第八講抽水試驗

1、第八講第八講 抽水試驗抽水試驗主講人：竇斌主講人：竇斌第六節(jié)第六節(jié) 抽水試驗抽水試驗抽水試驗是水文地質(zhì)孔和供水井在下管、填礫、止抽水試驗是水文地質(zhì)孔和供水井在下管、填礫、止水、洗井之后必須進(jìn)行的一項工作。水、洗井之后必須進(jìn)行的一項工作。通過抽水試驗獲得鉆孔的實際出水量和水位下降與通過抽水試驗獲得鉆孔的實際出水量和水位下降與涌水量的變化關(guān)系，求得含水層的滲透系數(shù)，查明水質(zhì)、涌水量的變化關(guān)系，求得含水層的滲透系數(shù)，查明水質(zhì)、水溫和單孔影響半徑等資料，為評價地下含水層水文地水溫和單孔影響半徑等資料，為評價地下含水層水文地質(zhì)參數(shù)和合理開發(fā)地下水提供可靠的依據(jù)。同時，通過質(zhì)參數(shù)和合理開發(fā)地下水提供可靠的

2、依據(jù)。同時，通過抽水試驗還可以進(jìn)一步檢查上水質(zhì)量和洗井效果。抽水試驗還可以進(jìn)一步檢查上水質(zhì)量和洗井效果。為了做到所取資料準(zhǔn)確，抽水試驗必須符合下述四項基為了做到所取資料準(zhǔn)確，抽水試驗必須符合下述四項基本要求：本要求：洗井后和抽水試驗前，應(yīng)測量靜止水位和丈量井孔深洗井后和抽水試驗前，應(yīng)測量靜止水位和丈量井孔深度。度。探采結(jié)合孔每一含水層的抽水試驗應(yīng)進(jìn)行兩個以上的探采結(jié)合孔每一含水層的抽水試驗應(yīng)進(jìn)行兩個以上的落程，每個落程的穩(wěn)定時間為落程，每個落程的穩(wěn)定時間為8 824h24h。供水量大的井孔，每。供水量大的井孔，每一含水層應(yīng)抽三個落程，穩(wěn)定時間分別為一含水層應(yīng)抽三個落程，穩(wěn)定時間分別為8 8、1

3、616、24h24h。每個。每個落程結(jié)束后，應(yīng)觀測其恢復(fù)水位。落程結(jié)束后，應(yīng)觀測其恢復(fù)水位。 在松軟巖層中進(jìn)行抽水試驗時，落程應(yīng)由小到大，以避在松軟巖層中進(jìn)行抽水試驗時，落程應(yīng)由小到大，以避免含水層受到過大的擾動。在基巖中進(jìn)行抽水試驗時，免含水層受到過大的擾動。在基巖中進(jìn)行抽水試驗時，落程則應(yīng)由大到小。落程則應(yīng)由大到小。如水質(zhì)受污染，應(yīng)適當(dāng)延長抽水時間，在水的化學(xué)成分如水質(zhì)受污染，應(yīng)適當(dāng)延長抽水時間，在水的化學(xué)成分穩(wěn)定前不能停止抽水。穩(wěn)定前不能停止抽水。一、抽水設(shè)備的選擇一、抽水設(shè)備的選擇 抽水設(shè)備的類型很多，合理地選擇抽水設(shè)備是準(zhǔn)確抽水設(shè)備的類型很多，合理地選擇抽水設(shè)備是準(zhǔn)確的獲取水文資料，

4、充分發(fā)揮水井效益和降低成本的重要的獲取水文資料，充分發(fā)揮水井效益和降低成本的重要措施。措施。 抽水設(shè)備的選取主要取決于抽水設(shè)備的選取主要取決于水文地質(zhì)條件（包括靜水文地質(zhì)條件（包括靜水位、動水位、涌水量等）、鉆孔結(jié)構(gòu)和孔內(nèi)出砂量以水位、動水位、涌水量等）、鉆孔結(jié)構(gòu)和孔內(nèi)出砂量以及抽水設(shè)備及抽水設(shè)備本身的技術(shù)特性。本身的技術(shù)特性。 1 1提桶抽水提桶抽水在地下水位較深、水量不大、試驗要求不高的井孔中，在地下水位較深、水量不大、試驗要求不高的井孔中，可用提桶進(jìn)行抽水試驗。提桶的桶身長度約可用提桶進(jìn)行抽水試驗。提桶的桶身長度約1.51.52m2m，桶底，桶底有活門，上端系以鋼絲繩，用鉆機(jī)升降機(jī)提升抽

5、水。有活門，上端系以鋼絲繩，用鉆機(jī)升降機(jī)提升抽水。2人力吸水泵抽水人力吸水泵抽水是一種立式活塞泵，由手柄、拉桿、出水三通、泵體、是一種立式活塞泵，由手柄、拉桿、出水三通、泵體、活塞和吸水管組成。其吸水高度一般不超過活塞和吸水管組成。其吸水高度一般不超過6 67m7m，適用于，適用于淺水位井孔的抽水試驗。此泵構(gòu)造簡單，可以自制，安裝方淺水位井孔的抽水試驗。此泵構(gòu)造簡單，可以自制，安裝方便，但用人力上下壓動抽水，水量不易保持均衡。便，但用人力上下壓動抽水，水量不易保持均衡。3往復(fù)式水泵抽水往復(fù)式水泵抽水最大吸水高度約最大吸水高度約6 67m7m，適用于淺水位和中等涌水量，適用于淺水位和中等涌水量的

6、井孔。用往復(fù)式水泵抽水時，不需另增設(shè)備，可直接的井孔。用往復(fù)式水泵抽水時，不需另增設(shè)備，可直接利用與鉆機(jī)配套的水泵。但出水不均勻，較笨重，且需利用與鉆機(jī)配套的水泵。但出水不均勻，較笨重，且需較大的安裝面積。較大的安裝面積。4潛水泵抽水潛水泵抽水潛水泵是將電動機(jī)和泵體一起放在井內(nèi)潛水泵是將電動機(jī)和泵體一起放在井內(nèi)水位以下進(jìn)行抽水的水泵。與深井泵相比，水位以下進(jìn)行抽水的水泵。與深井泵相比，潛水泵的估點是省掉了長的立軸，能更有效潛水泵的估點是省掉了長的立軸，能更有效地發(fā)揮效率。但要求有較高的密封和絕緣措地發(fā)揮效率。但要求有較高的密封和絕緣措施。施。國內(nèi)生產(chǎn)的潛水泵為：國內(nèi)生產(chǎn)的潛水泵為：分淺井潛水泵

7、分淺井潛水泵（YQYQ、YOBYOB、QBSQBS型）和型）和深井潛水泵深井潛水泵（JQJQ、NQNQ型）。型）。 5深井泵抽水深井泵抽水深井泵即立式離心泵，泵體在井孔內(nèi)，沒入動水位以下，深井泵即立式離心泵，泵體在井孔內(nèi)，沒入動水位以下，可以進(jìn)行水下的抽水工作。動力機(jī)裝在地表，用長的立軸傳動可以進(jìn)行水下的抽水工作。動力機(jī)裝在地表，用長的立軸傳動水泵。深井泵的揚(yáng)程可達(dá)水泵。深井泵的揚(yáng)程可達(dá)150m150m。其主要缺點是有長的傳動立軸，其主要缺點是有長的傳動立軸，安裝復(fù)雜，且易在連接處折斷。安裝復(fù)雜，且易在連接處折斷。 二、空氣壓縮機(jī)抽水二、空氣壓縮機(jī)抽水1 1空氣壓縮機(jī)抽水的工作原理空氣壓縮機(jī)抽

8、水的工作原理 壓縮空氣經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入井內(nèi)，經(jīng)混合器與揚(yáng)水管中的水混合壓縮空氣經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入井內(nèi)，經(jīng)混合器與揚(yáng)水管中的水混合形成氣水混合物。該混合物與管外的水相比，其比重較低，因形成氣水混合物。該混合物與管外的水相比，其比重較低，因此在揚(yáng)水管內(nèi)外比重差的作用下液面上升。與此同時，混入水此在揚(yáng)水管內(nèi)外比重差的作用下液面上升。與此同時，混入水中的壓縮空氣釋放能量，使水中的氣泡沿上升過程中逐漸加大。中的壓縮空氣釋放能量，使水中的氣泡沿上升過程中逐漸加大。于是形成較強(qiáng)大的于是形成較強(qiáng)大的“氣舉氣舉”力而克服揚(yáng)水管內(nèi)液體的慣性使水力而克服揚(yáng)水管內(nèi)液體的慣性使水柱上升，至地表氣水分離室里，空氣逸出，水排出井外。柱上

9、升，至地表氣水分離室里，空氣逸出，水排出井外。2空氣壓縮機(jī)抽水有關(guān)參數(shù)的選擇與計算空氣壓縮機(jī)抽水有關(guān)參數(shù)的選擇與計算 空氣壓縮機(jī)抽水的參數(shù)包括：沉沒深度、風(fēng)量和風(fēng)壓以空氣壓縮機(jī)抽水的參數(shù)包括：沉沒深度、風(fēng)量和風(fēng)壓以及風(fēng)管和揚(yáng)水管規(guī)格等。及風(fēng)管和揚(yáng)水管規(guī)格等。（1）混合器的沉沒深度，用沉降系數(shù)）混合器的沉沒深度，用沉降系數(shù)k表示。它與揚(yáng)水高度表示。它與揚(yáng)水高度h和混合器下入井中的深度和混合器下入井中的深度H間的關(guān)系為：間的關(guān)系為： hHkkhH或K抽水管路的沉降系數(shù)；（有些文獻(xiàn)上稱沉沒比）抽水管路的沉降系數(shù)；（有些文獻(xiàn)上稱沉沒比） 沉降系數(shù)沉降系數(shù)k必須根據(jù)抽水試驗中不同的揚(yáng)水高度合理取值，必須

10、根據(jù)抽水試驗中不同的揚(yáng)水高度合理取值，其關(guān)系到空壓機(jī)抽水是否正常及抽水工作效率的高低，一般其關(guān)系到空壓機(jī)抽水是否正常及抽水工作效率的高低，一般k值值可取可取1.52.5（根據(jù)不同揚(yáng)水高度參考表（根據(jù)不同揚(yáng)水高度參考表5.27選擇）。選擇）。 （2）全風(fēng)量）全風(fēng)量W（即所需壓氣機(jī)的空氣量）：（即所需壓氣機(jī)的空氣量）： min/6030mQVW 式中：式中：W所需的總空氣量，所需的總空氣量，m3/min；Q鉆孔預(yù)計出水鉆孔預(yù)計出水量，量，m3/h；V0提升提升1m3水所需空氣量，水所需空氣量，m3。 1010) 1(lg1010) 1(lg230hkChhkhV式中：式中：C經(jīng)驗系數(shù)，它與經(jīng)驗系數(shù)

11、，它與k有關(guān)。有關(guān)。效率系數(shù)。效率系數(shù)。 （3）空氣壓縮機(jī)壓力計算）空氣壓縮機(jī)壓力計算 開始抽水時，起動壓力開始抽水時，起動壓力P0=0.1(H-h0)+P， 大氣壓大氣壓連續(xù)抽水時，工作壓力連續(xù)抽水時，工作壓力P=0.1(H-h)+P ， 大氣壓大氣壓式中：式中：P壓縮空氣在風(fēng)管中流動時的壓力損失，壓縮空氣在風(fēng)管中流動時的壓力損失，P=0.20.5大氣壓大氣壓由于：由于：H-h0H-hP0P所以，選擇空壓機(jī)壓力應(yīng)以所以，選擇空壓機(jī)壓力應(yīng)以 P0為依據(jù)。為依據(jù)。（4 4）風(fēng)管、揚(yáng)水管（井管）的安裝形式與計算）風(fēng)管、揚(yáng)水管（井管）的安裝形式與計算 并列式：簡單、效率高，并列式：簡單、效率高， 但

12、要求井孔直徑大。但要求井孔直徑大。同心式：復(fù)雜、效率低，同心式：復(fù)雜、效率低， 但適用于小直徑井孔抽水。但適用于小直徑井孔抽水。風(fēng)管、揚(yáng)水管安風(fēng)管、揚(yáng)水管安裝方式裝方式 風(fēng)管直徑的計算公式為：風(fēng)管直徑的計算公式為： bkVWd785. 0) 1(60內(nèi)式中：式中：d內(nèi)內(nèi)風(fēng)管內(nèi)徑，風(fēng)管內(nèi)徑，m；W所需空氣量，所需空氣量，m3/min；Pk壓縮空氣壓力值，大氣壓；壓縮空氣壓力值，大氣壓；Vb壓縮空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動速度，壓縮空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動速度，Vb=810m/s。 并列式安裝時，揚(yáng)水管內(nèi)徑的計算公式為：并列式安裝時，揚(yáng)水管內(nèi)徑的計算公式為： cvvQD785.0)1(0式中：式中：D揚(yáng)水管內(nèi)徑，

13、揚(yáng)水管內(nèi)徑，m；Q預(yù)定出水量，預(yù)定出水量，m3/min； Vc氣水混合物在揚(yáng)水管內(nèi)的上升速度，氣水混合物在揚(yáng)水管內(nèi)的上升速度，Vc=89m/s； 同心式安裝時，揚(yáng)水管內(nèi)徑的計算公式為：同心式安裝時，揚(yáng)水管內(nèi)徑的計算公式為： 220外dDD式中：式中：D0同心式安裝時揚(yáng)水管的內(nèi)徑，同心式安裝時揚(yáng)水管的內(nèi)徑，m；D并列式安裝時揚(yáng)水管的內(nèi)徑，并列式安裝時揚(yáng)水管的內(nèi)徑，m；d外外風(fēng)管外徑，風(fēng)管外徑，m； 三、抽水時水位水量的測量三、抽水時水位水量的測量1 1水量測量水量測量抽水試驗中常用量水堰測量出水量，量水堰測量出抽水試驗中常用量水堰測量出水量，量水堰測量出水量是將由井內(nèi)揚(yáng)水管排出的水導(dǎo)入量水堰箱中

14、，經(jīng)前水量是將由井內(nèi)揚(yáng)水管排出的水導(dǎo)入量水堰箱中，經(jīng)前后擋板阻波穩(wěn)定后由堰箱的堰口流出，測量水流經(jīng)過堰后擋板阻波穩(wěn)定后由堰箱的堰口流出，測量水流經(jīng)過堰口時水?dāng)嗝娴母叨?，?jīng)換算求得出水量。口時水?dāng)嗝娴母叨?，?jīng)換算求得出水量。堰口的形式有三角形、梯形或矩形。水文地質(zhì)鉆探堰口的形式有三角形、梯形或矩形。水文地質(zhì)鉆探常用的堰口形式是三角形。常用的堰口形式是三角形。三角形堰箱測量出水量時，可采用下公式計算：三角形堰箱測量出水量時，可采用下公式計算：當(dāng)當(dāng)H=0.0210.20m時時 Q=1.4H2.5當(dāng)當(dāng)H=0.3010.350m時時 Q=1.343H2.47當(dāng)當(dāng)H=0.2010.300m時時 取上兩公式

15、計算的平均值。取上兩公式計算的平均值。式中：式中：H水流經(jīng)過堰口時水?dāng)嗝娴母叨龋ㄋ鹘?jīng)過堰口時水?dāng)嗝娴母叨龋╩）。由于計算）。由于計算較復(fù)雜，一般可通過查表法求得水量。較復(fù)雜，一般可通過查表法求得水量。 2水位測量水位測量可用測鐘法或電極法測量水位。測鐘法是用帶有深度標(biāo)可用測鐘法或電極法測量水位。測鐘法是用帶有深度標(biāo)記的測繩連接測鐘，測鐘接觸水面時，能發(fā)出聲響。電極測記的測繩連接測鐘，測鐘接觸水面時，能發(fā)出聲響。電極測量水位計是由電極、導(dǎo)線和指示器（或微安表等）組成。測量水位計是由電極、導(dǎo)線和指示器（或微安表等）組成。測量時，當(dāng)電極接觸水面時，電路聯(lián)通，由指示器上可以看出。量時，當(dāng)電極接觸水面

16、時，電路聯(lián)通，由指示器上可以看出。圖圖12-2112-21是電極測量示意圖。是電極測量示意圖。四、抽水試驗資料的整理四、抽水試驗資料的整理抽水試驗的最大涌水量應(yīng)大于正常生產(chǎn)出水量的抽水試驗的最大涌水量應(yīng)大于正常生產(chǎn)出水量的75%75%。抽。抽水試驗中的水位降深次數(shù)一般為三次，最低不少于兩次。水試驗中的水位降深次數(shù)一般為三次，最低不少于兩次。三次中若最大抽降值為三次中若最大抽降值為S S3 3，則：，則：各次水位抽降差和最小抽降值應(yīng)大于各次水位抽降差和最小抽降值應(yīng)大于1m1m。每次抽降要有一定的穩(wěn)定延續(xù)時間，以保證資料的準(zhǔn)確每次抽降要有一定的穩(wěn)定延續(xù)時間，以保證資料的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定延續(xù)時間的長短可根據(jù)鉆孔性質(zhì)和含水層性質(zhì)而性。穩(wěn)定延續(xù)時間的長短可根據(jù)鉆孔性質(zhì)和含水層性質(zhì)而定。定。3132s31s ,s32s根據(jù)抽水試驗的資料繪制出水量與水位下降值關(guān)系曲線，根據(jù)抽水試驗的資料繪制出水量與水位下降值關(guān)系曲線，稱為稱為Q-SQ-S曲線。如圖曲線。如圖12-2212-22所示。所示。 如曲線不通過原點時，則說明如曲線不通過原點時，則說明最初測定的水位有誤差。