第4章水文地质试验-课件.ppt

1、第四章第四章 水文地质试验水文地质试验黄河小浪底水利枢纽工程黄河小浪底水利枢纽工程大坝典型断面坝体结构预应力锚索和钢纤维喷混凝土技术预应力锚索和钢纤维喷混凝土技术发电厂房施工中的施工中的1 1号、号、2 2号消力塘号消力塘大型综合消能水垫塘大型综合消能水垫塘调水调沙大坝渗流控制大坝渗流控制地上悬河问题山东齐河山东齐河4 4、地上悬河、地上悬河黄河下游滩面黄河下游滩面比新乡市地面高出比新乡市地面高出2020米，米，比开封市地面高出比开封市地面高出1313米，米，比济南市地面高出比济南市地面高出5 5米。米。渗漏问题坝肩绕流问题内容第一节 抽水试验的目的和任务第一节 抽水试验的目的和任务第一节 抽

2、水试验的目的和任务 第一节 抽水试验的目的和任务 第一节 抽水试验的目的和任务 第一节 抽水试验的目的和任务 第一节 抽水试验的目的和任务 分类 区域性及专门性地下水资源调查的初始阶段区域性及专门性地下水资源调查的初始阶段 获取含水层具代表性的水文地质参数和富水性指标（如钻孔获取含水层具代表性的水文地质参数和富水性指标（如钻孔的单位涌水量或某一降深条件下的涌水量），一般选用单孔的单位涌水量或某一降深条件下的涌水量），一般选用单孔抽水试验即可。抽水试验即可。当只需取得含水层渗透系数和涌水量时，一般多选用稳定流当只需取得含水层渗透系数和涌水量时，一般多选用稳定流抽水试验；抽水试验；当需要获得渗透系

3、数、导水系数、释水系数及越流系数等更当需要获得渗透系数、导水系数、释水系数及越流系数等更多的水文地质参数时，则须选用非稳定流的抽水试验方法。多的水文地质参数时，则须选用非稳定流的抽水试验方法。专门性地下水资源调查的详勘阶段专门性地下水资源调查的详勘阶段 为获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数（如影响半径、为获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数（如影响半径、井间干扰系数等）和水源地允许开采量（或矿区排水量）时，井间干扰系数等）和水源地允许开采量（或矿区排水量）时，则须选用多孔干扰抽水试验。则须选用多孔干扰抽水试验。当设计开采量（或排水量）远小于地下水补给量时，可选用当设计开采量（或排水量）远

4、小于地下水补给量时，可选用稳定流的抽水试验方法；稳定流的抽水试验方法；当设计开采量（或排水量）大于地下水补给量时，则选用非当设计开采量（或排水量）大于地下水补给量时，则选用非稳定流的抽水试验方法。稳定流的抽水试验方法。第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 一、主孔布置要求一、主孔布置要求 为求取水文地质参数的抽水孔，一般应远离含水层的透水、隔水边界，布置在含水层的导水及储水性质、补给条件、厚度和岩性条件等有代表性的地方；第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 一、主孔布置要求一、主孔布置要求 对于探采结合的抽水井，要求布置在含水层（带）富水性较好或计划布置生产水井的位置上，以便为将来生产孔的设计提供可靠

5、信息；第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 一、主孔布置要求一、主孔布置要求 欲查明含水层边界性质、边界补给量的抽水孔，应布置在靠近边界的地方，以便观测到边界两侧明显的水位差异或查明两侧的水力联系程度。第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 一般不必开凿专门的水位观测孔，但为提高所求参数的一般不必开凿专门的水位观测孔，但为提高所求参数的精度和了解抽水流场特征，应尽量用更多已有的水井作为试精度和了解抽水流场特征，应尽量用更多已有的水井作为试验的水位观测孔。当已有观测孔不能满足要求时，则需开凿验的水位观测孔。当已有观测孔不能满足要求时，则需开凿专门水位观测孔。专门水位观测孔

6、。第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 均质各向同性的含水层水水力力坡坡度度较较小小的的水水力力坡坡度度较较大大的的非均质各向异性的含水层 均质各向异性的含水层应沿着不同储、导水性质的方均质各向异性的含水层应沿着不同储、导水性质的方向布置，以分别取得不同方向的水文地质参数。向布置，以分别取得不同方向的水文地质参数。第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 u 对观测线上观测孔数目的布置要求。观测孔数目：只为求参数，1个即可；为提高参数的精度则需2个以上，如欲绘制漏斗剖面，则需2-3个。第三节 抽水孔和观测

7、孔的布置要求 观测孔距主孔距离：愈近主孔距离应愈小，愈远离主孔距离应愈大；第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 观测孔距主孔距离：为避开抽水孔三维流的影响，第一个观测孔距主孔的距离一般应约等于含水层的厚度（至少应大于10m)；最远的观测孔，要求观测到的水位降深应大于20cm；相邻观测孔距离，亦应保证两孔的水位差必须大于20cm。第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 第三节 抽水孔和观测孔的布置要求 一、稳定流单孔抽水试验（1）对水位降深的要求）对水位降深的要求u 一般要求进行3次不同水位降深（落程）的抽水，要求各次降深的抽水连续进行；一、稳定流单孔抽水试验（1）对水位

8、降深的要求）对水位降深的要求u对于富水性较差的含水层或非开采含水层，可只做一次最大降深的抽水试验。一、稳定流单孔抽水试验（1）对水位降深的要求）对水位降深的要求u 对松散孔隙含水层，抽水水位降深的次序可由小到大排列有助于形成有助于形成天然的反滤天然的反滤层！层！一、稳定流单孔抽水试验（1）对水位降深的要求）对水位降深的要求u对于裂隙含水层，抽水降深次序可由大到小排列使裂隙中充使裂隙中充填的细颗粒填的细颗粒物质及早吸物质及早吸出，增加导出，增加导水性！水性！一、稳定流单孔抽水试验（2）抽水试验流量的设计）抽水试验流量的设计u最大出水量，可根据同一含水层中已有水井的出水量推测，或根据含水层的经验渗

9、透系数值和设计水位降深值估算，也可根据洗井时的水量来确定。u欲作为生产水井使用的抽水试验钻孔，其抽水试验的流量最好能和需水量一致。一、稳定流单孔抽水试验（3）水位降深和流量稳定后延续时间的要求）水位降深和流量稳定后延续时间的要求 u仅为获得含水层的水文地质参数，水位和流量的稳定延续时间达到24h即可；u除获取水文地质参数外，还必须确定出水井的出水能力，则水位和流量的稳定延续时间至少应达到48-72h或者更长。u当抽水试验带有专门的水位观测孔时，距主孔最远的水位观测孔的水位稳定延续时间应不少于2-4h。一、稳定流单孔抽水试验抽水实验是否真的达到稳定？抽水实验是否真的达到稳定？u 稳定延续时间必须

10、从抽水孔的水位和流量均达到稳定后开始计稳定延续时间必须从抽水孔的水位和流量均达到稳定后开始计算；算；u 要注意抽水孔和观测孔水位或流量微小而有趋势性的变化。要注意抽水孔和观测孔水位或流量微小而有趋势性的变化。一、稳定流单孔抽水试验（4）水位和流量观测时间的总要求）水位和流量观测时间的总要求 水位和流量的观测时间间隔，应由密到疏，停抽后还应进行恢复水位的观测，直到水位的日变幅接近天然状态为止。水位观测时间：5、10、15、25、30min各观测一次，以后每隔30或60min测一次二、非稳定流抽水试验（1 1）对抽水流量值的选择要求）对抽水流量值的选择要求 为求得水文地质参数：为求得水文地质参数：

11、抽水流量只需考虑试验过程中，抽水井中的水位降深不超过水泵的抽水流量只需考虑试验过程中，抽水井中的水位降深不超过水泵的吸程；吸程；探采结合的抽水井：探采结合的抽水井：按设计需水量或按设计需水量的按设计需水量或按设计需水量的1/3-l/21/3-l/2的强度来确定；的强度来确定；可参考勘探井洗井时的水位降深和出水量来确定抽水流量。可参考勘探井洗井时的水位降深和出水量来确定抽水流量。二、非稳定流抽水试验（2）对抽水流量和水位的观测要求）对抽水流量和水位的观测要求u 流量和水位观测应同时进行；u 观测的时间间隔应比稳定流抽水小；1.2.3.4.6.8.10.15.20.25.30.40.50.60.8

12、0.100.120min，以后每30min测一次。u 抽水停抽后恢复水位的观测，应一直进行到恢复水位变幅接近天然水位变幅时为止。二、非稳定流抽水试验（3）抽水试验延续时间的要求）抽水试验延续时间的要求u为了求参：延续时间只要水位降深(S)-时间对数(lgt)曲线的形态比较固定；能够明显地反映含水层的边界性质即可停抽。二、非稳定流抽水试验（3）抽水试验延续时间的要求）抽水试验延续时间的要求 抽水试验的延续时间，有时也需抽水试验的延续时间，有时也需考虑求参方法的要求。考虑求参方法的要求。拐点法计算参数：抽水至少应延拐点法计算参数：抽水至少应延续到能可靠判定拐点为止。续到能可靠判定拐点为止。需利用稳

13、定状态时段资料需利用稳定状态时段资料:水位稳水位稳定段的延续时间应符合稳定流抽水试定段的延续时间应符合稳定流抽水试验稳定延续时间的要求。验稳定延续时间的要求。二、非稳定流抽水试验（3）抽水试验延续时间的要求）抽水试验延续时间的要求u为了确定水井的涌水量为了确定水井的涌水量 试验延续时间应尽可能长一些，最好能从含水层的枯试验延续时间应尽可能长一些，最好能从含水层的枯水期末期开始，一直抽到雨季初期；或至少进行到水期末期开始，一直抽到雨季初期；或至少进行到S-lgtS-lgt曲曲线能可靠地反映出含水层边界性质为止。线能可靠地反映出含水层边界性质为止。三、大型群孔干扰抽水试验1、抽水试验的目的、抽水试

14、验的目的 求水源地的允许开采量；设计矿井在疏干降深条件下的排水量；预报开采条件下的水位降深。大型群孔干扰抽水试验的抽水量，应尽可能接近水源地的设计开采量。当设计开采量很大（如5104m3以上）或抽水设备能力有限时，抽水量至少也应达到水源地设计开采量的1/3以上。三、大型群孔干扰抽水试验2、对大型群孔干扰抽水试验水位降深的要求、对大型群孔干扰抽水试验水位降深的要求 应尽可能地接近水源地设计的水位降深，一般或至少应使群孔抽水水位下降漏斗中心处达到设计水位降深的1/3。当需要通过抽水时的地下水流场分析（查明）某些水文地质条件时，更必须有较大的水位降深要求。三、大型群孔干扰抽水试验3、抽水试验的类型、

15、抽水试验的类型 可以是稳定流的，也可以是非稳定流的。供水水文地质勘察一般多进行稳定流的开采抽水试验。也可通过进行三次水位降深的稳定流抽水试验，据流量(Q)与水位降深(S)关系曲线方程，下推设计条件下的稳定出水量。三、大型群孔干扰抽水试验4、抽水时间要求、抽水时间要求 为提高水源地允许开采量的保证程度，宜在枯水期进行；为提高水源地允许开采量的保证程度，宜在枯水期进行；为丰水期的补给量，则抽水试验要求一直延续到雨季初期为丰水期的补给量，则抽水试验要求一直延续到雨季初期 水位能稳定时，延续期不少于水位能稳定时，延续期不少于1个月；个月；水位不能稳定时，宜延续至下一个补给期。水位不能稳定时，宜延续至下

16、一个补给期。资料整理的目的及时掌握抽水试验运行状态及时掌握抽水试验运行状态 检查水位和流量的观测成果是否有异常或错误，并分析异常或错误现象出现的原因。控制试验运行时间控制试验运行时间 通过所绘制的各种水位、流量与时间关系曲线及其与典型关系曲线的对比，判断实际抽水曲线是否达到水文地质参数计算的要求，并决定抽水试验是否需要缩短、延长或终止。一、稳定流抽水试验 绘制Q-t和S-t曲线；绘制Q-S和q-S关系曲线。二、非稳定流抽水试验 绘制S-lgt或lgS-lgt曲线；当水位观测孔较多时，还需编绘S-lgr或S-lgt/r2曲线(r为观测孔至抽水主孔距离）；三、群孔干扰抽水试验 试验区抽水开始前的初

17、始等水位线图；不同抽水时刻的等水位线图；不同方向的水位下降漏斗剖面图；水位恢复阶段的等水位线图；编制某一时刻的等降深图。一、渗水试验 野外现场测定包气带土层垂向渗透系数的简易方法，在研究大气降水、灌溉水、渠水、暂时性表流等对地下水的补给时，常需进行此种试验。一、渗水试验 试验方法：在试验层中开挖一个截面积约0.3-0.5m2的方形或圆形试坑，不断将水注人坑中，并使坑底的水层厚度保持一定（一般为10 cm厚），当单位时间注人水量（即包气带岩层的渗透流量）保持稳定时，则可根据达西渗透定律计算出包气带土层的渗透系数(K)。一、渗水试验 Q稳定渗透流量，即注入水量（m3）V渗透水流速度（m/d）W渗水

18、坑的地面积（m2）I垂向水力坡度WIQIVKllZI一、渗水试验VWQK在上述基本合理的假定条件下，包在上述基本合理的假定条件下，包气带土层的垂向渗透系数气带土层的垂向渗透系数K等于试等于试坑底单位面积上的渗透流量（单位坑底单位面积上的渗透流量（单位面积注水量），也等于渗水在包气面积注水量），也等于渗水在包气带土层中的渗透速度（带土层中的渗透速度（V）。）。一、渗水试验 一般要求在试验现场绘制V随时间的过程曲线，稳定后的V值即为K.缺陷：未考虑侧渗，K值偏大。一、渗水试验 双环法试坑渗水试验二、钻孔注水试验 适用条件：钻孔中地下水位埋藏很深或试验层透水不含水。在研究地下水人工补给或废水地下处置

19、的效率时，也需进行钻孔注水试验。潜水注水井0220lglgrRHhKQ完整井注水量公式：承压水注水井00lglg2rRHhKMQ完整井注水量公式：二、钻孔注水试验 定流量注水，抬高井中水位，待水位稳定并延续到一定时间定流量注水，抬高井中水位，待水位稳定并延续到一定时间后，可停止注水，观测恢复水位。后，可停止注水，观测恢复水位。稳定后延续时间要求与抽水试验相同。稳定后延续时间要求与抽水试验相同。求得的渗透系数比抽水试验的值小得多。求得的渗透系数比抽水试验的值小得多。三、连通试验 试验的目：查明地下水的运动途径、速度；地下河系的连通、延展与分布情况；地表水与地下水的转化关系；矿坑涌水的水源与通道等

20、问题。三、连通试验 试验要求：一般多利用现有的人工或天然地下水点和岩溶通道；监测水点设在投源水点下游的主径流带中；监测水点应尽可能地多，与投源井距离亦无需严格要求。三、连通试验 试验方法：1)水位传递法。本方法主要用于查明岩溶管流区的孤立岩溶水点间的联系。一般是利用天然的岩溶通道，进行堵、闸、放水或注水之后，观察上、下游岩溶水点（包括钻孔）的水位、流量及水质的变化，从而判断其连通性。三、连通试验 2)指示剂投放法。指示剂投放法。一般多在岩溶管道发育区和裂隙岩溶区进行此种试验。对指示剂物理、化学性质的要求，一般只要无毒无害即可。3)对于无水通道，可用烟熏、施放烟幕弹和灌对于无水通道，可用烟熏、施放烟幕弹和灌水等方法，探明连通通道及其连通程度。水等方法，探明连通通道及其连通程度。谢 谢！