利用抽水试验确定承压含水层参数方法

基于水位恢复法的含水层水文地质参数的求解摘要：稳定流抽水试验求取水文地质参数一般要求地下水处于稳定流动状态，由于受各种地质因素的影响，地下水很难保持稳定状态，所以采用传统的方法所预测的水文地质参数精确度并不高。

而水文地质勘测中的水位恢复阶段，由于没有人力和机械因素干扰,其测量数据可以画出平滑的曲线,更适用于水文地质参数的分析。

因此，本文基于水位恢复原理，利用Aquifertest软件中的Theis Recovery对水位恢复数据进行拟合，充分利用停抽后短时间内的恢复水位数据，求出了含水层各种参数，对含水层的贮水性能及释水性能进行了评价。

关键词：水位恢复；水文地质参数；渗透系数；储水系数1绪论在水文地质勘探实践中,一个重要的工作就是确定含水层的水文地质参数[1,2]。

抽水试验则是确定含水层参数的主要途径之一，是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中抽水与观测，研究井的涌水量与水位降深的关系及其与抽水延续时间的关系、含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系，求得含水层水文地质参数、评价含水层富水性的一种野外水文地质试验，是获取含水层水文地质参数最有效的手段之一[3]。

水文地质参数，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，是反映含水层或透水层水文地质性能的指标，能为水源井设计或有关水文地质预测提供依据。

而参数精度直接影响井水量计算及地下水资源评价，也为预测井涌水量和评价地下水开采量提供可靠的理论依据[4-7]。

稳定流抽水试验大多采用公式法求参，非稳定流抽水试验采用传统的配线法、直线图解法求参等[8,9]，但这些传统方法人工计算同一井孔抽水试验参数时会因人为误差而得到不同结果，进而直接影响地下水资源的评价结果。

但是利用水位恢复资料求解水文地质参数则可以避免因抽水设备及其它边界条件的干扰因素所造成的不利影响，因此参数的计算结果一般比较可靠。

2“四含”水文地质特征祁南煤矿（隶属于淮北矿业股份有限公司）位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内，水文地质单元属于南区，矿区范围内无基岩出露，均为松散层覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。

采用承压转无压完整式大井涌水量解析法公式计算，即：20ln ])2[(r R h M M H K Q --=π （1）式中：Q —大井涌水量，m 3/d ；K —含水层渗透系数，m/d ；H —抽水前大井的水柱高度（从含水层底板到初始静止水位），（m ）M —承压含水层厚度，（m ）h 0—抽水稳定后大井中的水柱高度（从含水层底板到动水位），（m ）r 0—大井的引用半径（基坑的等效半径），（m ）； R 0—引用影响半径，R 0=R+r ，其中R —为用抽水试验资料或者经验公式计算出的影响半径，（m ）：（1）基坑等效半径的确定r 0引用半径为基坑的假想等效半径，当基坑为矩形或者长条形时，基坑的等效半径可可按下式计算：40ba r +=η， （2） 式中，a ——基坑长度；b ——基坑宽度（m ）；η为概化系数，η值取值见下表：（基坑工程手册）表1 系数η与b/a 关系表本次降水基坑长度为98m，宽度为3m，这样计算出的r为：r0=1.15×（98+43）/4=40.54m（2）大井法引用影响半径的确定对承压水，当降深一定时，可采用承压水影响半径的经验公式吉哈尔特公式近似计算大井的影响半径：=（3）R10ksR——影响半径，m；s——大井中的水位降深，m；K——渗透系数对于潜水，当降深一定时，可采用下面的经验公式来计算大井的影响半径：=（4）R2sKH其中，H——含水层厚度，m；若采用承压水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：⨯10⨯sR=433.5m=k=10.17750.5若采用潜水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：2=20.5⨯==75⨯⨯.s17mR37KH6212.由于本次基坑的降水过称为承压转无压，所以既不能采用承压水的经验公式，也不能采用潜水的经验公式来计算大井的影响半径。

而应该根据实际情况和以往经验综合判定。

结合以往的降水经验，本次采用二者的平均值，即323m。

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。

试验方法确定水文地质参数摘要：城市在不断发展壮大，地面交通拥堵，使人不堪忍受。

快速便捷的出行方式，受到了广大上班族的青睐。

因此，地下轨道交通的建设受到越来越多的关注，使其向更深，更广的方向发展。

遇到地下水带来的一系列地下建筑空间建设的问题，应采取降水措施。

使地下水降到轨道交通开挖深度以下。

由于跨区域的地铁工程的水文地质条件的复杂性，水文地质单元的水文地质参数是特别重要的，在未来地下空间建设，使用现场抽水试验方法来确定含水层的水文地质参数，为降水施工的地下空间提供了科学依据。

关键词: 地质；水文；参数水文地质参数，反应含水层或透水层水文地质性能指标。

是各种水文地质计算不可缺少的数据。

一般测量是通过探索试验取得要求的水文地质参数。

本文介绍的试验方法测试，可以确定水文地质的参数。

并能获得更高精度的试验参数。

一、主要水文地质参数渗透系数，也被称为水力传导系数，水力坡度为1:00时，介质在地下水的普及率。

水文地质参数表征介质的导水能力。

渗透系数不仅与媒体属性，也与在介质中的地下水运动的粘度，比重和温度系数的物理性质有关。

根据达西定律：V =-KH /I通式。

V为渗透速度，H是地下水头，I为穿透距离，K为介质的渗透系数，量纲（L / T）。

随着温度升高而其渗透系数变大。

在地下水温度变化较大时，适当的转换。

以地下水含盐量较高，比重和粘度增加，渗透系数将发生变化。

在这种情况下，通常使用独立性质的液体的渗透率。

越流系数表示泵送含水层和非泵入含水层作为一个单元的水头差时，每单位面积上的抽水含水层的垂直渗透。

也被称为泄漏率。

这是一个描述水通过垂直隔水层的含水层补给容量参数，即弱透水层垂直渗透系数与厚度比，表示为1/ d。

当泵送含水层盖板或底板为软隔水层，在垂直的水头差的作用下，水在相邻含水层的盖板和底板隔水层流入泵送的含水层，这种现象被称为越流。

在这种情况下，包括泵送含水层，弱透水层和相邻的含水层系统统称为越流。

在自然条件下，可能会发生越流，前提是垂直水头差存在系统中。

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。

采用承压转无压完整式大井涌水量解析法公式计算，即：20ln ])2[(r R h M M H K Q --=π （1）式中：Q —大井涌水量，m 3/d ；K —含水层渗透系数，m/d ；H —抽水前大井的水柱高度（从含水层底板到初始静止水位），（m ）M —承压含水层厚度，（m ）h 0—抽水稳定后大井中的水柱高度（从含水层底板到动水位），（m ）r 0—大井的引用半径（基坑的等效半径），（m ）； R 0—引用影响半径，R 0=R+r ，其中R —为用抽水试验资料或者经验公式计算出的影响半径，（m ）：（1）基坑等效半径的确定r 0引用半径为基坑的假想等效半径，当基坑为矩形或者长条形时，基坑的等效半径可可按下式计算：40ba r +=η， （2） 式中，a ——基坑长度；b ——基坑宽度（m ）；η为概化系数，η值取值见下表：（基坑工程手册）表1 系数η与b/a 关系表本次降水基坑长度为98m，宽度为3m，这样计算出的r为：r0=1.15×（98+43）/4=40.54m（2）大井法引用影响半径的确定对承压水，当降深一定时，可采用承压水影响半径的经验公式吉哈尔特公式近似计算大井的影响半径：=（3）R10ksR——影响半径，m；s——大井中的水位降深，m；K——渗透系数对于潜水，当降深一定时，可采用下面的经验公式来计算大井的影响半径：=（4）R2sKH其中，H——含水层厚度，m；若采用承压水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：⨯10⨯sR=433.5m=k=10.17750.5若采用潜水计算影响半径的公式，则计算出的影响半径为：2=20.5⨯==75⨯⨯.s17mR37KH6212.由于本次基坑的降水过称为承压转无压，所以既不能采用承压水的经验公式，也不能采用潜水的经验公式来计算大井的影响半径。

而应该根据实际情况和以往经验综合判定。

结合以往的降水经验，本次采用二者的平均值，即323m。

钻孔抽水试验（1）钻孔抽水试验目的：①为预测矿坑涌水量提供矿坑直接充水含水层（三叠系下统北泗组的裂隙含水层、底板间接充水含水层（三叠系下统马脚岭组岩溶裂隙含水层）的水文地质参数：渗透系数K、导水系数T、影响半径R等。

②通过测定钻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。

（2）、水文地质钻探①钻孔深度：以揭穿矿层底板间接充水含水层（三叠系下统马脚岭组岩溶裂隙含水层）为原则，重点控制第一期开拓水平，其深度以揭穿含水层的裂隙、岩溶发育带为原则。

②钻孔孔径：钻孔孔径应视钻孔目的确定，抽水试验段孔径以满足设计的抽水量和安装抽水设备为原则（不小于φ110mm），终孔孔径不小于φ91mm，水位观测孔观测的孔段应满足止水和水位观测的要求。

③钻孔孔斜：钻孔孔斜应满足抽水设备和观测仪器的工艺要求，要求为直孔。

④岩芯采取率：岩芯采取率要求岩石大于70%，破碎带大于60%，粘土大于70%，砂和砾石层大于50%，通常与地质孔要求相同。

⑤钻孔施工宜采用清水钻进，当地层破碎不能用清水钻进时，应在主要含水层或试验段（观测段）用清水钻进。

⑥封孔：除留作长期观测孔外，均应封孔，采用水泥封孔。

⑦洗孔及测定稳定水位钻孔施工结束后应采用清水进行有效洗孔，对同时揭露三叠系直接充水含水层（下统北泗组裂隙含水层）、底板间接充水含水层（马脚岭组岩溶裂隙含水层）的钻孔（ZK8006、ZK4406及ZK2102），应测定分层稳定水位，由于钻孔中马脚岭组岩溶裂隙含水层埋深多大于100.00m，因采用套管止水法成本较太，因此采用钻杆下端缠绕海带止水法（海带缠绕长度约1.50～2.00m），将马脚岭组岩溶裂隙水导入钻杆内，在钻杆内测量马脚岭组岩溶裂隙含水层稳定水位，分层测定水位的钻孔，必须严格止水，并检查止水效果，不合格时重新进行。

对第四系松散层，由于钻孔揭露该层均在低丘斜坡上，属透水不含水层，采用套管护壁止水法，孔口套管应下入完整基岩中，防止孔壁坍塌掉块。