水文地质勘察书：确定地下径流量与越流量

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【摘要】：在地下水深埋区,特别是基岩山区,确定地下水径流量常常是很困难的。为此,在确定均衡区的范围时,应尽可能以隔水边界作为均衡区的边界,以便尽可能地免去地下径流量的计算工作量。

6.3.4.1 地下径流量的计算

地下径流量的计算,可在查明地下水流向、含水层厚度的基础上,根据渗透系数等有关水文地质参数,选用相应的地下水动力学公式或利用数值法计算其过水断面上的径流量。

当计算断面上含水层的渗透系数(K)、厚度(h)和水力坡度(I)有变化时,可按分段(L)总和法,利用达西公式计算出该断面的地下径流量(Q)[2,4]。

式中的i为各计算分段的编号,i=1,2,…。

以上计算原理虽较简单,但要投入的勘探及试验工程量却很多。在地下水深埋区,特别是基岩山区,确定地下水径流量常常是很困难的。为此,在确定均衡区的范围时,应尽可能以隔水边界作为均衡区的边界,以便尽可能地免去地下径流量的计算工作量。

6.3.4.2 越流量的计算

1.根据达西定律求算

如果主含水层(开采含水层)上、下两层都存在越流,则单位时间内单位面积的总越流强度q越为[7]:

式中:K1、K2分别为上、下弱透水层的垂向渗透系数,m/d;b1、b2分别为上、下弱透水层的厚度,m;H1为上部含水层的水头,m;H2为下部含水层的水头,m;q越为越流强度,m/d;H为主含水层的水头,m。

当只有一个供越流的非抽水含水层,式(6-11)可减少1项,为:

式中:b′为弱透水层厚度,m;K′为弱透水层的渗透系数,m/d;ΔH为主含水层与供越流的非抽水含水层的水头差,m;其余符号意义同前。

2.利用抽水试验资料确定

利用达西定律求越流量时,需要事先测定出弱透水层的渗透系数和厚度(K1、K2、b1、b2);即便是仅有一个供越流的非抽水含水层,也仍有两个参数(K′、b′)需事先确定,因此利用达西定律求算越流量很麻烦。但若把这两个待定参数合并为1个(即越流系数σ),则可根据抽水试验资料来确定出越流量。

越流系数σ就是表示当抽水含水层和供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的弱透水层的单位面积发生的越流水量。即[8]

σ=K′/b′

越流因素B为主含水层的导水系数与弱透水层越流系数倒数的乘积的平方根,即[8]

式中:T为主含水层(抽水含水层)的导水系数,m2/d;B为越流因素,m;σ为越流系数,d-1;其余符号意义同前。

弱透水层的渗透系数越小,厚度越大,越流因素B就越大,越流量越小。对于不完全透水的岩层而言,其越流因素无限大[8]。

利用抽水试验求越流量E1的具体做法是:根据试验(稳定流抽水试验或非稳定流抽水试验)资料,利用配线法(或其他方法)先求出越流因素B[9](具体办法可参见《地下水动力学》等相关书籍)。在求得越流因素B后,再根据关系式σ=T/B2求出越流系数σ。最后根据下式求出越流量E1[10]:

式中:F为越流面积,m2;t为越流发生的时间,d;E1为越流量,m3。其余符号意义同前。