潜水非完整井单孔抽水试验经验公式

单孔抽水试验测定渗透系数室内试验具有设备简单、费用低的特点，但由于取样的扰动和土样尺寸、方向的局限性，使得测得的渗透系数与土的实际渗透系数有所偏差，室内试验测出的渗透系数往往不能很好地反映土体的实际渗透性，相比之下，现场渗透试验测得的结果为整个渗流区较大范围内土体渗透系数的平均值，更能贴近实际情况。

现场测定渗透系数的方法常用注水试验和抽水试验，这里只介绍不设置观测孔的单孔抽水试验。

单孔抽水试验要求抽水设备的选取：地下水位埋深小于6.5m时宜选用地面离心式水泵；地下水位埋藏较深,但钻孔出水量不大时,宜选用潜水电泵；地下水位埋藏较深,且钻孔出水量较大时宜选用空气压缩机。

测试工具：观测地下水位宜采用电测水位计或自动测试水位计观测，读数应精确到0.5cm；出水量的测试工具应根据水量大小、精度要求和方便实用的原则选择，并应符合下列规定：当出水量小于0.001m3/s时，宜选用量杯或量桶其充满水所需时间不宜少于15s，观测读数应精确到0.5s；当出水量不小于0.001m3/s时，宜选用三角堰或水表堰，水位读数应精确到0.1cm,水表读数应精确到0.001m3。

抽水孔孔径要求：松散含水层的抽水孔孔径不宜小于200mm，基岩含水层的抽水孔孔径不宜小于130mm。

正式抽水前,静水位观测应每30min观测一次,2h内变幅不大于2cm，且无连续上升或下降趋势时，即可视为稳定。

每组抽水孔进行三次降深，最小降深不宜小于0.5m。

稳定流抽水试验时抽水开始后的第5min、10min、15min、20min、30min、40min、50min、60min宜各观测一次动水位和出水量，以后每隔30min观测一次。

非稳定流试验时，出水量和动水位的观测时间宜在抽水开始后的第1min、2min、3min、4min、6min、8min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、80min、100min、120min各观测一次，以后每隔30min观测一次,直至结束。

1、 突水系数《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘察评价标准》（MT/T1091-2008）附录E（1）适用于水文地质条件简单、含水层富水性较弱、补给条件差的矿区Ts 突水系数MPa/mP 隔水层承受的水压，MPaCp 采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度，m M 底板隔水层厚度，m（2）水文地质条件复杂、含水层富水性较强、补给条件较好的矿区。

含义同上。

2、 地下径流模数=集水面积平均流量 单位：2km s /L ⋅3、矿井涌水量：一、水文地质比拟法预算矿井涌水量 原理和应用条件：水文地质比拟法就是利用地质和水文地质条件相似、开采方法基本相同的开采矿区或生产矿井的排水资料，来预计勘探矿区或新建矿井的涌水量。

应用前提是勘探矿区的地质、水文地质条件与开采矿区或生产矿井基本相似，老矿井要有较长期的水量观测资料，以保证涌水量与各影响因素之间数学关系表达式的可靠性。

一般而言，水文地质比拟法主要适用于条件比较简单，充水岩层的透水性比较均一的孔隙或裂隙充水矿床，特别是用于已有多年生产历史的矿井。

根据上水平的实际排水资料预测延伸水平的涌水量或根据生产采区的排水资料预测延伸水平的涌水量，效果更好。

计算方法：（1）富水系数比拟法：根据0p P Q K =K p 为富水系数，Q 0为一定时期内从矿井排出的总水量，m 3； P 0为同时期内的矿石开采量，t ； 得出：Q=K p ·P原来的生产矿井的K p 值乘以同时期新矿井的设计开采量P ，即得新矿井的涌水量（2）单位涌水量比拟法：根据地下水符合层流或紊流状态，选择下述公式：层流000S F Q q =紊流0000S F Q q =F 0、S 0、Q 0分别为老矿井的开采面积、水位降深和排水量。

所以新矿井的涌水量Q 比拟计算式为F 、S 分别为新矿井的设计开采面积和水位降深。

既非层流又非稳流，改进公式：m 和n为待定系数，根据经验通过计算或曲线拟合确定，或用最小二乘法求得。

１２３试验资料表明，管井抽水中出水量 Q 与其相应的水位降深 S 一般都具有一定的函数关系，如对 数 ： Q = A + BlgS (1)幂 ： Q = AS B (2)抛物线 ： Q = AS + BS 2(3) 双曲线 ： 1/Q = A + B/S (4)等，这种函数关系均可通过单井抽水试验确定下来。

另外，当抽水井以一定流量抽水时，观测孔水位降深与抽水井出水量 Q 以及距离 d 的多元关系可综合表述为下式：t = b 0 +b 1 lgQ + b 2 (1 + lgQ)lgd (5)或 t = b 0 + b 1 lgQ + (b 2+b 3 lgQ)lgd (6)上式亦可通过多孔抽水试验确定下来。

如上，当有 n 口井同时进行抽水时，抽水井中水位降深不仅受本井出水量影响，而且还将同时受到其它各抽水井出水量的影响，故各井水位降深可表示为:⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++=+++=+++=nnn n n n nS S S S S S S S S S S S L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L 21222212112111 其中，抽水井降深可以由 (1)式确定，其它井对抽水井所产生的干扰水位降可以由(5)或(6)式确定[文中均以(5)式为例叙述]，则有⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++=+++=+++=)(),(),(),()(),(),(),()(2211222112112211n n n n n n n n Q f d Q f d Q f S d Q f Q f d Q f S d Q f d Q f Q f S L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L （7）通过求解(7)式，即可直接计算各干扰井的降深。

当给定各井降深后，计算各井出水量时，继续展开(7)式有４⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++++++++=++++++++++=++++++++++=n n S S S BlgQ A )lgd lgQ (1b lgQ b b )lgd lgQ (1b lgQ b b )lgd lgQ (1b lgQ b b BlgQ A )lgd lgQ (1b lgQ b b )lgd lgQ (1b lgQ b b )lgd lgQ (1b lgQ b b BlgQ A n222 210n112 1102n n 2n 1022112 11021n n 2n 101222 21011L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L 整理上式⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++++++++=++++++++++=++++++++++=n 2n221n2201n121n120n 2n 212n 2021212121202n 1n 211n 2021221122011BlgQ A )lgQ lgd b b (lgd b b )lgQ lgd b (b lgd b b )lgQ lgd b b (lgd b b BlgQ A )lgQ lgd b (b lgd b b )lgQ lgd b b (lgd b b )lgQ lgd b (b lgd b b BlgQ A L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L n S S S 则⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++++=+++++−+++++=+++++−+++++=+++++−n 2n2211n121n220n120n 2n 212121212n 2021202n 1n 212122111n 2012201BlgQ )lgQ lgd b b ()lgQ lgd b (b )A lgd b b lgd b b ()lgQ lgd b b ( BlgQ )lgQ lgd b (b )lgd b b lgd b b ( )lgQ lgd b b ()lgQ lgd b (b BlgQ )lgd b b lgd b b A (L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L n S A S S 亦即]lg )lg [()lg (lg 121120j n j i ij n j i ij i i Q d b b d b b Q B A S ∑∑−≠−≠+++++= （8）或]lg )lg [(lg )lg (121120j n j i ij i n j i ij i Q d b b Q B d b b A S ∑∑−≠−≠++=+−− （8′）上式中 i,j=1,2,……,n。

可编辑第四章抽水试验抽水试验是确定含水层参数，了解水文地质条件的主要方法。

采用主孔抽水、带有多个观测孔的群孔抽水试验，包括非稳定流和稳定流抽水实验，要求观测抽水期间和水位恢复期间的水位、流量、水温、气温等内容。

要求了解试验基地及其所在地区的水文气象、地质地貌及水文地质条件，了解并掌握抽水试验的目的意义、工作程序、现场记录的主要内容、数据采集与处理方法，掌握相关资料的整理、编录方法和要求，了解对抽水试验工作质量进行评价的一般原则，能够利用学过的理论及方法进行水文地质参数计算，并对参数的合理性和精确性进行分析和检验。

§4.1 基本要求掌握抽水试验的目的、分类、方法及抽水试验准备工作。

4.1.1 抽水试验的目的(1) 确定含水层及越流层的水文地质参数：渗透系数 K、导水系数 T、给水度、弹性释水系数∗、导压系数 a、弱透水层渗透系数 K'、越流系数 b、越流因素 B、影响半径 R等。

(2) 通过测定井孔涌水量及其与水位下降（降深）之间的关系，分析确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力。

(3) 为取水工程设计提供所需的水文地质数据，如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等，依据降深和流量选择适宜的水泵型号。

(4) 确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度；直接评价水源地的可开采量。

(5) 查明某些手段难以查明的水文地质条件，如确定各含水层间以及与地表水之间的水力联系、边界的性质及简单边界的位置、地下水补给通道、强径流带位置等。

4.1.2 抽水试验分类抽水试验主要分为单孔抽水、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水。

（1）单孔抽水试验：仅在一个试验孔中抽水，用以确定涌水量与水位降深的关系，概略取得含水层渗透系数。

（2）多孔抽水试验：在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。

通过多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。

影响半径的确定确定影响半径的方法很多，在矿坑涌水量计算中常用库萨金和吉哈尔特经验公式作近似计算。

当设计的矿山进行了大降深群孔抽水试验或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔网资料为基础的图解法进行推求。

一、经验公式法计算影响半径的主要经验公式见表1。

表1 计算影响半径的经验公式二、图解法当设计矿山做了大降深群孔抽水或坑道放水试验时，为了推求较为准确的影响半径，可利用观测孔实测资料，用图解法确定影响半径。

（一）自然数直角座标图解法在直角座标上，将抽水孔与分布在同一直线上的各观测孔的同一时刻所测得的水位连结起来，尚曲线趋势延长，与抽水前的静止水位线相交，该交点至抽水孔的距离即为影响半径（见图1）。

观测孔较多时，用图解法确定的影响半径较为准确。

（二）半对数座标图解法在横座标用对数表示观测孔至抽水孔的距离，纵座标用自然数表示抽水主孔及观测孔水位降深的直角座标系中，将抽水主孔的稳定水位降深及同时刻的观测孔水位降低标绘在相应位置，连结这两点并延长与横座标的交点即为影响半径（见图2）。

当有两个或两个以上观测孔时，以观测孔稳定水位降深绘图更准些。

三、影响半径经验数值根据岩层性质、颗粒粒径及单位涌水量与影响半径的关系来确定影响半径，见表2与表3。

表2 松散岩土影响半径（R）经验数值表3 单位涌水量与影响半径关系含水层厚度的确定一、松散含水层厚度第四系含水层的含水性比较均匀，其厚度根据地下水位、钻孔所揭露的松散岩层的颗粒组成以及岩性结构等，直接按钻孔揭露情况的编录资料来确定。

二、基岩含水层厚度含水不均匀的基岩裂隙和岩溶含水层，其厚度的确定，一般是根据钻孔揭露的岩层裂隙、岩溶发育情况。

钻孔需易水文地质观测和物探资料，以及必要时依据水文地质分层试验等资科结合成因和分布规律等，经综合分析研究确定。

（1）用简易水文地质观测、电测井及岩心水文地质编录资料，进行综合整理。

按勘探剖面编制简易水文地质、电测井成果综合对比图。

基坑总涌水量计算公式汇总基坑总涌水量计算在计算基坑总涌水量时，需要根据井管是否穿透整个含水层和井的深度进行分类。

完整井和非完整井是按照井管是否穿透整个含水层来划分的，浅井、中深井和深井则是按照井的深度来划分的。

当水井开凿在承压含水层中，而承压水头又高于地面时，称为承压井或自流井。

1.均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算在远离水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = (2H-S)S/1.366KR其中，H是潜水含水层的厚度，S是基坑水位降深，R是降水影响半径，K是土的渗透系数，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，降水影响半径宜根据试验确定。

当基坑安全等级为二、三级时，当为潜水含水层时，R=2SkH；当为承压水时，R=10Sk。

基坑等效半径当基坑为圆形时就是基坑半径，当基坑为矩形时，γ=0.29(a+b)。

当基坑为不规则形状时，r=A/π。

2.均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算在基坑远离地面水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = (2H2-h)m/1.366klg(1+r/l) + mRh/1.366klg(1+2l/r)其中，h=(H+h)/2，m是过滤器长度，R是降水影响半径，k是土的渗透系数，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，当含水层厚度不大时，基坑近河岸的计算公式为：Q = l+slQ/1.366k[1+22b/66lglg+0.25lg(2r/M-0.14l)]，其中b 为基坑中心至河岸的距离，M为过滤器向下至不透水土层的深度。

3.均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算在基坑远离水源的情况下，基坑总涌水量的计算公式为：Q = MS/2.73kRlg(1+r/l)其中，M是承压水厚度，S是基坑水位降深，K是土的渗透系数，R是降水影响半径，γ是基坑等效半径，Q是基坑总涌水量。

需要注意的是，基坑近河岸的计算公式为：Q =MS/2.73klg(2b/γ)<0.5，其中b为基坑中心至河岸的距离。

抽水经验公式及其适用条件序号线型曲线类型及其经验公式经验参数计算公式S值外延极限适用条件说明Q=f(S)图像抽水曲线方程式直线图解法解析法均衡误差法最小二乘法Ⅰ直线型Q=q n S 当抽水试验有两次水位降深时，可由两相应的出水量点绘Q=f(S)曲线是否通过原点来判断有无直线关系<1.5S n承压水近似计算Q：推算设计出水量（吨/日）。

S：相应Q时的水位降深（米）。

Q n：单井实抽最大出水量（吨/日）。

S n：相应Q n时的最大水位降深（米）。

q n：单位出水量（吨/日米）。

S0=S/Qq、a、b、m、n：由抽水试验决定的经验参数。

N：降深次数。

n1、n2：均衡误差法求参数时将三次以上抽水试验资料分成两组，计算第组和第二组的次数。

曲度法鉴别曲线类型：用Q=f(S)曲线的曲度值（n）来鉴别：n=(lgS2-lgS1)/(lgQ2-lgQ1)当n=1时，为直线型；当n=2时，为抛物线型；当1<n<2时，为指数曲线型；当n>2时，为对数曲线型；当n<1时，一般为异常型曲线。

Ⅰ为抛物线型，Ⅱ为指数曲线型，Ⅲ对数曲线型。

Ⅱ抛物线型Q={(2H-S)S}/[2H-]S n]S=[H2-S n\Q n(2H-S n)Q]1\2Q n=Q n/S nA=q n/(2H-S n)/ / <1.5S n<(0.5-0.8)H潜水近似计算Ⅲ抛物线型Q=[√(a2+4bS)-a]/(2b)S=aQ+bQ2S0=S/Qa=(S1Q22-S2Q12)/(Q1Q22-Q2Q12)b=(S1Q2-S2Q1)/(Q12Q2-Q22Q1)a=（∑S0-b∑Q）/Nb=(N∑S0-∑S0∑Q)/[(N∑Q2-(∑Q)2)(1.75-2.0)S n用于承压水，当抽水试验与公式计算相符时，也可用于潜水Ⅳ指数曲线型Q=nS=(Q/n)mm=(lgS2-lgS1)/(lgQ2-lgQ1)lgn=lgQ1-lgS1/m=n1lgn+1/m=n2lgn+1/mm=N∑(lgS)2-(∑lgS)2/[N∑(lgslgQ)-∑lgQ∑lgS]lgn=(∑lgQ-1/m∑lgS)/N(1.75-2.0)S n用于承压水，当抽水试验与公式计算相符时，也可用于潜水Ⅴ对数曲线型Q=a+blgSS=arclg(Q-a)/ba=Q1-blgS1b=(Q2-Q1)/(lgS2-lgS1)=n1a+b=n2a+ba=（∑Q-b∑lgS）/Nb=(N∑(QlgS)-∑Q∑lgS)/[(N∑(lgS)2-(∑lgS)2)(2.0-3.0)S n用于承压水，当抽水试验与公式计算相符时，也可用于潜水QSQSQSQSQS。