非稳定流抽水试验的理论及资料整理
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1、一般要求1.1.抽水试验是煤炭资源地质勘探的重要手段,其目的是研究含水层重要水文地质特征,取得含水层水文地质参数,评价含水层的富水性,并为预计矿井涌水量与对地下水综合利用的评价提供资料。
1.2.抽水试验工作应在分析勘探区及邻区已有的水文地质资料的基础上,根据《煤炭资源地质勘探规范》的要求进行合理布置。
对富水性不均一的含水层,应注意选择遇有漏(涌)水的地质勘探钻孔改作抽水试验孔。
根据水文地质条件复杂程度、水量大小和设计目的,可分别选择单孔、群孔、孔组进行抽水试验。
1.3.抽水试验空必须编制施工设计书。
内容包括:抽水试验任务及要求;试验含水层(段)的起、止深度;孔径大小、止水套管的直径及下入层位、下入深度以及止水方法;简易水文地质观测;所采用的抽水设备;抽水试验质量要求等。
1.4.抽水试验的段距应根据抽水的目的确定,以能分别获得各含水层(带)的水位、流量、水质、渗透性为原则。
1.5.抽水试验层(段)的孔径一般不应小于100mm;下过滤器时,过滤管的直径不应小于108mm。
观测孔的孔径不应小于75mm;下过滤器时,过滤管的直径不应小于73mm。
大口径(或孔组、群孔)抽水,其抽水层(段)的孔径一般不应小于200mm。
孔深超过300m 时,对于非大水矿区,其孔径可减小到168mm。
1.6.抽水试验层(段)与隔离止水层(段)必须取芯,其采取率要求见表1。
1.7.抽水试验钻孔的孔斜要求,应严于《煤田地质勘探钻孔质量标准》的规定。
使用深井泵抽水时,深井泵下放深度以上的钻孔段,其孔斜均不得超过2度。
1.8.抽水试验钻孔与观测孔,一般应采取清水钻进。
若必须采用泥浆时,在正式抽水前必须采用活塞洗井或空气压缩机反复抽洗或其它有效的洗井方法,使泥浆排出,至水澄清为止。
1.9.抽水试验钻孔与观测孔的止水层(段)必须选择在岩石完整的隔水层(段)内,且应用可靠的方法检查止水效果,并作正式记录。
1.10.抽水试验所抽放至孔外的水,若有可能重新渗入含水层时,必须有防渗漏措施,保证不抽循环水。
抽水试验确定渗透系数的方法及步骤1.抽水试验资料整理试验期间,对原始资料和表格应及时进行整理。
试验结束后,应进行资料分析、整理,提交抽水试验报告。
单孔抽水试验应提交抽水试验综合成果表,其内容包括:水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。
并利用单孔抽水试验资料编绘导水系数分区图。
多孔抽水试验尚应提交抽水试验地下水水位下降漏斗平面图、剖面图。
群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验还应提交抽水孔和观测孔平面位置图(以水文地质图为底图)、勘察区初始水位等水位线图、水位下降漏斗发展趋势图(编制等水位线图系列)、水位下降漏斗剖面图、水位恢复后的等水位线图、观测孔的S-t、S-lg t曲线[注]、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。
注意:(1)要消除区域水位下降值;(2)在基岩地区要消除固体潮的影响;3)傍河抽水要消除河水位变化对抽水孔水位变化的影响。
多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验均应编写试验小结,其内容包括:试验目的、要求、方法、获得的主要成果及其质量评述和结论。
2. 稳定流抽水试验求参方法求参方法可以采用Dupuit 公式法和Thiem公式法。
(1) 只有抽水孔观测资料时的Dupuit 公式承压完整井:潜水完整井:式中K——含水层渗透系数(m/d);Q——抽水井流量(m3/d);sw——抽水井中水位降深(m);M——承压含水层厚度(m);R——影响半径(m);H——潜水含水层厚度(m);h——潜水含水层抽水后的厚度(m);rw——抽水井半径(m)。
(2) 当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit 或Thiem公式式中hw ——抽水井中水柱高度(m);h1、h2——与抽水井距离为r1和r2处观测孔(井)中水柱高度(m),分别等于初始水位H0与井中水位降深s之差,h1= H0 –s1;h2= H0 –s2。
抽水试验[pumping test],包括自试井抽取一定水量而在某距离之各观测井测定各种时间距地下水位的变化,观测数据利用各种地下水流理论式或其图解法分析抽水试验的结果。
抽水试验分类抽水试验按孔数可分为:单孔抽水试验、多孔抽水、群孔干扰抽水按水位稳定性分为:稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验方法按抽水孔类型分为:完整井和非完整井抽水试验的一般要求抽水试验应在洗井结束,洗井质量已达规定要求后进行。
抽水试验的类型、下降次数及延续时间应按照《供水水文地质勘察规范》(TJ27—78)及《城市供水水文地质勘察规范》中有关规定执行。
试验前,应根据井孔结构、水位降深、流量及其它条件,合理选择抽水设备和测试仪具。
抽水设备可用量桶、空气压缩机及各种水泵;流量测量,当流量小于2L/s时,可用量桶,大于2L/s时。
应用堰箱(三角堰、梯形堰或矩形堰)或孔板流量计,高压自流水可用喷水管喷发高度测量法测量流量;水位测量可用测钟、浮标水位计或电测水位计;水温测量一般可用缓变温度计或带温度计的测钟。
抽水设备安装后,应先进行试抽,经调试能满足试验要求后,再正式抽水。
采用空气压缩机作抽水试验时,应下测水位管,在测水位管内测量动水位。
抽水试验中应做好地面排水,使抽出的水排至试验孔影响范围以外。
在抽水试验中,应及时进行静止水位、动水位、恢复水位、流量、水温、气温等项观测,并及时如实记录,不得任意涂改或追记。
如遇水位、流量、水的浑浊度及机械运转等发生突变时,应做详细记录,并及时查明原因。
稳定流抽水试验-在抽水过程中,要求出水量和动水位同时相对稳定,并有一定延续时间的抽水试验。
非稳定流抽水试验-在抽水过程中,一般仅保持抽水量固定而观测地下水位变化,或保持水位降深固定,而观测抽水量和含水层中地下水位变化的抽水试验。
开采性抽水试验-按开采条件或接近开采条件要求进行的抽水试验。
群孔抽水试验-两个或两个以上的抽水孔同时抽水,各孔的水位和水量有明显互相影响的抽水试验。
第1篇一、实验目的本次非稳定抽水实验旨在通过人工控制的方法,使钻孔周围含水层中的地下水发生非稳定运动,进而测定水位随时间的变化过程,以获取含水层中地下水在非稳定运动时的水文地质参数,包括导水系数(T)、压力传导系数(a)、渗透系数(K)、给水度(S)等,为后续的地下水开发利用和水文地质研究提供科学依据。
二、实验方法与步骤1. 实验场地选择:选择一个典型含水层,确保该层具有良好的渗透性,便于地下水流动和观测。
2. 实验设备:准备抽水设备、水位观测仪器、流量计、数据记录仪等。
3. 钻孔布置:在含水层中布置一个抽水钻孔,确保钻孔垂直于含水层。
4. 抽水过程:- 首先,对钻孔进行清洗,确保钻孔内无杂质。
- 然后,进行抽水试验,通过调节抽水设备,使钻孔中的水位逐渐下降。
- 在抽水过程中,每隔一定时间(如1小时)记录水位、流量等数据。
5. 观测与记录:- 观测水位随时间的变化过程,记录水位变化曲线。
- 观测流量随时间的变化过程,记录流量变化曲线。
- 对观测数据进行整理和分析。
三、实验结果与分析1. 水位变化曲线:根据实验数据,绘制水位变化曲线。
从曲线中可以看出,水位下降过程中,水位下降速度逐渐减慢,最终趋于稳定。
2. 流量变化曲线:根据实验数据,绘制流量变化曲线。
从曲线中可以看出,在抽水初期,流量较大,随着抽水时间的推移,流量逐渐减小,最终趋于稳定。
3. 水文地质参数计算:- 导水系数(T):根据水位变化曲线和流量变化曲线,计算导水系数。
- 压力传导系数(a):根据实验数据,计算压力传导系数。
- 渗透系数(K):根据实验数据,计算渗透系数。
- 给水度(S):根据实验数据,计算给水度。
4. 结果分析:- 通过计算,得到本次实验的导水系数、压力传导系数、渗透系数和给水度等水文地质参数。
- 对比不同含水层的水文地质参数,分析其差异,为含水层分类和评价提供依据。
四、实验结论本次非稳定抽水实验成功获取了含水层中地下水在非稳定运动时的水文地质参数,为后续的地下水开发利用和水文地质研究提供了科学依据。
抽水试验资料整理及参数确定方法1.抽水试验资料整理试验期间,对原始资料和表格应及时进行整理。
试验结束后,应进行资料分析、整理,提交抽水试验报告。
单孔抽水试验应提交抽水试验综合成果表,其内容包括:水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。
并利用单孔抽水试验资料编绘导水系数分区图。
多孔抽水试验尚应提交抽水试验地下水水位下降漏斗平面图、剖面图。
群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验还应提交抽水孔和观测孔平面位置图(以水文地质图为底图)、勘察区初始水位等水位线图、水位下降漏斗发展趋势图(编制等水位线图系列)、水位下降漏斗剖面图、水位恢复后的等水位线图、观测孔的S-t、S-lg t曲线[注]、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。
注意:(1)要消除区域水位下降值;(2)在基岩地区要消除固体潮的影响;3)傍河抽水要消除河水位变化对抽水孔水位变化的影响。
多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验均应编写试验小结,其内容包括:试验目的、要求、方法、获得的主要成果及其质量评述和结论。
2. 稳定流抽水试验求参方法求参方法可以采用Dupuit 公式法和Thiem公式法。
(1) 只有抽水孔观测资料时的Dupuit 公式承压完整井:潜水完整井:式中K——含水层渗透系数(m/d);Q——抽水井流量(m3/d);s w——抽水井中水位降深(m);M——承压含水层厚度(m);R——影响半径(m);H——潜水含水层厚度(m);h——潜水含水层抽水后的厚度(m);r w——抽水井半径(m)。
(2) 当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit 或Thiem公式式中h w ——抽水井中水柱高度(m);h1、h2——与抽水井距离为r1和r2处观测孔(井)中水柱高度(m),分别等于初始水位H0与井中水位降深s之差,h1= H0 –s1;h2= H0 –s2。
实验非稳定流抽水试验一、抽水孔(主孔)的布置要求布置抽水孔的主要根据是抽水试验的任务和目的,目的任务不同其布置原则也不同。
二、水位观测孔的布置要求不同目的的抽水试验,其水位观测孔布置的原则是不同的。
为求取含水层水文地质参数,一般应和抽水主孔组成观测线,所求水文地质参数应具有代表性。
一般应根据抽水时可能形成的水位降落漏斗的特点,来确定观测线的位置。
三、非稳定流抽水试验的主要技术要求非稳定流抽水试验,按泰斯(Theis)井流公式原理,可分为两种:(1)定流量抽水(水位降深随时间变化);(2)定降深抽水(流量随时间变化)。
由于在抽水过程中流量比水位容易固定(因水泵出水量一定),在实际生产中一般多采用定流量的非稳定流抽水试验方法。
1.对抽水流量值的选择要求对于探采结合的抽水井,可考虑按设计需水量或至少按设计需水量的1/3—1/2的强度来确定抽水量;2.对抽水流量和水位的观测要求当进行定流量的非稳定流抽水时,要求抽水量从始至终均应保持定值,同稳定流抽水试验要求一样,流量和水位观测应同时进行;观测的时间间隔应比稳定流抽水为小,并由密到疏,《供水水文地质勘察规范》(中华人民共和国国家标准,GB50027-2001):抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次,以后可每隔30min观测一次。
3.抽水试验延续时间的要求以求参为目的的非稳定流抽水试验的延续时间,一般不必超过24h。
四、抽水试验设备及用具1.抽水设备选择抽水设备时,应考虑吸程、扬程、出水量、能否满足设计要求;还要考虑孔深、孔径是否满足水泵等设备下入的要求,以及搬迁难易及花费大小等。
(1)水量较大,地下埋藏浅,降深小时可用离心式水泵。
(2)埋深或降深大、精度要求高,井径足够大时可使用深井泵。
(3)精度要求不高,井径较小,则可选用空气压缩机(风泵)。
(4)井径小、埋藏较深、涌水量较小,可采用射流泵。
井孔抽水试验一、抽水试验的目的、任务及原理(一)目的与任务1、确定含水层的水文地质参数,如渗透透系数、导水系数、给水系数、弹性储水系数等,为计算井孔涌水量和评价地下水资源提供数据。
2、确定影响半径的大小,了解降落漏斗的形状及其扩展情况,为合理开发利用和有效管理地下水资源取得依据。
3、确定地下水动力性质,查清地下水与地表水之间以及不同含水层之间的水力联第,阐明地下水的补、径、排关系,为各种水源间的补偿调节提供数据资料。
4、确定单井或群井涌水量与水位降深之间的关系,进而拟定合理的适宜的井径、井深、井距等布井方案。
(二)基本原理把流向垂直井中的地下水导引或汲取到井外,使井内的位下降,而进壁外含水层中的地下水在降落漏斗范围内,由于水头差的作用,连续不断地流入进内,逐渐的在井壁周围形成一个以井轴为中心的由小支大以至稳定的降落漏斗。
初期降落漏斗范围攻很小,因地下水流向井的坡度较大,使流速和流量也较大。
但是随着时间的推移,影响范围会不断扩大,水力坡度逐渐变小,所以在抽水设备及井的出水能力很大的情况下,如果控制水位降深不变时,井孔出水量必将逐渐减小;或保持出水量不变则井内水位将会不断下降。
但是,在实际工作中,井的出水能力都是有限的,在满足控制出水量的情况下,水位降深也会逐渐达到相对稳定。
上述过程可以从两个方面加以利用和研究,如采用非稳定流理论,应取用水位降深和出水量尚未达到稳定但变化较小的抽水过程段的观测资料求得水文地质参数。
如采用稳定流理论,则取用水位降深与出水量均达到相对稳定的抽水过程段的观测资料,求得水文地质参数。
二、抽水试验的类型(一)稳定流和非稳定流抽水试验非稳定流抽水试验要求井(孔)出水量或水位两者之中的一个保持为常量,观测另一个的数据随时间变化的关系,而后将其代入相应的计算公式,则可求得渗透系数、导水系数、贮水系数或压力传导系数。
稳定流抽水试验要求水位降深与井(孔)出水量均须达到相对稳定状态,即保持近似的常量,代入计算公式求得渗透系数。
非稳定流抽水试验unsteady pumping test,pumping test for unsteady flow
在抽水钻孔中仅保持水量稳定并使水位不断改变,或仅保持水位稳定使水量不断改变的抽水试验。
非稳定抽水试验的目的是用人工控制的方法,使钻孔周围含水层中发生地下水的非稳定运动,通过测定水位随时间的变化过程(或水量随时间的变化过程),来测求含水层中地下水在非稳定运动时的水文地质参数。
通过非稳定抽水试验可以测求含水层的导水系数(T)、压力传导系数(α)、渗透系数(K)及给水度μ)或释水系数(S)。
在抽水过程中,一般仅保持抽水量固定而观测地下水位变化,或保持水位降深固定,而观测抽水量变化的抽水试验。
抽水试验钻孔的出水量,应保持常量。
抽水试验的延续时间,应按水位下降与时间关系曲线确定,并宜符合下列要求:
一、s(△h2)~lgt关系曲线有拐点,则延续时间宜至拐点后的趋于水平线的线段;
二、s(△h2)~lgt关系曲线没有拐点,则延续时间宜根据试验目的确定。
当有观测孔时,应采用最远观测孔的s(或△h2)~lgt关系曲线确定。
注:①在承压含水层中抽水时,采用s~1gt关系曲线;在潜水含水层中抽水时,采用△h2~lgt关系曲线;
②拐点是指曲线上斜率的导数等于零的点;
抽水试验时,对动水位和出水量的观测,应在同一时间进行。
其观测的时间宜按开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min进行观测,以后可每隔30min观测一次。