水文地質(zhì)試驗課件

1抽水試驗的目的任務(wù)2抽水試驗的分類和各種抽水試驗方法的主要用途3抽水孔和觀測孔的布置要求4抽水試驗的主要技術(shù)要求5抽水試驗設(shè)備及用具6抽水試驗資料的整理7其他水文地質(zhì)野外試驗第五章水文地質(zhì)試驗

§1抽水試驗的目的任務(wù)

一、水文地質(zhì)調(diào)查中采用的勘探工程重要性：水文地質(zhì)試驗是水文地質(zhì)調(diào)查中不可缺少的重要手段，許多水文地質(zhì)資料，都需通過水文地質(zhì)試驗才能獲得。種類：水文地質(zhì)試驗分為兩類：（1）野外試驗，（2）室內(nèi)試驗。其中：抽水試驗；放水試驗；注水（壓水）或滲水試驗；連通試驗；彌散試驗（示蹤試驗）；流速、流向測定試驗等。野外試驗包括本章以介紹抽水試驗為主，另外還有其它幾項試驗：滲水試驗、鉆孔注水試驗、地下水示蹤試驗、連通試驗。6/9/2023抽水試驗––––是通過從鉆孔或水井中抽水，來定量評價含水層富水性，測定含水層水文地質(zhì)參數(shù)和判斷某些水文地質(zhì)條件的一種野外試驗工作。抽水試驗是以地下水井流理論為基礎(chǔ)（地下水動力學(xué)），在實際井孔中抽水和觀測的一種野外試驗。隨著水文地質(zhì)勘查階段由淺入深，在整個勘查費(fèi)用中，抽水試驗所占比重越來越大，費(fèi)用僅次于鉆探工作；有時，整個鉆探工程主要是為了抽水試驗而進(jìn)行的。§1抽水試驗的目的任務(wù)

6/9/2023抽水試驗的目的、任務(wù)：

（1）直接測定含水層的富水程度和評價井（孔）的出水能力；（2）抽水試驗是確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)（K、T、S、μ）的主要方法；（3）抽水試驗可為取水工程設(shè)計提供所需水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，如R、單井出水量、單位出水量等；并可根據(jù)水位降深和涌水量選擇水泵型號；（4）通過抽水試驗，可直接評價水源地的可（允許）開采量；（5）可以通過抽水試驗查明某些其他手段難以查明的水文地質(zhì)條件，如地表水、地下水之間及含水層之間的水力聯(lián)系，以及地下水補(bǔ)給通道和強(qiáng)徑流帶位置等?！?抽水試驗的目的任務(wù)

6/9/2023從實例圖5一1的抽水條件下的等水位線圖可以準(zhǔn)確地判斷F1、F2、F3斷層具阻水性質(zhì)，F(xiàn)4是透水的，水從北東和北西補(bǔ)給。

§1抽水試驗的目的任務(wù)

6/9/2023從圖5—2的等水位線，可準(zhǔn)確地判斷含水層的各向異性、斷層的導(dǎo)水性和抽水孔西南存在的巖性隔水邊界。

§1抽水試驗的目的任務(wù)

6/9/2023抽水試驗的類型1．按所依據(jù)的井流理論，可分為穩(wěn)定流抽水和非穩(wěn)定流抽水試驗。穩(wěn)定流抽水試驗：要求流量和水位降深都是相對穩(wěn)定的，即不隨時間而變。用穩(wěn)定流理論和公式來分析計算，簡便易行，但自然界大都是非穩(wěn)定流，只有在補(bǔ)給水源充沛且相對穩(wěn)定的地段抽水才能形成相對穩(wěn)定的似穩(wěn)定滲流場，所以它的應(yīng)用受到限制。非穩(wěn)定流抽水試驗：只要求水位和流量其中一個穩(wěn)定（另一個變化，定流量，水位變化），用非穩(wěn)定流理論和公式來分析計算。特點(diǎn)：①較穩(wěn)定流抽水更能接近實際和有更廣泛的適用性；②能研究更多的因素，如越流因素、彈性釋水因素等；③能測定更多的參數(shù)，如貯水系數(shù)S、導(dǎo)水系數(shù)T、越流系數(shù)B等；④還能判定簡單條件下的邊界；⑤并能充分利用整個抽水過程所提供的全部信息；⑥但解釋計算較復(fù)雜，觀測技術(shù)要求較高。詳見《地下水動力學(xué)》§2抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/20232．按抽水試驗時所用井孔的多少，可分為單孔、多孔及干擾井群抽水試驗。單孔抽水試驗：只有一個抽水井而無觀測井。它方法簡便，成本低廉，但所能擔(dān)負(fù)的任務(wù)有限，成果精度較低，且只適用于穩(wěn)定流抽水試驗。因此多用于普查和初步勘探階段。多孔抽水試驗：是在抽水孔附近還配有若干水位觀測孔的抽水試驗。它能完成抽水試驗的各項任務(wù)，所得成果精度也較高，若專門布置的觀測孔多，深度也較大時，則花費(fèi)成本較大。故少量用于初步勘探階段，更多用于詳細(xì)勘探階段?！?抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023干擾井群抽水試驗：是在多個抽水孔中同時抽水，造成降落漏斗相互重迭干擾的抽水試驗。除抽水孔外，還配有若干觀測孔。這種試驗也稱為互阻井群抽水試驗。有人主張按這種抽水試驗的規(guī)模和任務(wù)，又分為一般干擾井群抽水試驗和大型群孔抽水試驗。一般干擾井群抽水試驗：是為了研究相互干擾下井涌水量與水位降深的關(guān)系；或因為水量較大，單個抽水孔形成的水位降深不大，降落漏斗范圍太小，則在較近的距離內(nèi)打幾個抽水孔組成一個孔組同時抽水；或為了模擬開采或疏干試驗，在若干井內(nèi)同時抽水，觀測研究整個流場的變化（幾個觀測孔）。由于干擾井群抽水試驗花費(fèi)大，所以只在詳細(xì)勘探階段或開采階段使用?！?抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023大型群孔抽水試驗：是近來在一些巖溶大水礦床水文地質(zhì)詳細(xì)勘探階段（或?qū)ｎ}性勘探）中使用的一種方法。由幾個乃至數(shù)10個抽水孔組成若干井組，觀測孔很多，分布范圍大，構(gòu)成能控制流場邊界，進(jìn)行大流量、大降深、長時間（幾個月）的大型抽水，形成一個大的人工流場，以便于充分揭露邊界條件和整個流場的非均質(zhì)狀況，能更好的識別擬定的數(shù)學(xué)模型。這種抽水試驗要花費(fèi)巨大的財力和人力，采用時必須慎重考慮。主要用于涌水量很大，邊界條件不清，水大、地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)?！?抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/20233．按抽水井的類型，可分為完整井和非完整井抽水試驗。由于完整井的井流理論較完善，故一般盡量用完整井作試驗。只有當(dāng)含水層厚度很大又是均質(zhì)層，為了節(jié)省費(fèi)用才進(jìn)行非完整井抽水?；驗榱藢ｉT研究過濾器“有效長度”時，則做非完整井抽水試驗。§2抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/20234．按試驗段所包含的含水層情況，可分為分層、分段及混合抽水試驗分層抽水試驗：是以含水層為單位進(jìn)行，除不同性質(zhì)含水層，如潛水、承壓水或孔隙水與裂隙水層，應(yīng)進(jìn)行分層抽水外，對參數(shù)、水質(zhì)差異大的同類含水層也應(yīng)分層抽水。對新區(qū)應(yīng)先分層抽水，以分別掌握各層的水文地質(zhì)特征?；旌铣樗囼灒菏窃诰袑⒉煌畬雍蠟橐粋€試驗段進(jìn)行抽水，它只能反映各層的混合平均狀況。只有當(dāng)各分層的參數(shù)已掌握，或只需了解各層總的平均參數(shù)，或難于分層抽水時才用混合抽水試驗。但由于混合抽水較簡便，費(fèi)用較低，所以也研究出一些用混合抽水試驗資料計算出各分層參數(shù)的方法，§2抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023分段抽水試驗：是在透水性各不相同的多層含水層組中，或在不同深度內(nèi)透水性有差異的厚層含水層中，對各巖段分別進(jìn)行抽水的試驗，用以了解各段的透水性。有時可只對其中主要含水巖段抽水，如對巖溶化強(qiáng)烈的巖段或主要取水巖段等。這時，段間應(yīng)止水，止水處應(yīng)位于透水性弱的單層或巖段中?！?抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023按抽水試驗所依據(jù)的井流公式等，可將抽水試驗分類歸并表5—1的各種類型。由表5—1所示的各種單一抽水試驗類型，又可組合成多種綜合性的抽水試驗類型。如表中的Ⅰ和Ⅱ類抽水試驗，可組合成穩(wěn)定流單孔抽水試驗和穩(wěn)定流多孔干擾抽水試驗，非穩(wěn)定流單孔抽水試驗和非穩(wěn)定流多孔干擾抽水試驗等。5．按抽水試驗的任務(wù)分為試驗抽水、開采性抽水試驗等。§2抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023（1）在區(qū)域性水文地質(zhì)調(diào)查及專門性水文地質(zhì)調(diào)查的初始階段，抽水試驗的目的主要是獲得含水層具代表性的水文地質(zhì)參數(shù)和富水性指標(biāo)（如鉆孔的單位涌水量或某一降深條件下的涌水量），故一般選用單孔抽水試驗即可。（2）當(dāng)只需要取得含水層滲透系數(shù)K（一個參數(shù)）和涌水量時，一般多選用穩(wěn)定流抽水試驗。至于在具體的水文地質(zhì)調(diào)查工作中選用何種抽水試驗，主要取決于調(diào)查工作進(jìn)行的階段和調(diào)查工作的主要目的任務(wù)（選擇抽水試驗種類的依據(jù)）：§2抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023（3）當(dāng)需獲得滲透系數(shù)K、導(dǎo)水系數(shù)T、貯水系數(shù)S（多個參數(shù)）及越流系數(shù)B等更多的水文地質(zhì)參數(shù)時，則須選用非穩(wěn)定流的抽水試驗方法。（4）在專門性水文地質(zhì)調(diào)查的詳勘階段，當(dāng)希望獲得開采孔群（組）設(shè)計所需水文地質(zhì)參數(shù)（如影響半徑、井間干擾系數(shù)等）和水源地允許開采量（或礦區(qū)排水量）時，則須選用多孔干擾抽水試驗。（5）當(dāng)設(shè)計開采量（或排水量）遠(yuǎn)較地下水補(bǔ)給量小時，可選用穩(wěn)定流的抽水試驗方法；反之，則選用非穩(wěn)定流的抽水試驗方法。進(jìn)行抽水試驗時，一般不必開鑿專門的水位觀測孔，應(yīng)盡量用已有的水井作為觀測孔?！?抽水試驗的分類和各方法的主要用途

6/9/2023Ⅰ、按井流公式Ⅱ、按井孔的多少6/9/2023一、抽水孔（主孔）的布置要求§3抽水孔和觀測孔的布置要求

（1）布置抽水孔的主要根據(jù)是抽水試驗的任務(wù)和目的，目的任務(wù)不同其布置原則也不同。①為求取水文地質(zhì)參數(shù)的抽水孔，一般應(yīng)遠(yuǎn)離含水層的透水、隔水邊界，應(yīng)布置在含水層的導(dǎo)水及貯水性質(zhì)、補(bǔ)給條件、厚度和巖性條件等有代表性的地方。②對于探采結(jié)合的抽水井（包括供水詳勘階段的抽水井），要求布置在含水層（帶）富水性較好或計劃布置生產(chǎn)水井的位置上，以便為將來生產(chǎn)孔的設(shè)計提供可靠信息。③欲查明含水層邊界性質(zhì)、邊界補(bǔ)給量的抽水孔，應(yīng)布置在靠近邊界的地方，以便觀測到邊界兩側(cè)明顯的水位差異或查明兩側(cè)的水力聯(lián)系程度。6/9/2023（2）在布置帶觀測孔的抽水井時，要考慮盡量利用已有水井作為抽水時的水位觀測孔；當(dāng)無現(xiàn)存水位觀測井時，則應(yīng)考慮附近有無布置水位觀測井的條件。（3）抽水孔附近不應(yīng)有其它正在使用的生產(chǎn)水井或地下排水工程。（4）抽水井附近應(yīng)有較好的排水條件，即抽出的水能無滲漏地排到抽水孔影響半徑區(qū)以外，特別應(yīng)注意抽水量很大的群孔抽水的排水問題?！?抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023二、水位觀測孔的布置要求1．布置抽水試驗水位觀測孔的意義（1）利用觀測孔的水位觀測數(shù)據(jù)，可以提高井流公式所計算出的水文地質(zhì)參數(shù)的精度（避開抽水井的影響，獲得真實水位）。這是因為：①觀測孔中的水位，不存在抽水孔水躍值和抽水孔附近三維流的影響，能更真實地代表含水層中的水位。②觀測孔中的水位，由于不存在抽水主孔“抽水沖擊”的影響，水位波動小，水位觀測數(shù)據(jù)精度較高。③利用觀測孔水位數(shù)據(jù)參與井流公式的計算，可避開因R值選值不當(dāng)給參數(shù)計算精度造成的影響。§3抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023（2）利用觀測孔的水位，可用多種作圖方法求解水文地質(zhì)參數(shù)（多種方法求參，相互驗證）。（3）利用觀測孔水位，可繪制出抽水的人工流場圖（等水位線或下降漏斗），從而可幫助我們判明含水層的邊界位置與性質(zhì)、補(bǔ)給方向、補(bǔ)給來源及強(qiáng)徑流帶位置等水文地質(zhì)條件（分析水文地質(zhì)條件）。（4）一般大型孔群抽水試驗，可根據(jù)觀測孔控制滲流場的時、空特征，作為建立地下水流數(shù)值模擬模型的基礎(chǔ)（模型驗證）。§3抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/20232．水位觀測孔的布置原則不同目的的抽水試驗，其水位觀測孔布置的原則是不同的。（1）為求取含水層水文地質(zhì)參數(shù)一般應(yīng)和抽水主孔組成觀測線，所求水文地質(zhì)參數(shù)應(yīng)具有代表性。一般應(yīng)根據(jù)抽水時可能形成的水位降落漏斗的特點(diǎn)，來確定觀測線的位置。①均質(zhì)各向同性、水力坡度較小的含水層：其抽水降落漏斗的平面形狀為圓形，即在通過抽水孔的各個方向上，水力坡度基本相等，但一般上游側(cè)水力坡度較下游側(cè)為小，故在與地下水流向垂直方向上布置一條觀測線即可（圖5—3A）?！?抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023§3抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023②均質(zhì)各向同性、水力坡度較大的含水層：其抽水降落漏斗形狀為橢圓形，下游一側(cè)的水力坡度遠(yuǎn)較上游一側(cè)大，故除垂直地下水流向布置一條觀測線外，尚應(yīng)在上、下游方向上各布置一條水位觀測線（圖5—3B）。③均質(zhì)各向異性的含水層：抽水水位降落漏斗常沿著含水層貯、導(dǎo)水性質(zhì)好的方向發(fā)展（延伸）（漏斗長軸），該方向水力坡度較小；貯、導(dǎo)水性差的方向為漏斗短軸，水力坡度較大。因此，抽水時的水位觀測線應(yīng)沿著不同貯、導(dǎo)水性質(zhì)的方向布置，以分別取得不同方向的水文地質(zhì)參數(shù)。破壁解淤的優(yōu)質(zhì)泥漿鉆進(jìn)，爭取少下或不下套管，以簡化鉆孔結(jié)構(gòu)?！?抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023④

對觀測線上觀測孔的布置要求：觀測孔數(shù)目：只為求參數(shù)，一個即可；為提高參數(shù)的精度則需2個以上。如欲繪制漏斗剖面，則需2—3個。觀測孔距主孔距離：按抽水漏斗水面坡度變化規(guī)律，愈近主孔距離應(yīng)愈小，愈遠(yuǎn)離主孔距離應(yīng)愈大；為避開抽水孔三維流的影響，第一個觀測孔距主孔的距離一般應(yīng)約等于含水層的厚度（至少應(yīng)大于10m）；最遠(yuǎn)的觀測孔，要求觀測到的水位降深應(yīng)大于20cm；相鄰觀測孔距離，亦應(yīng)保證兩孔的水位差必須大于20cm。觀測孔深度：要求揭穿含水層，至少深入含水層10—15m。§3抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023（2）為查明含水層的邊界性質(zhì)和位置觀測線應(yīng)通過主孔、垂直于欲查明的邊界布置，并應(yīng)在邊界兩側(cè)附近都要布置觀測孔。（3）為地下水水流數(shù)值模擬的大型抽水試驗應(yīng)將觀測孔比較均勻地布置在計算區(qū)域內(nèi)，以便能控制整個流場的變化和邊界上的水位和流量。（4）為查明垂向含水層之間的水力聯(lián)系應(yīng)在同一觀測線上布置分層的水位觀測孔?！?抽水孔和觀測孔的布置要求

6/9/2023這里將著重討論對抽水水量、水位降深和抽水延續(xù)時間的要求?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

一、穩(wěn)定流單孔抽水試驗的主要技術(shù)要求1．對水位降深的要求（1）正式的穩(wěn)定流抽水試驗，一般要求進(jìn)行三次不同水位降深（落程）的抽水，以確定Q–s間的關(guān)系，要求各次降深的抽水連續(xù)進(jìn)行；對于富水性較差的含水層或非開采含水層，可只做一次最大降深的抽水試驗。6/9/2023（2）對松散孔隙含水層，為有助于在抽水孔周圍形成天然的反濾層，抽水水位降深的次序可由小到大地安排；（3）對于裂隙含水層，為了使裂隙中充填的細(xì)粒物質(zhì)（天然泥沙或鉆進(jìn)產(chǎn)生的巖粉）及早吸出，增加裂隙的導(dǎo)水性，抽水降深次序可由大到小地安排。為便于含水層富水性的橫向?qū)Ρ?，某些水文地質(zhì)生產(chǎn)規(guī)范對抽水試驗的最大水位降深值和相鄰二次水位降深的間隔已作出規(guī)定?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023（4）最大水位降深值（Smax）：①潛水含水層：

Smax＝（1／3一1／2）M（M為潛水含水層厚度）；②承壓含水層：Smax≤承壓含水層頂板以上的水頭高度；③當(dāng)含水層富水性較好，而勘探中使用的水泵出水量又有限時，則很難達(dá)到上述抽水降深的要求。此時，要求Smax等于水泵的最大揚(yáng)程（或吸程）即可；④當(dāng)進(jìn)行三次不同水位降深抽水試驗時，其余兩次試驗的水位降深，應(yīng)分別等于最大水位降深值的l／3和1／2；⑤當(dāng)Smax值不太大時，相鄰兩次水位降深之間的水頭差值也不應(yīng)小于1m?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023由于水井流量的大小主要取決于水位降深的大小，因此一般以求得水文地質(zhì)參數(shù)為主要目的的抽水試驗，勿須專門提出抽水流量的要求。但為保證達(dá)到試驗規(guī)定的水位降深，試驗進(jìn)行前仍應(yīng)對最大水位降深時對應(yīng)的出水量有所了解，以便選擇適合的水泵。其最大出水量，可根據(jù)同一含水層中已有水井的出水量推測，或根據(jù)含水層的經(jīng)驗滲透系數(shù)值和設(shè)計水位降深值估算，也可根據(jù)洗井時的水量來確定。欲作為生產(chǎn)水井使用的抽水試驗鉆孔，其抽水試驗的流量最好能和需水量一致。2．抽水試驗流量的設(shè)計§4抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023抽水試驗時抽水井的水位和流量是否真正達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)？生產(chǎn)規(guī)范（或規(guī)程）一般是通過規(guī)定的抽水井水位和流量穩(wěn)定后的延續(xù)時間來作保證。（1）抽水試驗的目的僅僅是求參，水位和流量的穩(wěn)定延續(xù)時間要求達(dá)24h；（2）抽水試驗的目的，除求參外，還必須確定出水井的出水能力，則水位和流量的穩(wěn)定延續(xù)時間至少應(yīng)達(dá)到48—72h或者更長；（3）當(dāng)抽水試驗帶有專門的水位觀測孔時，距主孔最遠(yuǎn)的水位觀測孔的水位穩(wěn)定延續(xù)時間應(yīng)不少于2一4h；

3．對水位降深和流量穩(wěn)定后延續(xù)時間的要求§4抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023必須注意：穩(wěn)定延續(xù)時間必須從抽水孔的水位和流量均達(dá)到穩(wěn)定后計算起?！豆┧牡刭|(zhì)勘察規(guī)范》（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB50027-2001）（1）卵石、圓礫和粗砂含水層8h；（2）中砂、細(xì)砂和粉砂含水層16h；（3）基巖含水層（帶）為24h§4抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/20234．水位和流量觀測時間的要求抽水主孔的水位和流量與觀測孔的水位，都應(yīng)同時進(jìn)行觀測，不同步的觀測資料，可能給水文地質(zhì)參數(shù)的計算帶來較大誤差。水位和流量的觀測時間間隔，應(yīng)由密到疏，如開始時5–10min觀測1次，以后則15–30min觀測1次。停抽后還應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)水位的觀測，直到水位的日變幅接近天然狀態(tài)為止?！豆┧牡刭|(zhì)勘察規(guī)范》（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB50027-2001）抽水開始后的第5、10、15、20、25、30min各測一次，以后每隔30min或60min測一次?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023二、非穩(wěn)定流抽水試驗的主要技術(shù)要求非穩(wěn)定流抽水試驗，按泰斯（Theis）井流公式原理，可分為兩種：（1）定流量抽水（水位降深隨時間變化）；（2）定降深抽水（流量隨時間變化）。由于在抽水過程中流量比水位容易固定（因水泵出水量一定），在實際生產(chǎn)中一般多采用定流量的非穩(wěn)定流抽水試驗方法?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/20231．對抽水流量值的選擇要求①對于主要目的在于求得水文地質(zhì)參數(shù)的抽水試驗，選定抽水流量時只需考慮：以該流量抽水到抽水試驗結(jié)束時，抽水井中的水位降深不致超過所使用水泵的吸程；②對于探采結(jié)合的抽水井，可考慮按設(shè)計需水量或至少按設(shè)計需水量的1／3—1／2的強(qiáng)度來確定抽水量；③可參考勘探井洗井時的水位降深和出水量來確定抽水流量。在定流量的非穩(wěn)定流抽水中，水位降深是一個變量，故不必提出一定的要求，而對抽水流量值的確定則是重要的。在確定抽水流量值時，應(yīng)考慮：§4抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/20232．對抽水流量和水位的觀測要求當(dāng)進(jìn)行定流量的非穩(wěn)定流抽水時，要求抽水量從始至終均應(yīng)保持定值，而不只是在參數(shù)計算取值段的流量為定值。①同穩(wěn)定流抽水試驗要求一樣，流量和水位觀測應(yīng)同時進(jìn)行；②觀測的時間間隔應(yīng)比穩(wěn)定流抽水為小，并由密到疏，要求在開泵的頭10–20min內(nèi)盡可能準(zhǔn)確記錄較多的數(shù)據(jù)，一般觀測時間間距（min）為：1、2、2、5、5、5、5、5、10、10、10、10、10、20、20、20、30、30、……；《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB50027-2001）：抽水開始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各觀測一次，以后可每隔30min觀測一次?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023③停抽后恢復(fù)水位的觀測，觀測時間間距，應(yīng)按水位恢復(fù)速度確定，一般為（min）1、3、5、10、15、30、……，直至完全恢復(fù)由于利用恢復(fù)水位資料計算的水文地質(zhì)參數(shù)，常比利用抽水觀測資料求得的可靠，故非穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位觀測工作，更有重要意義?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/20233．抽水試驗延續(xù)時間的要求對非穩(wěn)定流抽水試驗的延續(xù)時間，目前還沒有公認(rèn)的規(guī)定。但可從試驗的目的任務(wù)和參數(shù)計算方法的需要，對抽水延續(xù)時間作出規(guī)定。（1）我國一些水文地質(zhì)學(xué)者，在研究含水層導(dǎo)水系數(shù)（T）隨抽水延續(xù)時間的變化規(guī)律后得出結(jié)論：根據(jù)非穩(wěn)定流抽水初期觀測資料所計算出的不同時段的導(dǎo)水系數(shù)值變化較大；而當(dāng)抽水延續(xù)到24h后所計算的T值與延續(xù)100h后計算的T值之間的相對誤差，絕大多數(shù)情況下均＜5％。故從參數(shù)計算的結(jié)果考慮，以求參為目的的非穩(wěn)定流抽水試驗的延續(xù)時間，一般不必超過24h?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023（2）抽水試驗的延續(xù)時間，有時也需考慮求參方法的要求。例如，當(dāng)試驗層為無界承壓含水層時，常用配線法和直線圖解法求解參數(shù)。前者雖然只要求抽水試驗的前期資料，但后者從簡便計算取值出發(fā)，則要求s－lgt曲線的直線段（即參數(shù)計算取值段）至少能延續(xù)2個以分鐘為單位的對數(shù)周期，故總的抽水延續(xù)時間應(yīng)達(dá)到3個對數(shù)周期，即達(dá)1000min（約17h）。如有多個水位觀測孔，則要求每個觀測孔的水位資料均符合此要求。（3）當(dāng)有越流補(bǔ)給時，如用拐點(diǎn)法計算參數(shù)，抽水至少應(yīng)延續(xù)到能可靠判定拐點(diǎn)（即Smax）為止。（4）當(dāng)抽水試驗?zāi)康闹饕谟诖_定水井的出水量時，試驗延續(xù)時間應(yīng)盡可能長一些，最好能從含水層的枯水期末期開始，一直抽到豐水期到來。（5）當(dāng)抽水試驗?zāi)康闹饕谟谂袛噙吔缧再|(zhì)和位置，如為定水頭補(bǔ)給邊界，抽水試驗應(yīng)延續(xù)到水位進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后的一段時間為止；有隔水邊界時，s–lgt曲線的斜率應(yīng)出現(xiàn)明顯增大段；當(dāng)系無限邊界時，s–lgt曲線應(yīng)在抽水期內(nèi)出現(xiàn)勻速的下降?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023三、大型群孔干擾抽水試驗的主要技術(shù)要求（1）此類型抽水試驗的主要目的在于求得水源地的允許開采量或求礦井在設(shè)計疏干降深條件下的排水量，或?qū)δ骋婚_采量條件下的未來水位降深作出預(yù)報。因此，大型群孔干擾抽水試驗的抽水量，應(yīng)盡可能接近水源地的設(shè)計開采量。當(dāng)設(shè)計開采量很大（如5×104m3以上）或抽水設(shè)備能力有限時，抽水量至少也應(yīng)達(dá)到水源地設(shè)計開采量的1／3以上。（2）對大型群孔干擾抽水試驗水位降深的要求，基本上同對抽水量的要求一樣，即應(yīng)盡可能地接近水源地（或地下疏干工程）設(shè)計的水位降深，一般或至少應(yīng)使群孔抽水水位下降漏斗中心處達(dá)到設(shè)計水位降深的1／3。特別是當(dāng)需要通過抽水時地下水流場分析（查明）某些水文地質(zhì)條件時，更必須有較大的水位降深要求?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023（3）此類型抽水試驗可以是穩(wěn)定流的，也可以是非穩(wěn)定流的。對于供水水文地質(zhì)勘查來說，為獲得水源地的穩(wěn)定出水量，一般多進(jìn)行穩(wěn)定流的開采抽水試驗。此穩(wěn)定出水量，可以通過改變抽水強(qiáng)度直接確定出水源地最大降深時的穩(wěn)定出水量（適用于地下水資源不太豐富的水源地）；也可通過進(jìn)行三次水位降深的穩(wěn)定流抽水試驗，據(jù)流量（Q）一水位降深（s）關(guān)系曲線方程，下推設(shè)計條件下的穩(wěn)定出水量。（4）為提高水源地允許開采量的保證程度，抽水試驗最好在地下水枯水期的后期進(jìn)行；如還需通過抽水試驗求得水源地在豐水期所獲得的補(bǔ)給量，則抽水試驗要求一直延續(xù)到豐水期到來之后的一段時間?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023（5）為了實現(xiàn)大型群孔干擾抽水試驗的各項任務(wù)，其抽水延續(xù)時間往往較長。按地質(zhì)礦產(chǎn)部城鎮(zhèn)及工礦供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范（1986年頒布）的規(guī)定，如進(jìn)行穩(wěn)定流的抽水試驗，要求水位下降漏斗中心水位的穩(wěn)定時間不應(yīng)少于一個月；但根據(jù)試驗任務(wù)的需要，可以更長（如2—3個月或以上）。此外，還須注意的是：①各抽水孔的抽水起、止時間應(yīng)該是相同的；②對抽水過程中水位和出水量的觀測應(yīng)該是同步的；③對停抽后恢復(fù)水位的觀測延續(xù)時間的要求，同一般穩(wěn)定或非穩(wěn)定流抽水試驗?！?抽水試驗的主要技術(shù)要求

6/9/2023抽水試驗設(shè)備主要指抽水設(shè)備。用具包括過濾器、流量計、水位計、水溫計、計時器、通訊用具等。除此，有時還需構(gòu)筑排水設(shè)施。§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023一、抽水設(shè)備（1）水量較大，地下埋藏淺，降深小時可用離心式水泵。（2）埋深或降深大、精度要求高，井徑足夠大時可使用深井泵。（3）精度要求不高，井徑較小，則可選用空氣壓縮機(jī)（風(fēng)泵）。（4）井徑小、埋藏較深、涌水量較小，可采用射流泵。選擇抽水設(shè)備時，應(yīng)考慮吸程、揚(yáng)程、出水量、能否滿足設(shè)計要求；還要考慮孔深、孔徑是否滿足水泵等設(shè)備下入的要求，以及搬遷難易及花費(fèi)大小等?！?抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023當(dāng)前抽水試驗中經(jīng)常使用的有離心泵、深井泵、風(fēng)泵和射流泵等（見下表）。

§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023二、過濾器過濾器是抽水井中能起過濾作用的管狀物。合適的過濾器能防止疏松和破碎的巖石進(jìn)入井中，從而保護(hù)井壁、防止井淤，以及防止井附近地面下沉或塌陷，以保證抽水的正常進(jìn)行。過濾器應(yīng)具有：（1）較大的孔隙度和一定的直徑，以減小過濾器的阻力；（2）足夠的強(qiáng)度，以保證起拔安裝；（3）足夠的抗腐蝕能力，耐用；（4）成本低廉。在井壁完整的基巖孔中抽水，可不安裝過濾器。過濾器主要由過濾骨架和過濾層組成。過濾骨架起支撐作用。有兩種結(jié)構(gòu)：一為帶網(wǎng)眼的管子；二為用鋼筋間隔排列而成的管狀物。管子材料可以是鋼的、鑄鐵的、水泥的或塑料的?？碧街卸嘤娩摴?。其上的孔眼多為圓形及長條形（參看圖4—7）。過濾層起著過濾作用。有分布于骨架外的密集纏絲、帶孔眼的濾網(wǎng)及礫石充填層等幾種。由不同骨架與不同過濾層可組合成各種過濾器。§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023過濾器的分類見下表。

§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023三、測水用具抽水時用的測水用具包括水位計及流量計。水位計：在抽水試驗中，常用的是電測水位計、萬用表水位計，使用時，當(dāng)探頭接融水面時，即可發(fā)出信號，據(jù)此確定水位。其信號可以是光的、聲的或指針擺動。由于探頭直徑小，只需2—3cm的間隙即可測量。測量深度可達(dá)100m。誤差小于1cm，但隨深度增加，其誤差會加大。這類水位計目前應(yīng)用最廣。目前我國正試制并開始使用一些既能讀出瞬時水位，又便于遙控或自記的測水位儀器。對自流水，若水位高出地表不多，可接套管測定水位；否則需安置壓力計測定水位。§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023流量計：目前生產(chǎn)中所用的主要是堰箱，堰箱是前方為三角形或梯形切口的水箱，箱中有2一3個促使水流穩(wěn)定的帶孔隔板（圖4一9）。水自箱后部進(jìn)入，從前方切口流出。適用于100L／s以內(nèi)的流量的測定。還有一種葉輪式孔口瞬時流量計（流速流量計）。它是利用葉輪轉(zhuǎn)速測定管中水的流速，從而換算出流量。葉輪轉(zhuǎn)速由電子儀器讀出。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、操作簡便。但也不能用于空壓機(jī)抽水?！?抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023還有一種葉輪式孔口瞬時流量計（流速流量計）。它是利用葉輪轉(zhuǎn)速測定管中水的流速，從而換算出流量。葉輪轉(zhuǎn)速由電子儀器讀出。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、操作簡便。但也不能用于空壓機(jī)抽水。

§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023§5抽水試驗設(shè)備及用具

6/9/2023在抽水試驗進(jìn)行過程中，需要及時對抽水試驗的基本觀測數(shù)據(jù)––––抽水流量（Q）、水位降深（s）及抽水延續(xù)時間（t）進(jìn)行現(xiàn)場檢查與整理，并繪制出各種規(guī)定的關(guān)系曲線?，F(xiàn)場資料整理的主要目的是：①及時掌握抽水試驗是否按要求正常地進(jìn)行，水位和流量的觀測成果是否有異常。②通過所繪制的各種水位、流量與時間關(guān)系曲線及其與典型關(guān)系曲線的對比，判斷實際抽水曲線是否達(dá)到水文地質(zhì)參數(shù)計算取值的要求，并決定抽水試驗是否需要縮短、延長或終止。③為水文地質(zhì)參數(shù)計算提供可靠的原始資料?！?抽水試驗資料的整理

6/9/2023一、穩(wěn)定流抽水試驗現(xiàn)場資料整理的要求對于穩(wěn)定流抽水試驗，除及時繪制出Q－t和s－t曲線外，尚需繪制出Q－s和q－s關(guān)系曲線（q為單位降深涌水量）（Q、s、q均為穩(wěn)定時段內(nèi)的平均值）。Q－t、s－t曲線可及時幫助我們了解抽水試驗進(jìn)行得是否正常；而Q－s和q－s曲線則可幫助我們了解曲線形態(tài)是否正確地反映了含水層的類型和邊界性質(zhì)，檢驗試驗是否有人為錯誤。圖5－4、圖5－5表示了抽水試驗常見的各種Q－s和q－s曲線類型：§6抽水試驗資料的整理

6/9/2023§6抽水試驗資料的整理

6/9/2023①曲線Ⅰ表示承壓井流（或厚度很大、降深相對較小的潛水井流）；②曲線Ⅱ表示潛水或承壓轉(zhuǎn)無壓的井流（或為三維流、紊流影響下的承壓井流）；③曲線Ⅲ表示從某一降深值起，涌水量隨降深的加大而增加很少；④曲線Ⅳ表示補(bǔ)給衰竭或水流受阻，隨s加大Q反而減少；⑤曲線Ⅴ通常表明試驗有錯誤，但也可能反映在抽水過程中，原來被堵塞的裂隙、巖溶通道被突然疏通等情況的出現(xiàn)?！?抽水試驗資料的整理

6/9/2023二、非穩(wěn)定流抽水試驗現(xiàn)場資料整理的要求對于定流量的非穩(wěn)定流抽水試驗，在抽水試驗過程中主要是編繪出水位降深s和時間t的各類關(guān)系曲線，這些曲線，除用于及時掌握抽水試驗進(jìn)行得是否正常和幫助確定試驗的延續(xù)、終止時間外，主要是為計算水文地質(zhì)參數(shù)服務(wù)的。故須在抽水試驗現(xiàn)場編繪出能滿足所選用參數(shù)計算方法要求的曲線形式。在一般情況下：（1）首先編繪的是s－lgt

或

lgs－lgt

曲線；（2）當(dāng)水位觀測孔較多時，尚需編繪s－lgr或s－lg（t/r2）曲線（式中r為觀測孔至抽水主孔距離）；（3）對于恢復(fù)水位觀測資料，須編繪出s’－lg（1+tp/t’）和s*－lg（t/t’），其中，s’為剩余水位降深；s*為水位回升高度；tp為抽水的持續(xù)時間；t’為停抽后算起的水位恢復(fù)時間；t為從抽水試驗開始至水位恢復(fù)到某一高度的時間?！?抽水試驗資料的整理

6/9/2023§6抽水試驗資料的整理

6/9/2023三、對群孔干擾抽水試驗現(xiàn)場資料整理的要求

除編繪出各抽水孔和觀測孔的s－t（對穩(wěn)定流抽水）、s－lgt或lgs－lgt（對非穩(wěn)定流抽水）曲線和各抽水孔流量、群孔總流量過程曲線外，尚須編繪試驗區(qū)抽水開始前的初始等水位線圖、不同抽水時刻的等水位線圖、不同方向的水位下降漏斗剖面圖及水位恢復(fù)階段的等水位線圖，有時還需編制某一時刻的等降深圖等?！?抽水試驗資料的整理

6/9/2023一、滲水試驗滲水試驗––––是一種在野外現(xiàn)場測定包氣帶上層垂向滲透性的簡易方法。在研究大氣降水、灌溉水、渠水、暫時性表流等對地下水的補(bǔ)給量時，常需進(jìn)行此種試驗。其方法是，在試驗層中開挖一個截面積不大（0.3一0.5m2）的方形或圓形試坑，不斷將水注入坑中，并使坑底的水層厚度保持一定（一般為10cm厚，見圖5—6）。§7其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023當(dāng)單位時間注入水量（即包氣帶巖層的滲透流量）保持穩(wěn)定時，則可根據(jù)達(dá)西滲透定律計算出包氣帶土層的滲透系數(shù)，包氣帶上層的垂向滲透系數(shù)（K），實際上就等于試坑底單位面積上的滲透流量（單位面積注入水量），亦即滲入水在包氣帶土層中的滲透速度（V），。一般要求在試驗現(xiàn)場及時繪制出V隨時間t的過程曲線（圖5—7），其穩(wěn)定后的V值（即圖中的V7）即為包氣帶土層的滲透系數(shù)（K）?！?其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023由于直接從試坑中滲水，未考慮注入水向試坑以外土層中側(cè)向滲入的影響（使?jié)B透斷面加大，單位面積入滲量增加），故所求得的K值常常偏大。為克服此種側(cè)向滲水的影響，目前多采用如圖5一8所示的雙環(huán)(雙套環(huán))滲水試驗裝置，內(nèi)外環(huán)間水體下滲所形成的環(huán)狀水圍幕即可阻止內(nèi)環(huán)水向側(cè)向滲透?！?其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023二、鉆孔注水試驗當(dāng)鉆孔中地下水位埋藏很深或試驗層為透水不含水時，可用注水試驗代替抽水試驗，近似地測定該巖層的滲透系數(shù)。注水試驗形成的流場圖，正好和抽水試驗相反（圖5—9）。抽水試驗是在含水層天然水位以下形成上大、下小的正向疏干漏斗；而注水試驗則是在地下水天然水位以上形成反向的充水漏斗。對于常用的穩(wěn)定流注水試驗，其滲透系數(shù)K的計算公式與抽水井的裘布衣（Dupuit）K值計算公式相似。其不同點(diǎn)僅是注入水的運(yùn)動方向和抽水井中地下水運(yùn)動方向相反，故水力坡度為負(fù)值?！?其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023三、地下水示蹤試驗地下水示蹤試驗––––是指通過鉆孔或地下坑道將某種能指示地下水運(yùn)動途徑的示劑注入含水層中，并借助下游井、孔、泉或坑道進(jìn)行監(jiān)測和取樣分析，來研究地下水和其溶質(zhì)成分運(yùn)移過程的一種試驗方法。進(jìn)行試驗的主要目的是測定水動力彌散系數(shù)，同時亦可確定地下水的流向、流速和運(yùn)動途徑。水動力彌散系數(shù)，是建立地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型和預(yù)測水質(zhì)演變過程的最重要的參數(shù)。下面主要討論有關(guān)測定彌散系數(shù)的問題?！?其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/20231．彌散系數(shù)的基本概念當(dāng)可溶解物質(zhì)進(jìn)入地下水后，便會在分子熱動力作用（又稱分子擴(kuò)散作用）和水動力作用（對流作用）下逐漸地擴(kuò)展，可溶解物質(zhì)的濃度將被逐漸稀釋。水動力彌散系數(shù)便是描述該溶解物質(zhì)濃度稀釋過程的時間、空間變化規(guī)律和描述地下水溶質(zhì)運(yùn)移、進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測的重要參數(shù)。?！?其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023關(guān)于彌散系數(shù)，還須理解兩個重要概念：①由于彌散作用是在分子擴(kuò)散和對流作用下共同形成的，因此彌散系數(shù)（D）（又稱水動力彌散系數(shù)）等于分子擴(kuò)散系數(shù)（D″）與對流彌散系數(shù)（D′）（又稱機(jī)械彌散系數(shù)）之和。在地下水流速較大時，對流彌散系數(shù)是主要的；當(dāng)?shù)叵滤魉佥^小時，分子擴(kuò)散系數(shù)是主要的。②由于彌散是有方向的，因此彌散系數(shù)是指三維空間上的值，即彌散系數(shù)（D）包括地下水流方向上的縱向彌散系數(shù)（DL）、橫向上的橫向彌散系數(shù)（DT）及垂向上的垂向彌散系數(shù)。但在大多數(shù)實際問題中，含水層中的地下水均具有一定的流速，而垂向上的水流運(yùn)動也不十分顯著，故常把分子擴(kuò)散作用與垂向彌散作用忽略不計。因此，通過野外現(xiàn)場測得的，常是以對流彌散作用為主的縱向和橫向彌散系數(shù)。§7其他水文地質(zhì)野外試驗

6/9/2023

2．試驗方法簡介野外示蹤試驗是在沿地下水流向布置的試驗井組中進(jìn)行的。井組由上游的投源井（又稱主井）和下游的監(jiān)測井（接收井或稱取樣并）組成。為保證捕捉到來自投源井的示蹤暈和提高試驗精度，應(yīng)在地下水主流線及其兩側(cè)與主孔不同距離并與主孔同心的圓弧上布置監(jiān)測井。一般布置l—3層，每層布置3口監(jiān)測井（圖5—10）。由于示蹤暈沿地下水流方向的擴(kuò)散范圍常常要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直水流方向的范圍，故主流向兩側(cè)的監(jiān)測井不能距主流線軸太遠(yuǎn)。由主流線上監(jiān)測井、投源井與側(cè)面監(jiān)測井構(gòu)成的夾角，一般<15°（扇角<30°）?！?其