第三章水文地質(zhì)參數(shù)計算詳解演示文稿

第三章水文地質(zhì)參數(shù)計算詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共50頁。優(yōu)選第三章水文地質(zhì)參數(shù)計算當(dāng)前2頁，總共50頁。1.滲透系數(shù)當(dāng)水力坡度為1時，從單位面積含水層通過的流量。常用m/d表示。滲透系數(shù)的大小主要取決于含水層中相連通的空隙的尺度。2.釋(儲)水系數(shù)分為給水度和彈性釋水系數(shù)。①給水度是指潛水含水層被疏干時，所釋出的水體積與該含水層體積之比。②彈性釋水系數(shù)：承壓含水層降低單位水頭時，從一單位面積含水層柱體中所釋出的水體積與該柱體的體積之比。當(dāng)前3頁，總共50頁。二、常用的水文地質(zhì)參數(shù)確定方法水文地質(zhì)參數(shù)的確定,在地下水勘察、開發(fā)利用的不同階段,可以采用不同的方法。1.采用野外抽水試驗來測定水文地質(zhì)參數(shù)在勘探階段或地下水開發(fā)利用的初期，通常采用野外抽水試驗來測定水文地質(zhì)參數(shù)。但由于抽水試驗的數(shù)量有限，往往不能代表大面積含水層的情況。2.利用地下水的開采資料和動態(tài)觀測資料確定水文地質(zhì)參數(shù)在地下水已開發(fā)利用,且有較長期的地下水動態(tài)觀測資料的情況下,常利用地下水的開采資料和動態(tài)觀測資料確定水文地質(zhì)參數(shù)。用這種方法確定的水文地質(zhì)參數(shù)代表性強，往往比較符合實際。當(dāng)前4頁，總共50頁。3.室內(nèi)試驗的方法確定水文地質(zhì)參數(shù)在特定條件下也可以采用室內(nèi)試驗的方法確定某些水文地質(zhì)參數(shù)，但一般與實際情況相差較大。4.采用模擬的方法確定水文地質(zhì)參數(shù)利用模型采用模擬的方法來確定復(fù)雜條件下的水文地質(zhì)參數(shù)。如利用數(shù)學(xué)模型采用數(shù)值模擬的方法和電網(wǎng)絡(luò)模擬法等。5.經(jīng)驗數(shù)值法當(dāng)前5頁，總共50頁?！?－2利用抽水試驗資料確定水文地質(zhì)參數(shù)包括利用穩(wěn)定流抽水試驗資料確定水文地質(zhì)參數(shù)和利用非穩(wěn)定流抽水試驗資料確定水文地質(zhì)參數(shù)兩種方法。一、利用穩(wěn)定流抽水試驗資料確定水文地質(zhì)參數(shù)(一)利用裘布依公式確定K1.承壓完整井當(dāng)前6頁，總共50頁。如果有觀測孔時，可用蒂姆公式計算。有兩個觀測孔時：有一個觀測孔時：注意：盡量用蒂姆公式計算。當(dāng)前7頁，總共50頁。2.潛水完整井如果有觀測孔時，可用蒂姆公式計算。有兩個觀測孔時：有一個觀測孔時：當(dāng)前8頁，總共50頁。3.計算參數(shù)時應(yīng)注意的問題(1)消除水躍值影響在利用穩(wěn)定流抽水試驗資料確定滲透系數(shù)時，需要消除水躍值的影響，否則計算的K值一般偏小。(2)選擇高質(zhì)量的試驗井試驗井的濾水結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，施工質(zhì)量不高，如填礫不合規(guī)格、洗井不徹底等，勢必影響井的出水量或產(chǎn)生過大的水躍值，使計算出的K值偏小。(3)避免混合流的影響抽水試驗中，應(yīng)適當(dāng)控制抽水降深，以免因流速過大而出現(xiàn)混合流。當(dāng)前9頁，總共50頁。觀測孔布置示意圖當(dāng)前10頁，總共50頁。(二)有越流補給時滲透系數(shù)K、越流系數(shù)Ke的確定確定方法有配線法和直線圖解法。1.配線法基本原理在承壓含水層有越流補給的抽水試驗中，當(dāng)越流補給量等于抽水量時，或當(dāng)抽水時間持續(xù)很長時，地下水位下降漏斗達到穩(wěn)定，就可按越流補給狀況下的穩(wěn)定流計算。其降深s的計算公式為:當(dāng)前11頁，總共50頁。因為：對二式兩邊取對數(shù)，得:式中，和是常數(shù)。曲線與曲線相似，只是坐標平移了只要能找到坐標平移的距離，即可求得T和B。當(dāng)前12頁，總共50頁。求參步驟a.在雙對數(shù)紙上，繪制曲線，見下圖；b.在另一張模數(shù)相同的透明雙對數(shù)坐標紙上，據(jù)觀測孔水位降深，繪制s～r曲線；c.將實際資料曲線疊置在標準曲線上，在保證對應(yīng)坐標平行的條件下，移動坐標紙，直至兩曲線重合為止。d.重合好后，在圖上任取一點作為匹配點，讀出該點的坐標s，r，

代入下列各式中求參數(shù)。當(dāng)前13頁，總共50頁。當(dāng)前14頁，總共50頁。當(dāng)前15頁，總共50頁。2.直線圖解法有越流時的近似計算公式為：公式表明s與lgr是線性關(guān)系。將實測的s取普通坐標，r取對數(shù)坐標，作圖為直線，其斜率為：當(dāng)前16頁，總共50頁。將該直線延長交于r軸，可讀出s=0時的r值，設(shè)為r0，則有：即：所以：當(dāng)前17頁，總共50頁。二、利用非穩(wěn)定流抽水試驗資料確定水文地質(zhì)參數(shù)求解的方法有配線法、直線圖解法和水位恢復(fù)法。(一)承壓含水層1.配線法

包括降深～時間距離配線法、降深～時間配線法和降深～距離配線法三種方法。降深—時間距離配線法基本原理Theis公式為：對上式兩邊取對數(shù)，得：當(dāng)前18頁，總共50頁。對于同一次定流量抽水右邊第二項均為常數(shù),在雙對數(shù)坐標系內(nèi),s～t/r2曲線和W(u)～1/u標準曲線在形狀上是相同的,只是縱坐標平移了,橫坐標平移了。

將二曲線重合，任選一匹配點，記下對應(yīng)的坐標值，代入Theis公式可求。

②具體步驟在雙對數(shù)坐標紙上繪制W(u)—1/u標準曲線。在另一張模數(shù)相同的透明雙對數(shù)紙上繪制實測的s—t/r2曲線。將實際曲線置于標準曲線上,在保持對應(yīng)坐標軸彼此平行的條件下相對平移,直至兩曲線重合為止。當(dāng)前19頁，總共50頁。任取一配點（在曲線上或曲線外均可），記下匹配點的對應(yīng)坐標：W(u)、1/u、s、t/r2

，代入下式求參數(shù)：

當(dāng)前20頁，總共50頁。降深—時間配線法在雙對數(shù)坐標紙上繪制W(u)—1/u標準曲線。在另一張模數(shù)相同的透明雙對數(shù)紙上繪制實測的s—t曲線。將實際曲線置于標準曲線上，在保持對應(yīng)坐標軸彼此平行的條件下相對平移，直至兩曲線重合為止。任取一配點（在曲線上或曲線外均可），記下匹配點的對應(yīng)坐標：W(u)、1/u、s、t，代入下式求參數(shù)：

當(dāng)前21頁，總共50頁。當(dāng)前22頁，總共50頁。配線法的優(yōu)點：可以充分利用抽水試驗獲得的全部觀測資料，避免了個別資料的偶然誤差，提高計算精度。

配線法的缺點：(1)抽水初期實際曲線常與標準曲線不符；(2)當(dāng)抽水后期曲線比較平緩時，同標準曲線不容易擬合準確，常帶有人為誤差。因此擬合時盡可能用中部彎曲的線段。

當(dāng)前23頁，總共50頁。2.Jacob直線圖解法(1)s—lgt/r2直線圖解法當(dāng)u足夠小時，可用Jacob式計算可變形為：顯然，s與lgt/r2是線性關(guān)系。在單對數(shù)紙上以t/r2為橫坐標,以s為縱坐標,s—lgt/r2為一直線,如下圖。直線的斜率為i，則：得：當(dāng)前24頁，總共50頁。當(dāng)前25頁，總共50頁。(2)s—lgt/r2直線圖解法當(dāng)S=0，有：可得：將截距（t/r2）代入上面式子，得：當(dāng)前26頁，總共50頁。(3)s—lgt直線圖解法前式還可變?yōu)椋?/p>

直線的斜率為，可得：當(dāng)S=0時，得截距(t)代入上面式子，得：當(dāng)前27頁，總共50頁。直線圖解法的優(yōu)點：既可以避免配線法的隨意性，又能充分利用抽水后期的所有資料。注意：Jacob公式的條件是u＜0.01。

因為，所以要求r小，t大。選資料時，要選距抽水井近，且抽水時間長的觀測孔資料，畫直線時以抽水中、后期的數(shù)據(jù)為主。否則，抽水時間短，直線斜率小，截距值小，所得的T值偏大，而μ*值偏小。當(dāng)前28頁，總共50頁。3.水位恢復(fù)法抽水試驗曲線如下圖。當(dāng)前29頁，總共50頁。剩余降深s?—原始水位與停抽后某時刻水位之差。

抽水井停抽以前(tp時刻)，抽水井以流量Q抽水；停抽后，處理為以流量Q繼續(xù)抽水和以流量Q注水的疊加。當(dāng)t＞tp，時，≤觀測孔得剩余降深為：式中：t?=t-tp當(dāng)前30頁，總共50頁。剩余降深s*與lgt/t?呈線性關(guān)系，斜率為：將sp、tp和求得的T代入下式：可得：當(dāng)前31頁，總共50頁。(二)潛水含水層

1.配線法

①據(jù)表繪制標準曲線，如下圖，曲線分A組和B組，作法同前。當(dāng)前32頁，總共50頁。②據(jù)實測資料，在模數(shù)相同的雙對數(shù)透明紙上繪s～t曲線。③把曲線的后半部分重疊在B組曲線上，保持對應(yīng)坐標平行，使s～t曲線和B組曲線中的某一曲線最大地重合，記下該曲線的β值，任選一匹配點，讀出相應(yīng)的坐標s、t、sd和ty，代入下式求參數(shù)T和μ。

④在A組曲線中選β值相同的那條線，將s～t曲線的前半部分重疊在其上，使其最大程度擬合，任選匹配點，讀出相應(yīng)的坐標和s、t、sd和ts，代入下式求參數(shù)T和μ*。當(dāng)前33頁，總共50頁。2.直線圖解法

①將實測的數(shù)據(jù)點在單對數(shù)紙上，s為普通坐標，t為對數(shù)坐標；②后期的曲線應(yīng)為一直線，得直線斜率iL，代入下式求T。

延長此直線，與t軸交一點，讀取時間坐標tL，代入下式求μ。

當(dāng)前34頁，總共50頁。(三)有越流補給時水文地質(zhì)參數(shù)的確定

當(dāng)前35頁，總共50頁。1.配線法

井流計算公式為：兩邊取對數(shù)，得：由此可看出，lgs～lgt曲線同lgw(u,r/B)～lg1/u曲線的形狀相同，只是橫、縱坐標平移了，可用配線法求參。當(dāng)前36頁，總共50頁。具體步驟：在雙對數(shù)坐標紙上繪制W(u,r/B)～(1/u)標準曲線；在另一張模數(shù)相同的透明雙對數(shù)紙上，點繪s～t實測數(shù)據(jù)曲線；在保持對應(yīng)坐標軸彼此平行的前提下,相對移動兩坐標紙,在標準曲線中找最優(yōu)重合曲線；兩曲線重合后,任選一配點,記下對應(yīng)的四個坐標值W(u,r/B)、1/u、s、t，代入下式求得：

從曲線上讀得r/B，可求得B和(K’/M’)值。

當(dāng)前37頁，總共50頁。當(dāng)前38頁，總共50頁?！?－3利用地下水動態(tài)資料確定水文地質(zhì)參數(shù)利用地下水動態(tài)長期觀測資料來確定水文地質(zhì)參數(shù)是一種比較經(jīng)濟的方法，并且確定參數(shù)的范圍比前者更為廣泛，可以求出一些用抽水試驗不能求得的一些參數(shù)。本節(jié)主要介紹給水度、降水入滲系數(shù)和潛水蒸發(fā)系數(shù)的確定方法。當(dāng)前39頁，總共50頁。一、確定給水度(μ)根據(jù)水均衡原理，可利用達西線性滲透定律求取。利用冬季或較長時間干旱季節(jié)的地下水動態(tài)觀測資料計算,如圖所示,陰影部分為計算區(qū)域(即均衡域)。有1、2、3三個觀測孔，無降雨、無潛水蒸發(fā)、人工開采等垂向交換水量，地下水僅以地下徑流的方式向下游運動。為便于研究，取單位寬度含水層，根據(jù)達西線性滲透定律，則有：當(dāng)前40頁，總共50頁。當(dāng)前41頁，總共50頁。根據(jù)給水度的含義，均衡域內(nèi)水量變化量為：由水均衡原理，可得：則：如滲透系數(shù)為已知，則式中僅給水度為未知量，可求。當(dāng)前42頁，總共50頁。如含水層底板為水平時，則含水層厚度(h)同水位(H)數(shù)值相等，公式可簡化為：當(dāng)前43頁，總共50頁。二、降水入滲系數(shù)降水是自然界水分循環(huán)中最活躍的因子之一，是地下水資源形成的重要組成部分。地下水可恢復(fù)資源的多寡是與降水入滲補給量密切相關(guān)的。但是,降落到地面的水分不能直接到達潛水面,因為在地面和潛水面中間隔著一個包氣帶,入滲的水必須在包氣帶中向下運移才能到達潛水面。(一)降水入滲系數(shù)的概念降水入滲系數(shù)是指降水滲入量與降水總量的比值，一般用a表示。當(dāng)前44頁，總共50頁。a值的大小取決于地表土層的巖性和土層結(jié)構(gòu)、地形坡度、植被覆蓋以及降水量的大小和降水形式等。一般情況下，地表土層的巖性對a值的影響最顯著。降水入滲系數(shù)可分為次降水入滲系數(shù)、年降水入滲系數(shù)、多年平均降水入滲系數(shù)，它隨著時間和空間的變化而變化。降水入滲系數(shù)是一個無量綱系數(shù)，其值變化于0～1之間。當(dāng)前45頁，總共50頁。不同巖性和降水量的平均年降水入滲系數(shù)

巖性P(mm/a)粘土亞粘土亞砂土粉細砂砂卵礫石500～0.020.01～0.050.02～0.070.05～0.110.08～0.121000.01～0.030.02～0.060.04～0.090.07～0.130.10～0.152000.03～0.050.04～0.100.07～0.130.10～0.170.15～0.214000.05～0.110.08～0.150.12～0.200.15～0.230.22～0.306000.08～0.140.11～0.200.15～0.240.20～0.290.26～0.368000.09～0.150.13～0.230.17～0.260.22～0.310.28～0.3810000.08～0.150.14～0.230.18～0.260.22～0.310.28～0.3812000.07～0.140.13～0.210.17～0.250.21～0.290.27～0.3715000.06～0.120.11～0.180.15～0.2218000.05～0.100.09～0.150.13～0.19當(dāng)前46頁，總共50頁。(二)降水入滲補給系數(shù)的確定方法1.利用地下水位動態(tài)資料計算降水入滲系數(shù)這種方法適用于地下水位埋藏深度較小的