水文地质工作者抽水试验技术操作规程.pdf
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1、第四章抽水试验 抽水试验是确定含水层参数,了解水文地质条件的主要方法。采用主孔抽水、 带有多个 观测孔的群孔抽水试验,包括非稳定流和稳定流抽水实验,要求观测抽水期间和水位恢复期 间的水位、流量、水温、气温等内容。要求了解试验基地及其所在地区的水文气象、地质地 貌及水文地质条件,了解并掌握抽水试验的目的意义、工作程序、现场记录的主要内容、数 据采集与处理方法,掌握相关资料的整理、编录方法和要求,了解对抽水试验工作质量进行 评价的一般原则, 能够利用学过的理论及方法进行水文地质参数计算,并对参数的合理性和 精确性进行分析和检验。 4.1基本要求 掌握抽水试验的目的、分类、方法及抽水试验准备工作。
2、4.1.1 抽水试验的目的 (1) 确定含水层及越流层的水文地质参数:渗透系数K、导水系数 T、给水度、弹性释 水系数、导压系数a、弱透水层渗透系数K、越流系数b、越流因素B、影响半径R 等。 (2) 通过测定井孔涌水量及其与水位下降(降深)之间的关系,分析确定含水层的富水 程度、评价井孔的出水能力。 (3) 为取水工程设计提供所需的水文地质数据,如影响半径、 单井出水量、 单位出水量、 井间干扰出水量、干扰系数等,依据降深和流量选择适宜的水泵型号。 (4) 确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度;直接评价水源地的可开采 量。 (5) 查明某些手段难以查明的水文地质条件,如确定各含水
3、层间以及与地表水之间的水 力联系、边界的性质及简单边界的位置、地下水补给通道、强径流带位置等。 4.1.2 抽水试验分类 抽水试验主要分为单孔抽水、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水。 (1)单孔抽水试验:仅在一个试验孔中抽水,用以确定涌水量与水位降深的关系,概 略取得含水层渗透系数。 (2)多孔抽水试验:在一个主孔内抽水,在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。 通过多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界 条件等。 (3)群孔干扰抽水试验:在影响半径范围内,两个或两个以上钻孔中同时进行的抽水 试验;通过干扰抽水试验确定水位下降与总涌水量的关系,从而预测一
4、定降深下的开采量或 一定开采定额下的水位降深值,同时为确定合理的布井方案提供依据。 (4)试验性开采抽水试验:是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。一般在地下水天 然补给量不很充沛或补给量不易查清,或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料的 水源地, 为充分暴露水文地质问题,宜进行试验性开采抽水试验,并用钻孔实际出水量作为 评价地下水可开采量的依据。 4.1.3 抽水试验的方法 单孔抽水试验采用稳定流抽水试验方法,多孔抽水、 群孔干扰抽水和试验性开采抽水试 验一般采用非稳定流抽水试验方法。在特殊条件下也可采用变流量(阶梯流量或连续降低抽 水流量 )抽水试验方法。 抽水试验孔宜采用完整井(巨厚
5、含水层可采用非完整井)。观测孔深应 尽量与抽水孔一致。 4.1.4 抽水试验准备工作 (1) 除单孔抽水试验外,均应编制抽水试验设计任务书; (2) 测量抽水孔及观测孔深度,如发现沉淀管内有沉砂应清洗干净; (3) 做一次最大降深的试验性抽水,作为选择和分配抽水试验水位降深值的依据; (4) 在正式抽水前数日对所有的抽水孔和观测孔及其附近有关水点进行水位统测,编制 抽水试验前初始水位等水位线图,如果地下水位日变化很大时,还应取得典型地段抽水前的 日水位动态曲线; (5) 为防止抽出水的回渗,在预计抽水影响范围内的排水沟必须采取防渗措施。当表层 有 3 m 以上的粘土或亚粘土时,一般可直接挖沟排
6、水。 (6) 需要对多层含水层地下水进行分层评价时,应分层进行抽水试验,或用井中流速、 流量仪解决分层抽水问题。 抽水试验工作量要求见表4-1。 表 4-1 抽水试验工作量一览表 勘察阶段试验类别孔隙水岩溶水裂隙水 初 步 勘 察 阶 段 单孔抽水 抽水钻孔占控制性勘探孔(不 包括观测孔 )数的百分比 /% 60 凡具有供水价值和对参数计 算有意义的钻孔均应抽水 稳定时间 /h 824 多孔抽水 抽水孔组数每个有供水价值的参数区至少1 组 最短延续时间 /d 7 10 详 细 勘 察 阶 段 群孔干 扰抽水 抽水孔组数1 总抽水量占提交可开采量的 百分比 /% 30 50 最短延续时间 /d
7、10 15 试验性开 采抽水 抽水孔组数1* 1 总出水量接近需水量 最短延续时间 /d 30 (枯水期进行 ) *凡作了群孔干扰抽水试验的水源地,可不作试验性开采抽水试验。 4.2 抽水试验孔布置要求 4.2.1 抽水孔的布置要求 抽水孔的布置应符合下列要求: (1) 对勘察区水文地质条件具有控制意义的典型地段,应布置单孔抽水试验孔,根据单 孔抽水试验资料计算的水文地质参数编制参数分区图; (2) 多孔抽水试验孔组,一般参照导水系数分区图,并结合水文地质条件布置,每个有 供水意义的参数区至少布置一组,其抽水试验资料所求参数可作为该区计算参数(不用平均 参数 ); (3) 群孔干扰抽水试验和试
8、验性开采抽水试验应在拟建水源地范围内,选择有代表性的 典型地段,并结合开采生产井布置。 4.2.2 观测孔的布置要求 观测孔的布置应符合下列要求: (1) 为了计算水文地质参数,在抽水孔的一侧宜垂直地下水的流向布置23 个观测孔。 (2) 为了测定含水层不同方向的非均质性或确定抽水影响半径,可以根据含水层的不同 情况, 以抽水孔为中心布置14 条观测线; 如有两条观测线,一条垂直地下水流向,另一条 宜平行地下水流向。 (3) 群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验应在抽水孔组中心布置一个观测孔;为查 明相邻已采水源地的影响,应在连接两个开采中心方向布置观测孔。为确定水位下降漏斗形 态和补给 (或
9、隔水 )边界,应在边界和外围一定范围内布设一定数量的观测孔。 (4) 多孔抽水孔组的第一个观测孔应尽量避开三维流的影响,相邻两观测孔的水位下降 值相差不小于0.1m,最远观测孔的下降值不宜小于0.2m,各观测孔应在对数数轴上呈均匀 分布。 (5) 在半承压水含水层进行抽水试验时,宜在观测孔附近覆盖层(半透水层或弱含水层) 中布置副观测孔。 (6) 在进行试验性开采抽水试验时,应在水位下降漏斗范围内的重要建筑物附近增设工 程地质、环境地质观测点。 4.3 稳定流抽水试验要求 4.3.1 水位降深 稳定流抽水试验一般进行三次水位降深,最大降深值应按抽水设备能力确定。水位降深 顺序,基岩含水层一般宜
10、先大后小,松散含水层宜按先小后大逐次进行。 4.3.2 涌水量及水位变化 在稳定延续时间内,涌水量和动水位与时间关系曲线在一定范围内波动,而且没有持续 上升或下降的趋势。当水位降深小于10m,用压风机抽水时,抽水孔水位波动值不得超过 1020cm;用离心泵、深井泵等抽水时,水位波动值不超过5cm。一般不应超过平均水位降 深值的 1,涌水量波动值不能超过平均流量的3。 注意: 当有观测孔时,应以最远观测孔的动水位判定; 应考虑自然水位影响; 在滨海地区应考虑潮汐对动水位的影响。 4.3.3 观测频率及精度要求 (1) 水位观测时间一般在抽水开始后第1、3、 5、10、20、30、45、 60、7
11、5、90min 进 行观测,以后每隔 30min 观测一次,稳定后可延至1h观测一次。水位读数应准确到厘米 (cm) ; (2) 涌水量观测应与水位观测同步进行;当采用堰箱或孔板流量计时,读数应准确到毫 米( mm) ; 注意:为保证测量精度要求,可根据流量大小, 选用不同规格的堰箱。当流量小于10L/s 时,堰箱断面面积应大于25dm 2(即 0.5 0.5m);流量为1050L/s 时,堰箱断面面积应大于 100dm 2(即 1 1m);流量为 50100L/s 时,堰箱断面面积应大于200dm 2 (即 1 2m)。 (3) 水温、气温宜2 4h 观测一次,读数应准确到0.5,观测时间应
12、与水位观测时间 相对应。 4.3.4 恢复水位观测要求 停泵后应立即观测恢复水位,观测时间间隔与抽水试验要求基本相同。若连续3h 水位 不变,或水位呈单向变化,连续4h 内每小时水位变化不超过1cm,或者水位升降与自然水 位变化相一致时,即可停止观测。 试验结束后应测量孔深,确定过滤器掩埋部分长度。淤砂部位应在过滤器有效长度以下, 否则,试验应重新进行。 4.4非稳定流抽水试验要求 4.4.1 钻孔涌水量 钻孔涌水量应保持常量,其变化幅度不大于3。 4.4.2 抽水延续时间 抽水延续时间除满足表4-1 的要求外,并可结合最远观测孔水位下降与时间关系曲线 S(或h 2 )-lgt来确定。 (1)
13、 当 S(或h 2)-lgt 曲线至拐点后出现平缓段,并可以推出最大水位降深时,抽水方可 结束; 注意:在承压含水层中抽水,采用S-lg t 曲线,在潜水含水层中抽水采用h2-lgt 曲线。 h 2 是指潜水含水层在自然情况下的厚度H 和抽水试验时的厚度h 的平方差,即 h2 H 2-h2。 (2) 当 S(或h 2)-lgt 曲线没有拐点或出现几个拐点, 则延续时间宜根据试验的目的确定。 4.4.3 观测频率及精度要求 观测频率及精度应符合下列要求: (1) 水位观测宜按第0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、10、12、15、20、 25、 30、40、50、 6
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