抽水试验数据整理及分析

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：在综合水文地质平面图上,也应标出该试验孔的位置。编写抽水试验报告。

5.1.6.1 现场资料整理

在试验过程中,要绘制流量、降深与时间的关系曲线图,即稳定抽水试验需要绘制s-t、Q-t、Q-s等图,而非稳定抽水实验需要绘制s-lg t图、s-lg r图等。以检查试验是否正常运行,如图5-5～图5-7所示。

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图5-5　Q-t及s-t曲线

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图5-6　Q-s曲线

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图5-7　q-s曲线

在图5-6和图5-7中,曲线Ⅰ代表含水层的透水性、补给条件好,出水量大的抽水试验曲线;曲线Ⅱ代表含水层的透水性、补给条件较好,出水量较大的抽水试验曲线;曲线Ⅲ代表含水层抽水范围较小,含水层的透水性及补给条件差的抽水试验曲线[5]。

5.1.6.2 室内资料整理

(1)绘制钻孔抽水试验综合成果图表。该图表内容包括:①钻孔位置、孔口坐标、试验日期、抽水设备及测量工具等;②水位、流量的观测记录表;③Q-t、s-t、Q-s关系曲线图;④水位恢复曲线图;⑤钻孔柱状图及钻孔的结构图(包括主孔、观测孔);⑥水文地质参数的计算公式及计算结果表。如后期有取水样进行水质分析,也可以把结果列于表中。详见插页图5-8(附文后)。在综合水文地质平面图上,也应标出该试验孔的位置。

(2)计算水文地质参数,并对含水层的富水性进行判定。水文地质参数的确定方法具体可参见本书附录1(非稳定井流)、附录2(稳定流)的内容。

(3)编写抽水试验报告。其内容可分为:绪言,抽水试验的方法及试验步骤,抽水试验的成果,试验结果分析,结论等几部分。

5.1.6.3 含水层富水性等级的判别

1.含水层的富水性等级划分

矿区含水层富水性的等级可按单位涌水量q或天然泉的流量判定,非矿区含水层的富水性的等级可参表8-1或表8-2判定。根据GB 12719—1991《矿区水文地质工程地质勘探规范》附录C、《煤矿防治水规定》附录二的规定,按单位涌水量q划分含水层富水性标准为:①弱富水性:q≤0.1L/(s·m);②中等富水性:0.1L/(s·m)＜q≤1.0L/(s·m);③强富水性:1.0L/(s·m)＜q≤5.0L/(s·m);④极强富水性:q＞5.0L/(s·m);

GB 12719—1991还规定,以上划分标准中的钻孔单位涌水量q是以孔径91mm、抽水水位降深10m为准,若抽水孔孔径、抽水降深与此规定不符,则需按下述的方法先进行降深修正,再进行孔径修正后再判断含水层的富水性。

2.q的修正方法

(1)降深的修正。先根据抽水量Q及相应的稳定降深s的数据,利用图解法或最小二乘法确定出Q=f(s)曲线的类型(直线、抛物线、幂函数或指数型),并写出它们之间的关系式(详见本书附录3),最后根据Q-s的数学关系式确定出降深为10m时的涌水量。

(2)孔径的修正。修正式为:

式中:Q91、R91、r91分别为孔径为91mm时的涌水量、影响半径、钻孔半径(即45.5mm);Q孔、R孔、r孔分别为经过降深修正后井孔的稳定抽水量、影响半径和钻孔半径;

影响半径R孔、R91可选用附录2中的附表2-4中所列的公式求得。对于无观测孔的单孔抽水试验,可参考下述[例题5.1]的方法估算出。

须注意:经过降深修正和孔径修正后求得的Q91,再除以10m才是单位涌水量q。

由上可见,对钻孔单位涌水量q的修正是一件比较麻烦的事情,因此,对于孔径较小(≤130mm)、无观测孔的单孔抽水试验而言,由于实际孔径与91mm相差不大,而估算的影响半径R孔、R91误差大,因此不建议对q作修正,而建议直接用最接近于10m稳定降深时所测得的稳定抽水量Q与该降深值相除,得数即为单位涌水量q,并依据该值来判定含水层的富水性等级。而对于大孔径的单孔完整井稳定流抽水试验、带有观测孔的多孔完整井稳定流抽水试验,则建议对q作降深和孔径修正。

5.1.6.4 单孔抽水试验中水文地质参数的估算

在以环评为目的的水文地质勘察工作中,为了减少勘察成本,通常都只做单孔抽水试验。此时,由于缺乏观测孔,水文地质参数只能用经验公式进行估算。对于承压水完整井,可依据附表2-4中的下两式求得:

及裘布依公式:　

式中:R为井孔的影响半径,m;s为水井的稳定降深,m;K为地层的渗透系数,m/d;Q为稳定时井的抽水量,m3/d;M为承压含水层的厚度,m;r为井的半径,m。

利用迭代法求算,具体方法如下:先根据含水介质的岩性,假定K的初值K0(粉土0.1m/d,粉砂0.5m/d,细砂1.0m/d,中砂10m/d,砾石100m/d),代入式(5-6),求得R1值;再把R1值代入式(5-7),求得K1值;然后又把K1代入式(5-6),求得R2值;……如此循环往复连续迭代几次后,K、R值将不再发生变化。收敛稳定后的K、R值即为所求。对于潜水完整井,可根据附表2-4中下面两式利用迭代法求得:

及裘布依公式:　

式中:H为含水层的平均水位,m,H=(Hw+H0)/2;Hw为水井的稳定水位,m,其值等于降深稳定后井水面标高与含水层底板标高之差;H0为含水层的初始水位,m,其值等于抽水前潜水面的标高与含水层底板标高之差。R、s、K、r含义同式(5-6)、式(5-7)。

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