基于實(shí)測(cè)埋深與開采量的抽水試驗(yàn)參數(shù)擬合

李艷剛

(河北省石家莊水文水資源勘測(cè)局，河北石家莊050051)

抽水試驗(yàn)是確定含水層參數(shù)及了解區(qū)域水文地質(zhì)條件的主要方法。在實(shí)際應(yīng)用中，受現(xiàn)場(chǎng)條件、抽水設(shè)備、觀測(cè)誤差及計(jì)算方法等的限制，抽水試驗(yàn)的參數(shù)計(jì)算有一定的誤差。筆者結(jié)合石家莊市高新區(qū)水源地的資料，采用穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流的方法計(jì)算含水層參數(shù)，并根據(jù)水源地運(yùn)行后的水位埋深和出水量對(duì)參數(shù)進(jìn)行擬合，確定合理的水文地質(zhì)參數(shù)。

1 基本情況

圖1 抽水井與觀測(cè)井位置圖

該水源地含水層巖性以砂卵礫石、中粗砂為主，含水層厚度30～60 m。共有6眼水井，1－6號(hào)。其所在區(qū)域淺層地下水含水層底板埋深85～140m，含水層厚度30～60m。巖層巖性主要為砂卵礫石、中粗砂。由于上部含水層疏干，滲透系數(shù)、單位涌水量減小，滲透系數(shù)由北部的200～300m/d，過(guò)度到南部的20～60 m/d，單位涌水量由大于80 m3/h·m到20～40 m3/h·m。

選取4號(hào)井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，4號(hào)井成井深度120 m，取水層位40～120 m，含水層厚度34 m，主要含水層巖性為中粗砂、砂卵礫石等，抽水井管徑0.30 m，為完整井;觀測(cè)井位于抽水井東側(cè)38.5m處，成井深度90m，抽水井與觀測(cè)井位置見(jiàn)圖1。抽水井含水層厚34.4 m，單井出水量154.9 m3/h，單位涌水量188.9 m3/h·m。

2 參數(shù)計(jì)算

2.1 直線圖解法

從抽水試驗(yàn)資料分析，抽水孔開始20分鐘內(nèi)主要受到彈性釋水影響，故采用承壓水非穩(wěn)定流直線圖解法計(jì)算，在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制s－lgt直線，根據(jù)以下公式計(jì)算參數(shù):

式中:K含水層的滲透系數(shù)(m/d);Q抽水井的涌水量(m3/d);M為含水層厚度(m);T為導(dǎo)水系數(shù)(m2/d);m直線斜率。

在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制s－lgt直線，根據(jù)以上公式計(jì)算參數(shù)。

2.2 水位恢復(fù)法

觀測(cè)孔采用水位恢復(fù)法，計(jì)算公式如下:

在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制s－lg(t/(t－t0)直線，根據(jù)以上公式計(jì)算參數(shù)。

2.3 潛水穩(wěn)定流公式

單孔穩(wěn)定流(4#井)

帶1個(gè)觀測(cè)孔(4#井、觀測(cè)孔)

式中:K含水層的滲透系數(shù)，m/d;Q抽水井的涌水量，m3/d;H潛水含水層厚度，m;R單井抽水時(shí)的影響半徑，m;抽水井孔的半徑，m;抽水井內(nèi)的水位下降值，m;h1與抽水井距離為r1處觀測(cè)孔(井)中水柱高度(m)。

2.4 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上兩種方法計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 抽水試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算成果表

3 數(shù)值法校正

根據(jù)抽水試驗(yàn)資料分析可知，這幾種計(jì)算方法計(jì)算的滲透系數(shù)范圍在54.0～142.6(m/d)之間。同時(shí)考慮到抽水井含水層巖性以砂卵礫石、中粗砂為主，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，其滲透系數(shù)K在100～150 m/d之間。為了更好的確定水文地質(zhì)參數(shù)同時(shí)進(jìn)行水源井的影響分析，采用5號(hào)井運(yùn)行記錄及區(qū)域水位埋深對(duì)參數(shù)進(jìn)行擬合。

根據(jù)此水源地運(yùn)行后的第30 d、60 d、90 d、480 d的出水量、水位埋深數(shù)據(jù)，采用潛水非穩(wěn)定流參數(shù)計(jì)算公式，在抽水試驗(yàn)計(jì)算的參數(shù)范圍內(nèi)，選用不同的滲透系數(shù)K值，計(jì)算1～4、6號(hào)井對(duì)5號(hào)井的影響降深，同時(shí)考慮區(qū)域水位降深對(duì)水源地的影響，計(jì)算5號(hào)井的降深值與實(shí)測(cè)值相比較，用于擬合滲透系數(shù)K值。計(jì)算公式如下:

式中:h0初始水位埋深(m);SW影響降深(m);H潛水含水層厚度(m);hW抽水孔的動(dòng)水位(m);K滲透系數(shù)(m/d);Qi第i眼井開采量(m3/d);α壓力傳導(dǎo)系數(shù)(m2/d);μ給水度，取5號(hào)井含水層平均給水度0.174;t抽水時(shí)間(d);ri第i眼井至計(jì)算點(diǎn)的距離(m)。

表2 水源地埋深與開采量資料

參數(shù)優(yōu)選實(shí)測(cè)資料見(jiàn)表2，參數(shù)優(yōu)選計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)參數(shù)擬合確定滲透系數(shù)K為130m/d，壓力傳導(dǎo)系數(shù)α為29 855 m2/d，導(dǎo)水系數(shù)T為4 420 m2/d。

表3 實(shí)測(cè)埋深與計(jì)算埋深對(duì)比表

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合水源地抽水試驗(yàn)資料，采用穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流方法計(jì)算了含水層參數(shù);利用實(shí)測(cè)的水位埋深及出水量對(duì)參數(shù)進(jìn)行擬合校正，能很好的避免抽水試驗(yàn)的誤差。由計(jì)算結(jié)果可以看出，采用非穩(wěn)定流方法計(jì)算的參數(shù)與最終的結(jié)果較接近，計(jì)算的含水層參數(shù)具有很好的合理性，可以為水源地更改設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)支持。

［1］水利部水資源管理中心.SL/Z322－2005建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則(試行)［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.

［2］石家莊市水利局.石家莊市水資源綜合規(guī)劃(2006－2020年).石家莊:石家莊市水利局，2008年.

［3］葉水庭，施鑫源.地下水水文學(xué).河海大學(xué)出版社，1990.6.

［4］王大純等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ).地質(zhì)出版社，2002.

［5］供水水文地質(zhì)手冊(cè)編寫組.供水水文地質(zhì)手冊(cè).地質(zhì)出版社，1983.

［6］任鴻飛，曾文青，王小渙.穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流方法計(jì)算含水層滲透系數(shù)實(shí)例與分析［J］.地下水.2009.5，31(3):31－35.

［7］于傳寧，宗先國(guó)，張利紅，劉向東.利用抽水試驗(yàn)確定水文地質(zhì)參數(shù)［J］.地下水.2006.2，28(1):44 －46.?