基于实测埋深与开采量的抽水试验参数拟合

李艳刚

(河北省石家庄水文水资源勘测局，河北石家庄050051)

抽水试验是确定含水层参数及了解区域水文地质条件的主要方法。在实际应用中，受现场条件、抽水设备、观测误差及计算方法等的限制，抽水试验的参数计算有一定的误差。笔者结合石家庄市高新区水源地的资料，采用稳定流和非稳定流的方法计算含水层参数，并根据水源地运行后的水位埋深和出水量对参数进行拟合，确定合理的水文地质参数。

1 基本情况

图1 抽水井与观测井位置图

该水源地含水层岩性以砂卵砾石、中粗砂为主，含水层厚度30～60 m。共有6眼水井，1－6号。其所在区域浅层地下水含水层底板埋深85～140m，含水层厚度30～60m。岩层岩性主要为砂卵砾石、中粗砂。由于上部含水层疏干，渗透系数、单位涌水量减小，渗透系数由北部的200～300m/d，过度到南部的20～60 m/d，单位涌水量由大于80 m3/h·m到20～40 m3/h·m。

选取4号井进行抽水试验，4号井成井深度120 m，取水层位40～120 m，含水层厚度34 m，主要含水层岩性为中粗砂、砂卵砾石等，抽水井管径0.30 m，为完整井;观测井位于抽水井东侧38.5m处，成井深度90m，抽水井与观测井位置见图1。抽水井含水层厚34.4 m，单井出水量154.9 m3/h，单位涌水量188.9 m3/h·m。

2 参数计算

2.1 直线图解法

从抽水试验资料分析，抽水孔开始20分钟内主要受到弹性释水影响，故采用承压水非稳定流直线图解法计算，在单对数坐标纸上绘制s－lgt直线，根据以下公式计算参数:

式中:K含水层的渗透系数(m/d);Q抽水井的涌水量(m3/d);M为含水层厚度(m);T为导水系数(m2/d);m直线斜率。

在单对数坐标纸上绘制s－lgt直线，根据以上公式计算参数。

2.2 水位恢复法

观测孔采用水位恢复法，计算公式如下:

在单对数坐标纸上绘制s－lg(t/(t－t0)直线，根据以上公式计算参数。

2.3 潜水稳定流公式

单孔稳定流(4#井)

带1个观测孔(4#井、观测孔)

式中:K含水层的渗透系数，m/d;Q抽水井的涌水量，m3/d;H潜水含水层厚度，m;R单井抽水时的影响半径，m;抽水井孔的半径，m;抽水井内的水位下降值，m;h1与抽水井距离为r1处观测孔(井)中水柱高度(m)。

2.4 计算结果

根据以上两种方法计算结果见表1。

表1 抽水试验参数计算成果表

3 数值法校正

根据抽水试验资料分析可知，这几种计算方法计算的渗透系数范围在54.0～142.6(m/d)之间。同时考虑到抽水井含水层岩性以砂卵砾石、中粗砂为主，根据经验值，其渗透系数K在100～150 m/d之间。为了更好的确定水文地质参数同时进行水源井的影响分析，采用5号井运行记录及区域水位埋深对参数进行拟合。

根据此水源地运行后的第30 d、60 d、90 d、480 d的出水量、水位埋深数据，采用潜水非稳定流参数计算公式，在抽水试验计算的参数范围内，选用不同的渗透系数K值，计算1～4、6号井对5号井的影响降深，同时考虑区域水位降深对水源地的影响，计算5号井的降深值与实测值相比较，用于拟合渗透系数K值。计算公式如下:

式中:h0初始水位埋深(m);SW影响降深(m);H潜水含水层厚度(m);hW抽水孔的动水位(m);K渗透系数(m/d);Qi第i眼井开采量(m3/d);α压力传导系数(m2/d);μ给水度，取5号井含水层平均给水度0.174;t抽水时间(d);ri第i眼井至计算点的距离(m)。

表2 水源地埋深与开采量资料

参数优选实测资料见表2，参数优选计算结果见表3。根据参数拟合确定渗透系数K为130m/d，压力传导系数α为29 855 m2/d，导水系数T为4 420 m2/d。

表3 实测埋深与计算埋深对比表

4 结语

结合水源地抽水试验资料，采用稳定流与非稳定流方法计算了含水层参数;利用实测的水位埋深及出水量对参数进行拟合校正，能很好的避免抽水试验的误差。由计算结果可以看出，采用非稳定流方法计算的参数与最终的结果较接近，计算的含水层参数具有很好的合理性，可以为水源地更改设计提供必要的技术支持。

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