抽水试验条件下渗流场分布规律观测试验报告

1、抽水试验条件下渗流场分布规律观测试验报告目录1、试模型 22、承压完整井稳定流抽（注）水试 32.1 承压完整井的Dupuit 公式 32.2 承压完整井的Thiem 公式 43、承压完整井非稳定流抽（注）水试 53.1 Jacob直线图解法 53.2 水位恢复法 74、结论 81、试验模型本试验模型为半圆柱形，半径 R=2m,圆心处布置有半径rw=4cm的抽水孔, 接触抽水孔的位置布置了一半径为25cm的薄壁层，内部为80cm厚的承压含 水层。观测系统主要由主孔S0,距主孔分别为0.05m、0.10m、0.15m、0.25m、 0.50m、1.00m、1.50m和2.00m的观测孔 S1-S

2、8,以及距主孔分别为 0.05m、 0.10m、0.15m、0.20m、0.25m、0.50m、1.00m、1.50m 和 2.00m 的测压孑L C1-C9 组成，观测孔及测压孔的具体分布图见图一。观测孔处布置有传感器探头， 可以实时监测该处的水头大小以及温度变化，每十秒记录一个数据并保存到 探头中，通过电脑连接可导出数据表格。测压孔半径为 1cm,垂直于可视剖 面沿径向排布。本次实验现场读取的数据为测压管数据，计算时以传感器探 头采集的S0-S8的观测孔数据为准，其中观测孔S5数据缺失。图一血头放置处.A% 房脚壁乂内情出心或s*G*或；51. 口或&G哽出主 n图二2、承压完整井

3、稳定流抽（注）水试验2.1 承压完整井的Dupuit 公式（1）根据抽水孔计算含水层渗透系数已知含水层厚度M=80cm ;影响半径取R=2m;井的半径w=4cm;而由观测主 孔&达到稳定流时的降深数据可得： 抽水井降深sw=%-hw=23.75cm （稳定时取 均值）同时，通过S0稳定时的出水量记录可得流量 Q=2X 133.5=267.0mL/s;将上述数据代入Dupuit公式Q=2.73 萼1y可解得：含水层渗透系数小$267刈口吕竽2.73X® X23J58.85 X 10-2 cm/ &(2)根据观测孔计算含水层渗透系数取S3观测孔数据，经试验得到两孔降深分别

4、为S3=10.02cm,且已知3=0.15m;由上（1）可知：Q=267.0mL/s, M=80cm,抽水井降深 Sw=23.75cm, 井的半径rw=4cm。H-Hw = s-s = -n- 代入Theim公式：%可得： 2A701写23.75 70.02= 2jtK¥0O 0.04 由上式可解得K=5.11 x 10-2cm/so2.2 承压完整井的 Thiem 公式(1)根据两个观测孔计算含水层渗透系数取&和S3观测孔数据，经试验得到两孔降深分别为S1=16.61cm,S3=10.02cm且已知1=0.05m,r3=0.15m;由上可知：Q=267.0mL/s, M=8

5、0cm ;t, H2 Hi = s1 s2 =代入Theim公式：122如 ，可得：267 o ”16-61 -10.02= In 吃2布 1800.0S由上式可解得K=8.86X 10-2cm/s。（2）计算抽（注）水影响半径取&和S3观测孔数据，经试验得到两孔降深分别为si=16.61cm,S3=10.02cm且已知 ri=0.05m,r3=0.15m;I n 防1口目门-仃蜴门 16.61>logl5-10.02xlog 510g n =&fi-/16,61-10.02故对影响半径有，由上式可解得影响半径R=79.72cm。3、承压完整并非稳定流抽（注）水试验3.1

6、 Jacob直线图解法（1）根据抽水孔计算含水层渗透系数Theis公式在允许相对误差之内可以近似的写成 Jacob公式，在承压含水层 中进行抽水试验时，可利用Jacob直线图解法求得水文地质参数。Jacob公式以单个观测孔为研究对象时，可利用s-lgt直线的斜率求导水系数T,其中T=KM ,由此可求出渗透系数；再利用该直线在零降深线上的截距t0值或在零时间线上的截距S0值求贮水系数w *。变形公式：s 的一lnt 工一由亨（y=kx+b）4 KM 4 KM 2r式中斜率为：点M；截距为：iMln225KM选取抽水主孔&数据进行计算时，直线斜率和截距的大小见图三，代入上 式中即可算出渗透

7、系数K。主孔直线图解法图三由上可知： 一Q=4.93624 KM求得渗透系数K=5.38X 10-2cm/s。(2)根据观测孔计算含水层渗透系数选取观测孔Si数据进行计算时，直线斜率和截距的大小见图四，代入上式 中即可算出渗透系数K。观测孔、直线图解法图四由上可知：_Q_ =3.4956 4 KM求得渗透系数K=7.60X 10-2cm/s 3.2水位恢复法(1)根据抽水孔计算含水层渗透系数如不考虑水头惯性滞后动态，水井以流量 Q持续抽水tp时间后稳定，在某时刻开始停止抽水，停止抽水时间t'与水位回升值s*,两者可用Theis公式计算，可写成：s*式中斜率为:Q ln t tpQ ln

8、 2.25KM tp4 KM t 4 KMr2 *j截距为：qn等她4 KM4 KM r2选取抽水主孔So数据进行计算时，直线斜率和截距的大小见图四，代入上式中即可算出渗透系数K图四由上可知：Q=-6.9744 KM求得渗透系数K=3.81 乂 10-2cm/s2) 根据观测孔计算含水层渗透系数由于本次实验所得的观测孔水位恢复数据变化太快，基本无法进行处理计算，故使用水位恢复法计算时只根据抽水孔进行计算。4、结论本次抽水试验的目的为通过承压完整井稳定流抽水试验过程中的非稳定流及稳定流阶段计算含水层渗透系数 K和抽水影响半径R,计算流量时需要乘以 2 倍，因为抽水孔只有一半。由于试验装置溢水口设

9、置尚有一定缺陷，导致溢水口出水速度略慢于注水速度，使得整个试验阶段没有出现明显的稳定阶段，在抽水孔及观测孔降深达到最大后水位均开始缓慢上升，因此本试验在数据处理时以降深最大点近似代替稳定流的水位高度，从而计算稳定流情况下的渗透系数及影响半径。利用承压完整井的Dupuit 公式计算渗透系数时，根据实测数据显示距抽水孔最远的观测孔依然有较小的降深，因此直接以模型半径近似代替该情况下的影响半径，即取R=2m 进行计算。计算结果为根据抽水孔S0 计算含水层渗透系数为K = 8.85Xl0-2cm/s；根据观测孔0计算含水层渗透系数为 K = 5.11 x 10-2cm/s；利用承压完整井的Thiem 公式计算渗透系数时，任意选取两观测孔数据进行计算，本小组选取的观测孔为 Si和S3。计算结果根据两个观测孔计算含水 层渗透系数为K = 8.86X 10-2cm/s；抽水影响半径为R=79.72cm。利用Jacob 直线图解法计算渗透系数时，可分别根据抽水孔及观测孔计算含水层渗透系数，本小组用抽水孔