抽水试验及其数据处理若干问题浅析

■李静陈尧尧

（1湖北省地质环境总站 湖北武汉430000；2湖北省地质局水文地质工程地质大队 湖北荆州434020）

抽水试验及其数据处理若干问题浅析

■李静1陈尧尧2

（1湖北省地质环境总站 湖北武汉430000；2湖北省地质局水文地质工程地质大队 湖北荆州434020）

抽水试验是正确地获得水文地质参数极为重要的手段。工作中一般采用单孔、多孔、群孔抽水试验资料来求解水文地质参数。但在实际工作中，受客观条件限制，多采用单孔抽水试验来求解水文地质参数。

抽水试验分类试验数据处理

先进的水文地质勘探技术，是保证地下水资源合理开发利用的前提。抽水试验作为水文地质工作中一项极其重要的手段，具有十分重要的作用。笔者根据多年工作经验，将水文地质勘查中抽水试验及其数据处理的若干问题进行了浅析，分述如下：

1　抽水试验的目的及分类

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μ、弹性释水系数μe、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。

1.2抽水试验分类

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。

2　对稳定流和非稳定流试验的简单剖析

地下水向垂直集水构筑物运动的公式主要有两个：一个是稳定流的裘布依公式；一个是非稳定流的泰斯公式。

稳定流的裘布依公式主要是假定在长期抽水过程中水位一直保持稳定，流入井的地下水从圆柱形的侧面源源不断地得到补给。即像在圆形孤岛中抽水一样，水从圆形孤岛周围得到补给。我们知道这种假定在地下水系统是罕见的。

泰斯公式把地下水运动的稳定流推广到普遍的非稳定流运动状态，为地下水动力学的研究提供了新的途径。可泰斯公式也是在一定的假设条件下建立的，也必然有它的不足之处。但它的优点是基本反映了地下水呈非稳定运动的客观规律，因为自然界地下水处于非稳定运动是绝对的、普遍的；处于稳定状态是相对的、局部的。公式中还考虑了时间因素，而地下水的各类运动要素又是随着时间变化的。因此，利用泰斯公式计算参数是比较接近实际的。

3　计算公式的选择问题

在非稳定流抽水试验中，利用单井试验资料计算水文地质参数有：直线图解法、标准曲线配线法、恢复水位法等多种方法。但在大降深长时间抽水时，井周围将产生地下水运动的三维流区，而单井试验观测资料恰在三维流区的汇点，必将产生三维流影响的水头损失，如试验采用三次降深时，可用三次试验资料对水跃值（井损值）进行修正。可是非稳定流试验一般只做一次降深，无法对井损值修正。因此，不加分析直接利用上述公式计算，势必产生误差。为了避免水头损失对计算结果的影响，就必须选择合理的计算公式和方法。我们对以上三种方法进行简单分析：直线图解法和配线法均是利用抽水实时水位和末水位，而两者都是带有井损值的，因此，不加修正直接计算结果是有误差的；水位恢复法，利用的是抽水结束以后水位变化资料，基本避开了抽水时产生的三维流对水位变化的影响。当然，在水位恢复的最初阶段，也存在着井损值的恢复过程，我们设井损值为△H，井径为rw，为克服井损值需要填满的溶积为V=πrw2△H。

4　稳定流抽水试验中对Q～S曲线的重新认识

教科书中把稳定流抽水试验Q～S曲线分为五种类型，其主要作用是判别含水层的水力特征，即是承压水还是潜水；检验抽水试验成果的正确性。习惯认为：当Q～S曲线呈直线时为承压水；呈曲线时为潜水、水量不足、洗孔不彻底或抽水有误，这种观点是不切实际的。在我们生产实践中，有很多承压水Q～S曲线是曲线型的，直线型只是无水头损失的一种。然而，当实际抽水没有达到预期效果时，为了使Q～S曲线和教科书上吻合，往往人为调节Sw和Q值，以期符合某一标准，这种做法是错误的，直接影响了参数计算的精度，也将使资源评价差之毫厘谬以千里。

5　井损值（水跃值）问题

裘布依公式没有考虑水跃值问题，公式中的h实际是井壁外的水位，而直接测得的水位却是比h低一个△h的井中水位。当降深较小、含水层较厚且裸眼成井时水跃值较小，井内、外水位基本一致，水跃值可忽略不计。当大降深抽水时，井孔成为强紊流汇点，水跃值存在，利用裘布依公式作抽水井的水头表达式，进行其它参数计算时就有误差了。在许多计算实例中，紊流水位降可比层流水位降大1—3倍，尤其在强渗透岩层中抽水，由于、下滤水管等原因，紊流阻力更大。因此利用主孔测得的降深值进行计算参数时，必须对实测值进行修正。

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P5[文献码]B

1000-405X（2016）-2-183-1