■李靜陳堯堯

（1湖北省地質(zhì)環(huán)境總站 湖北武漢430000；2湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊 湖北荊州434020）

抽水試驗及其數(shù)據(jù)處理若干問題淺析

■李靜1陳堯堯2

（1湖北省地質(zhì)環(huán)境總站 湖北武漢430000；2湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊 湖北荊州434020）

抽水試驗是正確地獲得水文地質(zhì)參數(shù)極為重要的手段。工作中一般采用單孔、多孔、群孔抽水試驗資料來求解水文地質(zhì)參數(shù)。但在實際工作中，受客觀條件限制，多采用單孔抽水試驗來求解水文地質(zhì)參數(shù)。

抽水試驗分類試驗數(shù)據(jù)處理

先進的水文地質(zhì)勘探技術，是保證地下水資源合理開發(fā)利用的前提。抽水試驗作為水文地質(zhì)工作中一項極其重要的手段，具有十分重要的作用。筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，將水文地質(zhì)勘查中抽水試驗及其數(shù)據(jù)處理的若干問題進行了淺析，分述如下：

1　抽水試驗的目的及分類

1.1抽水試驗的目的

（1）確定含水層及越流層的水文地質(zhì)參數(shù)：滲透系數(shù)K、導水系數(shù)T、給水度μ、彈性釋水系數(shù)μe、導壓系數(shù)a、弱透水層滲透系數(shù)K'、越流系數(shù)b、越流因素B、影響半徑R等。

（2）通過測定井孔涌水量及其與水位下降（降深）之間的關系，分析確定含水層的富水程度、評價井孔的出水能力。

（3）為取水工程設計提供所需的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，如影響半徑、單井出水量、單位出水量、井間干擾出水量、干擾系數(shù)等，依據(jù)降深和流量選擇適宜的水泵型號。

（4）確定水位下降漏斗的形狀、大小及其隨時間的增長速度，直接評價水源地的可開采量。

（5）查明某些手段難以查明的水文地質(zhì)條件，如確定各含水層間以及與地表水之間的水力聯(lián)系、邊界的性質(zhì)及簡單邊界的位置、地下水補給通道、強徑流帶位置等。

1.2抽水試驗分類

主要分為單孔抽水、多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水。

（1）單孔抽水試驗：僅在一個試驗孔中抽水，用以確定涌水量與水位降深的關系，概略取得含水層滲透系數(shù)；

（2）多孔抽水試驗：在一個主孔內(nèi)抽水，在其周圍設置若干個觀測孔觀測地下水位。通過多孔抽水試驗可以求得較為確切的水文地質(zhì)參數(shù)和含水層不同方向的滲透性能及邊界條件等；

（3）群孔干擾抽水試驗：在影響半徑范圍內(nèi)，兩個或兩個以上鉆孔中同時進行的抽水試驗；通過干擾抽水試驗確定水位下降與總涌水量的關系，從而預測一定降深下的開采量或一定開采定額下的水位降深值，同時為確定合理的布井方案提供依據(jù)；

（4）試驗性開采抽水試驗：是模擬未來開采方案而進行的抽水試驗。一般在地下水天然補給量不很充沛或補給量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水長期觀測資料的水源地，為充分暴露水文地質(zhì)問題，宜進行試驗性開采抽水試驗，并用鉆孔實際出水量作為評價地下水可開采量的依據(jù)。

2　對穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流試驗的簡單剖析

地下水向垂直集水構筑物運動的公式主要有兩個：一個是穩(wěn)定流的裘布依公式；一個是非穩(wěn)定流的泰斯公式。

穩(wěn)定流的裘布依公式主要是假定在長期抽水過程中水位一直保持穩(wěn)定，流入井的地下水從圓柱形的側(cè)面源源不斷地得到補給。即像在圓形孤島中抽水一樣，水從圓形孤島周圍得到補給。我們知道這種假定在地下水系統(tǒng)是罕見的。

泰斯公式把地下水運動的穩(wěn)定流推廣到普遍的非穩(wěn)定流運動狀態(tài)，為地下水動力學的研究提供了新的途徑。可泰斯公式也是在一定的假設條件下建立的，也必然有它的不足之處。但它的優(yōu)點是基本反映了地下水呈非穩(wěn)定運動的客觀規(guī)律，因為自然界地下水處于非穩(wěn)定運動是絕對的、普遍的；處于穩(wěn)定狀態(tài)是相對的、局部的。公式中還考慮了時間因素，而地下水的各類運動要素又是隨著時間變化的。因此，利用泰斯公式計算參數(shù)是比較接近實際的。

3　計算公式的選擇問題

在非穩(wěn)定流抽水試驗中，利用單井試驗資料計算水文地質(zhì)參數(shù)有：直線圖解法、標準曲線配線法、恢復水位法等多種方法。但在大降深長時間抽水時，井周圍將產(chǎn)生地下水運動的三維流區(qū)，而單井試驗觀測資料恰在三維流區(qū)的匯點，必將產(chǎn)生三維流影響的水頭損失，如試驗采用三次降深時，可用三次試驗資料對水躍值（井損值）進行修正。可是非穩(wěn)定流試驗一般只做一次降深，無法對井損值修正。因此，不加分析直接利用上述公式計算，勢必產(chǎn)生誤差。為了避免水頭損失對計算結果的影響，就必須選擇合理的計算公式和方法。我們對以上三種方法進行簡單分析：直線圖解法和配線法均是利用抽水實時水位和末水位，而兩者都是帶有井損值的，因此，不加修正直接計算結果是有誤差的；水位恢復法，利用的是抽水結束以后水位變化資料，基本避開了抽水時產(chǎn)生的三維流對水位變化的影響。當然，在水位恢復的最初階段，也存在著井損值的恢復過程，我們設井損值為△H，井徑為rw，為克服井損值需要填滿的溶積為V=πrw2△H。

4　穩(wěn)定流抽水試驗中對Q～S曲線的重新認識

教科書中把穩(wěn)定流抽水試驗Q～S曲線分為五種類型，其主要作用是判別含水層的水力特征，即是承壓水還是潛水；檢驗抽水試驗成果的正確性。習慣認為：當Q～S曲線呈直線時為承壓水；呈曲線時為潛水、水量不足、洗孔不徹底或抽水有誤，這種觀點是不切實際的。在我們生產(chǎn)實踐中，有很多承壓水Q～S曲線是曲線型的，直線型只是無水頭損失的一種。然而，當實際抽水沒有達到預期效果時，為了使Q～S曲線和教科書上吻合，往往人為調(diào)節(jié)Sw和Q值，以期符合某一標準，這種做法是錯誤的，直接影響了參數(shù)計算的精度，也將使資源評價差之毫厘謬以千里。

5　井損值（水躍值）問題

裘布依公式?jīng)]有考慮水躍值問題，公式中的h實際是井壁外的水位，而直接測得的水位卻是比h低一個△h的井中水位。當降深較小、含水層較厚且裸眼成井時水躍值較小，井內(nèi)、外水位基本一致，水躍值可忽略不計。當大降深抽水時，井孔成為強紊流匯點，水躍值存在，利用裘布依公式作抽水井的水頭表達式，進行其它參數(shù)計算時就有誤差了。在許多計算實例中，紊流水位降可比層流水位降大1—3倍，尤其在強滲透巖層中抽水，由于、下濾水管等原因，紊流阻力更大。因此利用主孔測得的降深值進行計算參數(shù)時，必須對實測值進行修正。

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P5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-183-1