量各观测孔距取水井孔的距离r1、r2，测量各井孔基准点高程； ③抽水结束停机时，以同样的时距观测取水孔与观测孔的对应水位降深St，得到取水孔和观测孔水位恢复的试验资料； ④根据试验资料采用图解分析法分析计算本次试验得到的含水层参数。
毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值： 土质类别K(cm/s) 土质类别K(cm/s) 粗砾1~0.5 黄土（砂质）1e-3~1e-4 砂质砾0.1~0.01 黄土（泥质）1e-5~1e-6 粗砂5e-2~1e-2 黏壤土1e-4~1e-6 细砂5e-3~1e-3 淤泥土1e-6~1e-7 黏质砂2e-3~1e-4 黏土1e-6~1e-8 沙壤土1e-3~1e-4 均匀肥黏土1e-8~1e-10 表2 岩石和岩体的渗透系数 岩块K（实验室测定，cm/s）岩体K（现场测定，cm/s）砂岩（白垩复理层）1e-8~1e-10 脉状混合岩 3.3e-3 粉岩（白垩复理层）1e-8~1e-9 绿泥石化脉状页岩0.7e-2 花岗岩2e-10~5e-11 片麻岩 1.2e-3~1.9e-3 板岩 1.6e-10~7e-11 伟晶花岗岩0.6e-3 角砾岩 4.6e-10 褐煤层 1.7e-2~2.39e-2 方解岩9.3e-8~7e-10 砂岩1e-2 灰岩 1.2e-7~7e-10 泥岩1e-4 白云岩 1.2e-8~4.6e-9 鳞状片岩1e-2~1e-4 砂岩 1.2e-5~1.6e-7 1个吕荣单位裂隙宽 度0.1mm间距1m和 不透水岩块的岩体 0.8e-4 砂泥岩2e-6~6e-7 细粒砂岩2e-7 蚀变花岗岩0.6e-5~1.5e-5 岩土类别渗透系数K（cm/s）孔隙率n 给水度资料来源砾240 0.371 0.354 瑞士工学研究所粗砾160 0.431 0.338 砂砾0.76 0.327 0.251 砂砾0.17 0.265 0.182 砂砾7.2e-2 0.335 0.161 中粗砂 4.8e-2 0.394 0.18 含黏土的砂 1.1e-4 0.397 0.0052 含黏土1%的砂砾 2.3e-5 0.394 0.0036 含黏土16%的砂砾 2.5e-6 0.342 0.0021 重粉质壤土d50=0.02mm 2e-4 0.442 0.007 南京水利科学研 究院 中细砂d50=0.2mm 1.7e-3~6.1e-4 0.438~0.392 0.074~0.039 粗砾d50=5mm 613 0.392 0.36 砂砾石料 2.4e-3 0.302 0.078
渗透试验 专业班级港航5班学号姓名同组者 实验编号实验名称渗透试验 实验日期2012.10.10批报告日期成绩教师签名 一、试验目的 测量土体的渗透系数k。 二、试验原理 渗透试验原理就是在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高度，从而计算出渗流速度和水力梯度，代入(8-1)式计算出渗透系数。 (8-1) v ki 由于土的渗透系数变化范围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s，故实验室内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透试验装置用来测定渗透系数k比较小的凝聚性土的渗透系数。特殊设计的变水头试验测定粗粒渗透系数和常水头试验测定渗透性极小的粘性土渗透系数也很常用。 三、试验设备及试验操作 （一）常水头试验 1.仪器设备 （1）70型渗透仪； （2）附属设备：木锤、秒表、天平等。 2.操作步骤 （1）装好仪器，检查是否漏水。将调节管与供水管相连，由仪器底部充水至水位达到金属透水板顶面时，放入滤纸，关止水夹； （2）取代表性风干土样3~4kg，称重精确至1g，测定风干含水率； （3）将试样分层装入仪器，根据预定孔隙比控制试样密度。每层装完后从调节管进水至试样顶面。最后一层应高出上测压管孔3~4cm。待最后一层试样饱和后，继续使水位上升至圆筒顶面。将调节管卸下，使管口高于圆筒顶面，观测三个测压管水位是否与孔口齐平； （4）量测试样顶面至筒顶余高，计算出试样高度。称量剩余土样，计算出装入质量，计算试样干密度和孔隙比； （5）供水管向圆筒顶面供水，使水面始终保持与渗透仪顶面齐平，同时降
低调节管高度，形成自下向上方向的渗流。固定调节管在某一高度，过一段时间后，三个测压管水位达到稳定值，表明形成稳定渗流场； （6）记录三个测压管水位H 1，H 2，H 3,则测压管Ⅰ和Ⅱ水位差为h 1= H 1-H 2，测压管Ⅱ和Ⅲ的水位差为h 2= H 2-H 3。计算渗径长度为L=10cm 的平均水位差h =( h 1+ h 2) /2= (H 1- H 3)/2； （7）开动秒表，用量筒接取经过一段时间Δt 的渗流量ΔQ ，量测渗透水的水温T °C ； （8）改变调节管的高度，达到渗透稳定后，重复（6）、（7）的步骤，平行进行5~6次试验； （9）按式（8-4）计算每次量测的水温T °C 时的渗透系数k ti ； QL k tAh ?= ? (8-4) （10）计算渗透系数均值： 1t ti k k N = ∑ (8-8) （11）按下式折算到20°C 时的渗透系数k 20： 2020 t t k k ηη= (8-9) 式中，t η，20η分别为水温T °C 和20°C 时水的动力粘滞系数。 （二） 变水头试验 1.仪器设备 （1）改进南55型渗透仪，试样高L =4cm ，试样横截面积A =30cm 2； （2）辅助设备：切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。 2.操作步骤 (1)试样制备 变水头渗透试验的试样分原状试样和扰动试样两种，其制备方法分别为：(a)原状试样：根据要测定的渗透系数的方向，用环刀在垂直或平行土层面方向切取原状试样，试样两端削平即可，禁止用修土刀反复涂抹。放入饱和器内抽气饱和（或其他方法饱和）；(b)扰动试样：当干密 度较大（3 1.40/d g cm ρ≥）时，用饱和度较低（S t ≤80%）土压实或击实办 法制样；当干密度较低时，使试样泡于水中饱和后，制成需要干密度的饱 和试样。 (2)将盛有试样的环刀套入护筒，装好各部位止水圈。注意试样上下透水石和滤纸，按先后顺序装好，盖上顶盖，拧紧顶部螺丝，不得漏水漏气。 (3)把装好试样的渗透仪进水口与水头装置（测压管）相连。注意及时向测压管中补充水源，补水时，关闭进水口。 (4)在向试样渗透前，先由底部排气嘴出水，排除底部空气至气嘴无气泡时，关闭排气嘴，水自下向上渗流，由顶部出水管排水。 (5)待出水管有水流出后，开始测定试验数据。记录时间t=t 1时，上下游
实验五 土壤渗透系数的测定 1 测定意义 当土层被水分饱和后，土壤中的水分受重力影响而向下移动的现象称为渗透性。 土壤渗透性是土壤重要的特性之一，它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤，并在其中贮存起来，而在渗透性不好的情况下，水分就沿土表流走，造成侵蚀。 土壤渗透性与土壤质地、结构、盐分含量、含水量以及湿度等有关。 2 测定原理 在饱和水分土壤中，渗透性按照达西公式计算如下： V=K ·I （厘米/秒） L h I = 式中：V ——渗透速度，每秒钟通过1平方厘米土壤断面的水的流量，以立 方厘米表示； I ——水压梯度，即渗透层中单位距离内的水压降； K ——渗透系数，在单位水压梯度（I=1）下，单位时间内通过单位截面积的流量 （毫升/分或小时）； H ——土柱上水头差（厘米）即静水压力； L ——发生水分渗透作用的土层的厚度（厘米）即渗透路程。 在时间t 内渗透过一定截面积A （平方厘米）的水量Q ，可以用下列的方程式来表示： Q=V ·A ·t=K ·I ·A ·t 因此渗透系数 K=I t A Q ??（毫米/厘米2/分或小时） 土壤渗透性的测定有室外法（渗透简法）及室内法（环刀法）。
3 测定方法 3.1室外测定 3.1.1 仪器设备 ①渗透筒：铁制圆柱形筒，横截面积为1000平方厘米（内径358毫米），高350毫米。 ②量筒500ml和1000ml各一个。 ③小铁筒：打水用。 ④温度计：0—50℃ ⑤秒表或一般钟表 ⑥木制厘米尺、小刀、斧头等。 3.1.2 测定步骤 3.1.2.1、在选择具有代表性的地段上，布置一块约1平方米的圆形（直径113cm）试验地块，将其周围筑以土埂。土埂高约30 cm，顶宽20 cm，并捣实之。渗透筒置于中央，应用小刀按筒的圆周向外挖宽2—3cm，深15—20cm小沟，使筒深深嵌入土中。插好后，把取出的土壤重新填入隙缝并予捣实，防止沿壁渗漏损失。筒内部为试验区，外部为保护区。 也可用高15—20厘米面积分别为25×25 和50×50平方厘米的方形铁框或圆形铁筒打入土中3—5厘米进行测定。 3.1.2.2、在筒内：外各插入一米尺，以便观察灌水层的厚度。筒内外迅速灌水，使水层厚度保持为5cm. 为从一开始时，水就向土壤内渗入，所以必须很快地把水倒到预期的水层厚度。为了使灌入的水不致冲刷表层土壤，不应将水直接倒在土面上，而应在简内外灌水处用胶板或木板（甚至杂草或蒿草）保护之。 3.1.2.3、温度影响渗透系数很大，应在简内插入温度计，以使换算为10℃时的渗透系数。 3.1.2.4、当试验区内部灌水到5cm高时，应立即开始计时，每隔一定时间进行
渗透系数 渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。 1.测定影响 渗透系数k 是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。不同种类的土，k 值差别很大。因此，准确的测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。 2计算方法 渗透系数K是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难，通常可通过试验方
法，包括实验室测定法和现场测定法或经验估算法来确定k值。 3测定方法 渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。 常水头法测渗透系数k 1.实验室测定法 目前在实验室中测定渗透系数k 的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和"变水头法"两种。 常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。如图： 试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开水阀，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差△h
变水头法测定渗透系数 《土工技术与应用》项目组 2015年3月
变水头法测定渗透系数 （一）试验目的 测定粘性土的渗透系数k，以了解土层渗透性的强弱，作为选择坝体填土料的依据。 （二）试验原理 细粒土由于孔隙小，且存在粘滞水膜，若渗透压力较小，则不足以克服粘滞水膜的阻滞作用，因而必须达到某一起始比降后，才能产生渗流。变水头渗透试验适用于细粒土。 （三）仪器设备 1、南55型渗透仪：如图1所示。 2、其它：100mL量筒、秒表、温度计、凡士林等。 （四）操作步骤 1、装土：将装有试样的环刀推入套筒内并压入止水垫圈。装好带有透水石和垫圈的上下盖，并用螺丝拧紧，不得漏气漏水。 2、供水：把装好试样的容器进水口与供水装置连通，关止水夹，向供水瓶注满水。 3、排气：把容器侧立，排气管向上，并打开排气管止水夹。然后开进水口夹，排除容器底部的空气，直至水中无气泡溢出为止。关闭排气管止水夹，平放好容器。在不大于200cm水头作用下，静置某一时间，待容器出水口有水溢出后，则认为试样已达饱和。
图1 南55型渗透仪 1－变水头管；2－渗透容器；3－供水瓶；4－接水源管；5－进水管夹；6－排气管；7－出水管 4．测记：使变水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记开始水头h1，经过时间t后，再测记终了水头h2，同时测记试验开始与终了时的水温。如此连续测记2～3次后，再使变水头管水位回升至需要高度，再连续测记数次，前后需6次以上。 （五）试验注意事项 1、环刀取试样时，应尽量避免结构扰动，并禁止用削土刀反复涂抹试样表面。 2、当测定粘性土时，须特别注意不能允许水从环刀与土之间的孔隙中流过，以免产生假象。 3、环刀边要套橡皮胶圈或涂一层凡士林以防漏水，透水石需要用开水浸泡。 （六）计算公式 按下式计算渗透系数：
一、名字解释 1.动储量:单位时间流经含水层(带)横断面的地下水体积，即地下水的天然程 流量; 静储量:地下水位年变动带以下含水层(带)中储存的重力水体积; 调节储量:地下水位年变动带内重力水的体积; 开采储量:用技术经济合理的取水工程能从含水层中取出的水量，并在预定开 采期内不致发生水量减少、水质恶化等不良后果。 2.补给量：补给量是指天然状态或开采条件下，单位时间通过各种途径进人含水系统的 水量。 3.储存量：指地下水补给与排泄的循环过程中，某一时间段内在含水介质中聚积 并储存的重力水体积 4.允许开采量：允许开采量就是用合理的取水工程，单位时间内能从含水系统或取水地段取出来，并且不发生一切不良后果的最大出水量 5.地下水系统：地下水系统是以系统的理论和方法，把地球水圈一定范围内的地下水体作为一个系统，运用系统理论分析、研究地下水的形成与运移的机理，并用系统工程的 方法解决地下水资源的勘察、评价、开发利用和管理问题。 6.地下水动态：1、地下水的动态——指表征地下水数量与质量的各种要素(如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等)随时间而变化的规律。 7.地下水均衡——指在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充(或流入)量与消耗(或流出)量之间的数量关系。 8.给水度：给水度(产)是表征潜水含水层给水能力或储水能力的一个指标， 9.水文地质参数：表征含水介质水文地质性能的数量指标，是地下水资源评价的重要基础资料，主要包括含水介质的渗透系数和导水系数、承压含水层的储水系数、潜水含水层的重力给水度、弱透水层的越流系数及水动力弥散系数等，还有表征与岩土性质、水文气象等因素的有关参数，如降水人渗系数、潜水蒸发强度、灌溉入渗补给系数等。 10.渗透系数：渗透系数(K)又称水力传导系数，是描述介质渗透能力的重要水文地质参数， 11.导水系数(T)：是含水层的渗透系数与含水层厚度的乘积 12.储水率：表示当含水层水头变化一个单位时，从单位体积含水层中，因水体积膨胀(或压缩)以及介质骨架的压缩(或伸长)而释放(或储存)的弹性水量 13.越流系数：表示当抽水含水层和供给越流的非抽水含水层之间的水头差为一个单位时，单位时间内通过两含水层之间弱透水层单位面积的水量 14.降水人渗补给系数：是降水渗人量与降水总量的比值， 15.水动力弥散系数：是表征在一定流速下，多孔介质对某种溶解物质弥散能力的参数。 16.成垢作用：当水煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而生成沉淀，并依附于锅炉壁上，形成锅垢，这种作用称为成垢作用 17.起泡作用：是指水在锅炉中煮沸时产生大量气泡的作用。如果气泡不能立即破裂，就会在水面以上形成很厚的极不稳定的泡沫层。 18.腐蚀作用：水通过化学的和物理化学的或其他作用对炉壁的侵蚀破坏作用 19.分解性侵蚀：指酸性水溶滤氢氧化钙或侵蚀性碳酸溶滤碳酸钙使水泥分解破坏的作用。 20.结晶性侵蚀：是指混凝土与水中硫酸盐发生反应，在混凝土的空隙中形成石膏和硫酸铝盐(又名结瓦尔盐)晶体 21.矿床：矿床是指在当前经济技术条件下，具有开采价值(品位、储量)的含矿地质体 22.矿床充水：矿体尤其是围岩中赋存有地下水的现象称矿床充水。
毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值： 土质类别 K(cm/s) 土质类别 K(cm/s) 粗砾 1~0.5 黄土（砂质） 1e-3~1e-4 砂质砾 0.1~0.01 黄土（泥质） 1e-5~1e-6 粗砂 5e-2~1e-2 黏壤土 1e-4~1e-6 细砂 5e-3~1e-3 淤泥土 1e-6~1e-7 黏质砂 2e-3~1e-4 黏土 1e-6~1e-8 沙壤土 1e-3~1e-4 均匀肥黏土 1e-8~1e-10 表2 岩石和岩体的渗透系数 岩块 K （实验室测定， cm/s ） 岩体 K （现场测定，cm/s ） 砂岩（白垩复理层） 1e-8~1e-10 脉状混合岩 3.3e-3 粉岩（白垩复理层） 1e-8~1e-9 绿泥石化脉状页岩 0.7e-2 花岗岩 2e-10~5e-11 片麻岩 1.2e-3~1.9e-3 板岩 1.6e-10~7e-11 伟晶花岗岩 0.6e-3 角砾岩 4.6e-10 褐煤层 1.7e-2~2.39e-2 方解岩 9.3e-8~7e-10 砂岩 1e-2 灰岩 1.2e-7~7e-10 泥岩 1e-4 白云岩 1.2e-8~4.6e-9 鳞状片岩 1e-2~1e-4 砂岩 1.2e-5~1.6e-7 1个吕荣单位裂隙宽度0.1mm 间距1m 和不透水岩块的岩体 0.8e-4 砂泥岩 2e-6~6e-7 细粒砂岩 2e-7 蚀变花岗岩 0.6e-5~1.5e-5 表3 各种岩土的给水度 岩土类别 渗透系数K （cm/s ） 孔隙率n 给水度 资料来源 砾 240 0.371 0.354 瑞士工学研究所 粗砾 160 0.431 0.338 砂砾 0.76 0.327 0.251 砂砾 0.17 0.265 0.182 砂砾 7.2e-2 0.335 0.161 中粗砂 4.8e-2 0.394 0.18 含黏土的砂 1.1e-4 0.397 0.0052 含黏土1%的砂砾 2.3e-5 0.394 0.0036 含黏土16%的砂砾 2.5e-6 0.342 0.0021 重粉质壤土d50=0.02mm 2e-4 0.442 0.007 南京水利科学研 中细砂d50=0.2mm 1.7e-3~6.1e-4 0.438~0.392 0.074~0.039 粗砾d50=5mm 613 0.392 0.36 砂砾石料 2.4e-3 0.302 0.078