基于抽水試驗的滲透系數計算方法對比與研究

朱保坤++茍聯盟++柴永進++張建濤

摘 要：以無錫梅梁湖湖區抽水試驗為例，對幾種常用滲透系數計算方法進行初步的比較和分析。傳統的穩定流公式法計算方法簡單，但需對結構進行簡化處理，計算結果誤差較大；非穩定流配線法計算嚴謹，準確性高，但通常需借助計算機程序幫助，過程較復雜，對試驗數據及其準確性要求較高。

關鍵詞：抽水試驗；穩定流；非穩定流

中圖分類號：P641.73 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0071-02

1 概述

根據現場抽水試驗資料確定含水層滲透系數是查明水文地質工作中經常采用的有效方法之一[1]。用抽水試驗數據分析水文地質參數的方法已經比較成熟，早在1863年J.Dupuit就提出了完整井穩定流的Dupuit公式，1970年W.C.Walton提出了承壓含水層完整井有越流、無邊界影響時的井流公式，此外還有Theis公式、Copper-Jacob法、Boulton模型及Hantush Jacob法等[2]。不同的計算方法各有優缺點及適用條件，并且存在計算誤差，本文采用穩定流公式法、非穩定流配線法及水位恢復法計算滲透系數。

2 抽水試驗簡介

本次抽水試驗項目位于無錫梅梁湖湖區。試驗設置1個抽水孔，2個觀測孔，2個觀測孔在抽水孔的一側，呈直線排列，距離抽水孔分別為5m、15m。承壓含水層厚度約7m，含水層土性為稍密狀粉土，上下均有厚層隔水層。

3 滲透系數計算

3.1 穩定流公式法

由于場地條件限制，本次試驗無法觀測抽水孔井外地下水位，無法消除水躍值對參數計算的影響，故采用兩個觀測孔觀測數據計算，公式如下：

式中：K為滲透系數（m/d）；Q為抽水孔涌水量（m3/d）；m為含水層厚度（m）；S1為1號觀測孔水位下降值（m）；S2為2號觀測孔水位下降值（m）；r1為1號觀測孔到抽水孔距離（m）；r2為2號觀測孔到抽水孔距離（m）。

3.2 Theis配線法

在雙對數坐標系下分別繪制W（u）-1/u標準曲線和S-t/r2實測曲線，將實測曲線置于標準曲線上，在保持對應坐標軸彼此平行的條件下相對平移，直至兩條曲線重合為止，任取一匹配點，記錄匹配點的對應坐標值：W（u），1/u，S，t/r2代入式計算參數。

式中，W（u）為井函數；r為觀測孔至抽水孔的距離（m）；M為含水層厚度（m）；Q為涌水量（m3/d）；S為觀測孔降深（m）；t為觀測時間（d）；K為滲透系數（m/d）；Ss為釋水系數。

3.3 水位恢復法

停止抽水前，水位已穩定，采用下式計算：

式中：K為滲透系數（m/d）；Q為涌水量（m3/d）；r為觀測孔到抽水孔距離（m）；B為越流參數；mi為s～lg（1+tk/tT）曲線上拐點的斜率。

拐點處的斜率，應根據抽水孔或觀測孔中的穩定最大降深值的1/2確定曲線的拐點位置及拐點處的水位下降值，再

從函數表中查出相應的r/B，然后確定越流參數B。

4 結論與建議

（1）穩定流公式法通過簡化處理，使用較簡單，但對復雜水文地質條件下的計算并不適用[3]。（2）非穩定流配線法對抽水試驗的觀測數據和數據準確性要求高，匹配過程通常需借用計算機程序實現。優點在于本方法較嚴謹，計算較準確。（3）在確定滲透系數時，應對比多種方法計算結果，分析各自的優缺點，同時結合實際的水文地質條件，方能確定合適的參數。

參考文獻：

[1]周志芳，湯瑞涼，汪斌.基于抽水試驗資料確定含水層水文地質參數[J].河海大學學報，1999（3）：5-8.

[2]趙琳琳，肖長來，陳昌亮，等.基于抽水試驗的多種方法確定水文地質參數[J].地下空間與工程學報，2015（2）：306-309.

[3]聶慶林，高廣東，軒華山，等.抽水試驗確定承壓含水層參數方法探討[J].水文地質工程地質，2009（4）：37-40.

[4]鄭小林.利用抽壓水確定水文地質參數的野外試驗研究[J].科技創新與應用，2014（13）：1-2.endprint