抽水試驗條件下滲流場分布規(guī)律觀測試驗報告

1、抽水試驗條件下滲流場分布規(guī)律觀測試驗報告目錄1、試模型 22、承壓完整井穩(wěn)定流抽（注）水試 32.1 承壓完整井的Dupuit 公式 32.2 承壓完整井的Thiem 公式 43、承壓完整井非穩(wěn)定流抽（注）水試 53.1 Jacob直線圖解法 53.2 水位恢復法 74、結論 81、試驗模型本試驗模型為半圓柱形，半徑 R=2m,圓心處布置有半徑rw=4cm的抽水孔, 接觸抽水孔的位置布置了一半徑為25cm的薄壁層，內部為80cm厚的承壓含 水層。觀測系統(tǒng)主要由主孔S0,距主孔分別為0.05m、0.10m、0.15m、0.25m、 0.50m、1.00m、1.50m和2.00m的觀測孔 S1-S

2、8,以及距主孔分別為 0.05m、 0.10m、0.15m、0.20m、0.25m、0.50m、1.00m、1.50m 和 2.00m 的測壓孑L C1-C9 組成，觀測孔及測壓孔的具體分布圖見圖一。觀測孔處布置有傳感器探頭， 可以實時監(jiān)測該處的水頭大小以及溫度變化，每十秒記錄一個數據并保存到 探頭中，通過電腦連接可導出數據表格。測壓孔半徑為 1cm,垂直于可視剖 面沿徑向排布。本次實驗現場讀取的數據為測壓管數據，計算時以傳感器探 頭采集的S0-S8的觀測孔數據為準，其中觀測孔S5數據缺失。圖一血頭放置處.A% 房腳壁乂內情出心或s*G*或；51. 口或&G哽出主 n圖二2、承壓完整井

3、穩(wěn)定流抽（注）水試驗2.1 承壓完整井的Dupuit 公式（1）根據抽水孔計算含水層滲透系數已知含水層厚度M=80cm ;影響半徑取R=2m;井的半徑w=4cm;而由觀測主 孔&達到穩(wěn)定流時的降深數據可得： 抽水井降深sw=%-hw=23.75cm （穩(wěn)定時取 均值）同時，通過S0穩(wěn)定時的出水量記錄可得流量 Q=2X 133.5=267.0mL/s;將上述數據代入Dupuit公式Q=2.73 萼1y可解得：含水層滲透系數小$267刈口呂竽2.73X® X23J58.85 X 10-2 cm/ &(2)根據觀測孔計算含水層滲透系數取S3觀測孔數據，經試驗得到兩孔降深分別

4、為S3=10.02cm,且已知3=0.15m;由上（1）可知：Q=267.0mL/s, M=80cm,抽水井降深 Sw=23.75cm, 井的半徑rw=4cm。H-Hw = s-s = -n- 代入Theim公式：%可得： 2A701寫23.75 70.02= 2jtK¥0O 0.04 由上式可解得K=5.11 x 10-2cm/so2.2 承壓完整井的 Thiem 公式(1)根據兩個觀測孔計算含水層滲透系數取&和S3觀測孔數據，經試驗得到兩孔降深分別為S1=16.61cm,S3=10.02cm且已知1=0.05m,r3=0.15m;由上可知：Q=267.0mL/s, M=8

5、0cm ;t, H2 Hi = s1 s2 =代入Theim公式：122如 ，可得：267 o ”16-61 -10.02= In 吃2布 1800.0S由上式可解得K=8.86X 10-2cm/s。（2）計算抽（注）水影響半徑取&和S3觀測孔數據，經試驗得到兩孔降深分別為si=16.61cm,S3=10.02cm且已知 ri=0.05m,r3=0.15m;I n 防1口目門-仃蜴門 16.61>logl5-10.02xlog 510g n =&fi-/16,61-10.02故對影響半徑有，由上式可解得影響半徑R=79.72cm。3、承壓完整并非穩(wěn)定流抽（注）水試驗3.1

6、 Jacob直線圖解法（1）根據抽水孔計算含水層滲透系數Theis公式在允許相對誤差之內可以近似的寫成 Jacob公式，在承壓含水層 中進行抽水試驗時，可利用Jacob直線圖解法求得水文地質參數。Jacob公式以單個觀測孔為研究對象時，可利用s-lgt直線的斜率求導水系數T,其中T=KM ,由此可求出滲透系數；再利用該直線在零降深線上的截距t0值或在零時間線上的截距S0值求貯水系數w *。變形公式：s 的一lnt 工一由亨（y=kx+b）4 KM 4 KM 2r式中斜率為：點M；截距為：iMln225KM選取抽水主孔&數據進行計算時，直線斜率和截距的大小見圖三，代入上 式中即可算出滲透

7、系數K。主孔直線圖解法圖三由上可知： 一Q=4.93624 KM求得滲透系數K=5.38X 10-2cm/s。(2)根據觀測孔計算含水層滲透系數選取觀測孔Si數據進行計算時，直線斜率和截距的大小見圖四，代入上式 中即可算出滲透系數K。觀測孔、直線圖解法圖四由上可知：_Q_ =3.4956 4 KM求得滲透系數K=7.60X 10-2cm/s 3.2水位恢復法(1)根據抽水孔計算含水層滲透系數如不考慮水頭慣性滯后動態(tài)，水井以流量 Q持續(xù)抽水tp時間后穩(wěn)定，在某時刻開始停止抽水，停止抽水時間t'與水位回升值s*,兩者可用Theis公式計算，可寫成：s*式中斜率為:Q ln t tpQ ln

8、 2.25KM tp4 KM t 4 KMr2 *j截距為：qn等她4 KM4 KM r2選取抽水主孔So數據進行計算時，直線斜率和截距的大小見圖四，代入上式中即可算出滲透系數K圖四由上可知：Q=-6.9744 KM求得滲透系數K=3.81 乂 10-2cm/s2) 根據觀測孔計算含水層滲透系數由于本次實驗所得的觀測孔水位恢復數據變化太快，基本無法進行處理計算，故使用水位恢復法計算時只根據抽水孔進行計算。4、結論本次抽水試驗的目的為通過承壓完整井穩(wěn)定流抽水試驗過程中的非穩(wěn)定流及穩(wěn)定流階段計算含水層滲透系數 K和抽水影響半徑R,計算流量時需要乘以 2 倍，因為抽水孔只有一半。由于試驗裝置溢水口設

9、置尚有一定缺陷，導致溢水口出水速度略慢于注水速度，使得整個試驗階段沒有出現明顯的穩(wěn)定階段，在抽水孔及觀測孔降深達到最大后水位均開始緩慢上升，因此本試驗在數據處理時以降深最大點近似代替穩(wěn)定流的水位高度，從而計算穩(wěn)定流情況下的滲透系數及影響半徑。利用承壓完整井的Dupuit 公式計算滲透系數時，根據實測數據顯示距抽水孔最遠的觀測孔依然有較小的降深，因此直接以模型半徑近似代替該情況下的影響半徑，即取R=2m 進行計算。計算結果為根據抽水孔S0 計算含水層滲透系數為K = 8.85Xl0-2cm/s；根據觀測孔0計算含水層滲透系數為 K = 5.11 x 10-2cm/s；利用承壓完整井的Thiem 公式計算滲透系數時，任意選取兩觀測孔數據進行計算，本小組選取的觀測孔為 Si和S3。計算結果根據兩個觀測孔計算含水 層滲透系數為K = 8.86X 10-2cm/s；抽水影響半徑為R=79.72cm。利用Jacob 直線圖解法計算滲透系數時，可分別根據抽水孔及觀測孔計算含水層滲透系數，本小組用抽水孔