抽水试验成果图

❶ 抽水试验的目的、任务

抽水试验是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中进行抽水和观测，来测定含水层水文地质参数、评价含水层富水性和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作。抽水试验在各个勘查阶段都很重要。其成果质量直接影响着对调查区水文地质条件的认识和水文地质计算成果的精确程度。

抽水试验的目的、任务是：

（1）直接测定含水层的富水程度和评价井孔的出水能力（Q）；

（2）确定含水层水文地质参数（如K、T、μ_e、μ_d、a等）；

（3）研究井孔的出水量（Q）与水位降深（S）的关系及其与抽水时间（t）的关系，研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程。

（4）研究含水层之间及地下水与地表水之间的水力联系，以及地下水补给通道和强径流带位置等。

（5）确定含水层（或含水体）边界位置及性质；

（6）通过抽水试验，为取水工程设计提供所需水文地质数据。例如通过单孔抽水，确定井孔的影响半径（R）、单井出水量（Q）、单位出水量（q）等，根据开采性抽水试验或疏干模拟抽水，确定合理的井距（L）、开采降深（S）、合理井径（r₀）、井间干扰系数（α）等；

（7）通过开采性抽水试验，直接评价水源地的地下水允许开采量（可开采量）。

❷ 浅层地热能抽水回灌试验

抽水试验是通过抽水设备从井中连续抽水，并记录水位、水量、水温的变化来测定含水层的渗透性能和水文地质参数的试验；回灌试验是向井中连续注水，并记录水位、水量的变化来测定含水层渗透性能和水文地质参数的试验；抽水回灌试验在抽水与回灌共同作用下，测定水位、水量和水温在试验过程中的变化，确定单井出水能力和回灌能力的试验。根据河南省主要城市所处的水文地质单元与浅层地热能赋存特征，以下列举了5组抽水回灌试验成果。

一、试验地段选择

1.试验区水文地质条件

（1）安阳市试验区

1）地下水的埋藏条件与富水性：试验区位于安阳市区西南部，地貌上属于安阳河冲洪积扇。安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及全新世后期次复合堆积而成的，具有明显的上细下粗的二元结构。其三面被丘陵岗地环绕，向东敞开，呈向东倾的簸箕状，封闭条件较好，构成一个完整的水文地质单元。

试验区地形平坦，表层多为粉土，有利于大气降水的补给，含水介质由中上更新统砂、卵砾石层组成（图4-1），试验区一带主要是开采浅层（100m以上）地下水，浅层地下水储存在安阳河冲洪积扇松散裂隙水储水介质中，其底部为下更新统泥砾或黏土组成的隔水层。

试验区主要的储水介质是中、上更新统冲洪积卵砾石及半胶结钙砾石层（图4-2）。该处卵砾石层顶板埋深26.4m，略向东倾伏，厚约32m，其成分主要为灰岩，次为石英砂岩，粒径一般为0.2～5cm，大者可达10cm，磨圆度好，分选性差，含砂量约10%～30%，局部夹有黏土透镜体。单井涌水量每天约5000m³/5m，水位埋深37.5m，含水介质厚度21m。渗透系数大于200m/d。

图4-1 安阳市试验区水文地质剖面图

图4-2 安阳市三分庄抽、注水井地层结构柱状图

2）地下水化学特征：试验区地下水化学类型为HCO₃型，矿化度一般小于lg/L，为淡水。

（2）郑州市高新区试验区

1）地下水的埋藏条件及富水性：试验区位于郑州高新技术开发区东北部慧城小区，含水层为第四系全新统和上更新统冲洪积物，其次为中更新统。150～200m以上地下水可分为浅层及中层地下水，二者具有一定的水力联系，实际开采也多是混合取水。浅层地下水因埋藏浅，在试验区一带，浅层含水层底板埋深约70m，厚约30m。目前，该区已由前些年的农业区转变为新兴的工业区，现城市供水水源为黄河九五滩水源地地下水，加之区内耕地减少，且中深层地下水限制开采，地下水开采强度较低。此外，试验区东邻石佛沉沙池，地表水对浅层地下的补给作用较强，地下水水位回升趋势明显。

中深层水主要为第四系中、下更新统冲积－湖积层和新近系上段湖积层。试验区中深层含水层组顶板埋深90m左右，中深层水是目前城市供水的主要开采层，井深一般在100～300m左右，其含水层岩性为中砂、细砂、粗砂等。200m以浅含水层总厚度约50m。

根据已有钻孔及抽水资料（图4-3），浅层与中深层混合水位一般在30m左右。实抽降深20m，单井出水量70m³/h，渗透系数一般为8～10m/d。据郑州市地下水资源评价结果：高新区地下水可采模数每年为13.42×10⁴m³/km²，目前开采利用率仅46%，有扩大开采的能力。试验区一带浅层、中层混合水温为17℃。

2）地下水化学特征：试验区浅层地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型，矿化度604.28mg/L，总硬度为428mg/L；中深层为HCO₃-Ca-Na型，矿化度为453.33mg/L，总硬度为273.5428mg/L。

（3）郑东新区试验区

1）地下水的埋藏条件及富水性：试验区处于黄河冲积平原，地表岩性为粉土，水位埋深10.6m。据钻孔资料（图4-4），90m以上共有含水层5层，总厚度约44m，岩性以中细砂、粉细砂为主。实测降深9.6m，单井出水量51m³/h，渗透系数为4.04m/d，水温为15.9℃。

2）地下水化学特征：试验区地下水化学类型为HCO₃-Ca·Na型，矿化度为1407mg/L，总硬度为630mg/L。

（4）新乡市东郭试验区

1）地下水的埋藏条件与富水性：试验区位于新乡市区北部共产主义渠北侧，地貌上为古泛流带。浅部地层岩性为粉质黏土，在40～60m深度内发育有3～4层细砂，总厚度为30～40m，降深5m单井涌水量500～1000m³/d。渗透系数10～15m/d，水位埋深10m左右，水温16.0℃。

2）地下水化学特征：地下水化学类型为HCO₃-Ca·Na·Mg型，矿化度为1183.2mg/L，总硬度为572.5mg/L。

（5）新乡市南鲁堡试验区

1）地下水的埋藏条件与富水性：试验区位于新乡市凤泉区西南鲁堡。浅部地层岩性为粉质黏土、细砂，45m深度内共有含水层2层，总厚度22m，含水介质为细砂。水位埋深11m，实测降深2.95m单井涌水量37.19m³/d，渗透系数12.3m/d，水温16.0℃。

2）地下水化学特征：地下水化学类型为HCO₃·Cl^--Mg·Ca·Na型，矿化度为999.66mg/L，总硬度为547.5mg/L。

图4-3 郑州市高新技术开发区油、注水井地层结构

2.试验场地布设

5组抽回灌试验场地分别位于冲洪积扇、山前冲洪积斜平原、冲积平原，代表了冲洪积卵砾石、冲湖积、冲积粗砂、中砂、细砂含水层的抽水、回灌能力（表4-1）。抽水、回灌方式有一抽一回、一抽二回（图4-5），如新乡市东郭试验采用一抽一回方式，试验过程中，超出回灌井回灌能力的水量再回灌于抽水井。

图4-4 郑州新区抽、注水井及地层结构

表4-1 试验井基本情况表

图4-5 新乡东郭注水试验场地布置

河南省城市浅层地热能

二、试验方法与质量

1.试验方法

抽水试验分别采用单孔稳定流和孔组非稳定流方法。回灌试验采用自流回灌方式，回灌时保持回灌孔水位稳定，计量注水。

（1）观测内容与精度

试验过程中观测抽水孔和观测孔水位，抽水孔的出水量、水温、气温，注水孔的回灌量与水位等。

主要观测工具为双股平行线和水位计，观测精度：抽水孔水位读数到厘米，观测孔水位读数到毫米；抽水量和回水量采用水表测量，读数到0.1m³；水温、气温读数到0.5℃。

（2）观测方法

1）单孔稳定流抽水试验：单孔稳定流抽水试验进行一次最大降深的稳定流抽水。抽水试验时，动水位和出水量观测时间为抽水开始后的第5、10、15、20、25、30min各测一次，以后每隔30min观测一次；水温、气温每隔2h同步观测一次。抽水稳定延续时间不少于8h。停抽后进行水位回复观测，观测频率和抽水开始时的相一致，观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。

2）孔组非稳定流抽水试验：抽水过程中，抽水孔的出水量保持稳定。水位观测频率为抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次，以后每隔30min观测一次，水量、水温、气温每隔2h观测一次。抽水结束后，对抽水孔和观测孔进行恢复水位的观测，观测频率和抽水开始时的相一致，观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。

3）回灌试验：采用自然重力回灌法。回灌时及时调整回灌量，考虑到实际回灌时的水位升幅，一般保持回灌孔内水位埋深稳定在2～4m。观测方法及频率同稳定流抽水试验。

（3）水样采取

抽水试验结束前采取水质全分析样，并填写水样采样记录卡，水样送实验室测试。

分析项目包括含砂量、色、嗅和味、浑浊度、肉眼可见物、pH值、氯离子、硫酸根、碳酸氢根、碳酸根、氢氧根、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、总硬度、溶解性总固体、铵根、全铁、磷、硝酸根、亚硝酸根、氟化物、高锰酸盐指数共24项。

2.试验质量

1）抽水、回灌试验参照的技术标准主要有：《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）、《浅层地热能勘查评价技术规范》、《水样的采取、保存和送检规程》、《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）等。

2）为确保试验质量，抽水开始前，对参与观测的人员进行观测技术培训，统一观测记录格式与要求；

3）抽水前所有设备准备就绪，排水工程完备，观测工具、人员到位。

4）测线采用伸缩性小的高质量双股平行线，减小观测误差。

5）同一观测井观测人员与测具固定，观测数据填写及时准确，清晰、内容齐全。

6）观测资料及时整理，发现问题及时解决，保证资料的完整性。

三、试验成果

1.参数计算方法与结果

根据单孔稳定流抽水试验资料，按下式计算含水层渗透系数K

河南省城市浅层地热能

根据注水孔试验资料，按下式近似计算渗透系数K

河南省城市浅层地热能

按下式计算单位抽水量q 抽或单位回灌量q回：

q_抽＝Q_抽/S；q_回＝Q_回/S

式中：K为渗透系数，单位为m/d；Q为稳定的出水量或注水量，单位为m³/d；H为潜水含水层厚度，单位为m；S为水位降深或升幅，单位为m；R为影响半径，取经验值，单位为m；r为过滤器半径，单位为m；L为试验段或过滤器长度，单位为m。

计算结果见表4-2。收集的部分回灌试验成果如表4-3。

表4-2 抽水、回灌试验成果一览表

表4-3 收集的回灌试验成果表

2.回灌量大小的影响因素分析

回灌量的大小受成井结构与质量、水文地质条件等多种因素影响。

含水层岩性是决定回灌量的基本因素。由表4-2可知，不同含水层的抽、注水试验求得的渗透系数比值分别为：以粗砂、砾石为主的含水层为1.96～2.81，以中砂、中细砂为主的含水层为3.28～8.50。表明含水层颗粒越粗，抽、回灌水能力越接近，即含水层颗粒越粗越容易回灌。

水位埋深对总回灌量的大小影响明显，回灌量与水位埋深成正比。以郑州高新区和郑东新区两组回灌试验对比，二者含水层岩性相似，均以中细砂为主，含水层渗透能力近似，高新区静水位埋深为34m，郑东新区仅为10.6m，响应的高新区回灌量为42m³/h，郑东新区只有12.56m³/h。

滤水管结构对回灌量有直接影响。含水层岩性近似地段，使用钢质桥式滤水管成井的回灌量明显大于使用水泥滤水管井（表4-3）。

综合发现：卵砾石含水层地区，单位回灌量为单位抽水量的70%以上；粗砂、中砂含水层地区，单位回灌量约为单位出水量的70%～40%；中细砂含水层地区，单位回灌量约为单位出水量的50%～30%；细砂、粉砂含水层地区，单位回灌量小于单位出水量的30%。

3.抽水、回灌井数比例的确定

单位抽水量和单位回灌量之比可作为确定回灌井数的主要依据。根据上述试验成果，考虑到长期回灌时回灌井可能的堵塞情况，在地下水静水位埋深大于10m的条件下，地温空调井抽、灌井数比例确定如表4-4。

4.地温空调井运行对地下水环境的影响

（1）对地下水温度的影响

研究区地温空调井抽水井中水温一般约16～20℃，回水管道中水温供暖期一般在10～15℃，比抽水井中地下水温度低2～7℃，制冷期一般在18～25℃，比抽水井中地下水温度高1～8℃。根据对地温空调井地下水温度监测（图4-6、图4-7），地温空调运行时对地下水温度阶段性影响较明显。

表4-4 地温空调井抽水、回灌井数比例确定

图4-6 郑州市儿童医院地下水埋深与抽水井水温动态曲线

图4-7 郑州嵩阳中学地下水埋深与回灌井水温动态曲线

制冷期，回灌水温度一般在19～30℃之间，最高可达35℃；供暖期，回灌水温度一般在8～15℃ 左右。受回灌水温度的影响，制冷期使地下水温度略有升高，供暖期略有下降，但在一个完整的制冷与供暖周期内，地温空调井回灌对地下水温度总的持续性影响不明显。多年温度动态曲线（图4-8至图4-13）也表明研究区地温空调运行未造成地下水或 土体温度持续性的升高或降低。没有观测到明显的热污染现象。

图4-8 安阳市文峰时代广场回灌井水温动态曲线

图4-9 安阳市五中回灌井水温动态曲线

图4-10 中国农业科学院棉花研究所回灌井水温动态曲线

图4-11 安阳市广电局回灌井水温动态曲线

（2）对地下水水质的影响

根据对郑州市儿童医院地温空调井制冷期运行前（5月5日）、运行期间（8月21日）及运行后（10月29日）的水质采样、分析（表4-5）和安阳市部分地温空调系统在运行期间抽水井与回灌井的水质采样、分析（表4-6）。通过对比发现，浅层地热能在开发利用过程中，对地下水水质影响不大；元素锌在回灌井中有明显升高现象，分析其主要原因是锌易氧化成锌离子进入水中，所以，建议不使用镀锌钢管。

图4-12 安阳市公安局回灌井水温动态曲线

图4-13 安阳市喜相逢大酒店回灌井水温动态曲线

5.抽水、回灌井间距的确定

抽、回灌井的合理间距以不发生热短路为原则。回灌水到达抽水井的时间（热短路时间）可用下式表示：

河南省城市浅层地热能

式中，n为含水层的有效孔隙度；π为圆周率；d为抽水井和注水井距离；B为含水层厚度；Q为稳定的注水量。

根据上式可确定发生热短路的抽水、回灌井间距临界值为：

河南省城市浅层地热能

当抽水井、回灌井距离小于合理间距（d）时将发生热短路现象。以儿童医院为例：

儿童医院的地温空调工程设计抽水井、灌井数为6眼，其中抽水井深98m回灌井深70m。抽水、回灌井运行模式为两抽、四灌，3^＃和6^＃为抽水井，其余4眼为回灌井。运行时单井抽水量100m³/h单井回灌量50m³/h。抽、灌井及观测井的位置分布见图4-14。

图4-14 抽、灌井分布图

表4-5 郑州市儿童医院地温空调井不同时段下水水质对比表

按制冷期热泵运行时间120d，含水层厚度15.9m，孔隙度0.30，则d为85m，即在回灌量为50m³/h时（相当于塬前冲积平原区），抽、灌井间距大于85m时不会发生热短路。如单井回灌量达到85m³/h时（相当于黄河冲积平原），则抽、灌井间距大于111m不会发生热短路。

实际上，3号抽水井和2号回灌井间距为36m。6号抽水井和5号回灌井间距也仅为55m。图4-7是系统运行时6^＃抽水井水温曲线，从温度变化来看，显然发生了热短路现象，其制冷期最高温度23～24℃，较背景值（20℃）高出3～4℃。供暖期最低温度17～16℃，较背景值低约3～4℃。

一般热泵机组正常工作时，要求水的温度介于2～35℃之间，以保证系统可以正常运行。因此，虽然回灌水引起了热短路，但温度变化还在热泵允许的范围内，能够保证系统的运行效率，满足建筑物冷热负荷的要求。另一方面，城市区多数建筑场地不能满足理论计算的抽、灌井间距要求。大量的观测资料也说明热短路现象是普遍存在的。但因回灌水温度适中，可以保证水源热泵空调系统的运行效率。而抽、灌水的温度变化供暖期和制冷期呈现周期性的波动，也反映出水源热泵空调系统在长期的运行过程中，其水动力场影响范围内某点的地下水温度波动的规律性，即在水源热泵空调系统长期运行过程中，地下水温度在冷、热交替中的影响范围内不会发明显持续性升高或降低。

表4-6 抽水井与回灌井水质对比表

因此，地温空调井间距的确定不能仅以热短路作为依据，而应考虑其回灌水影响范围内水温的变化能否满足热泵系统运行要求、对地质环境的影响和运行的经济性。但在条件允许的情况下应尽量满足井间距要求，以减少热短路影响，保证系统运行效率。在实际工程中回灌量和含水层厚度差别较大，结合此次对已有地温空调系统运行效果的调查情况及抽、灌试验成果，建议细颗粒地层中抽、灌井间距不宜小于40m，卵砾石含水层中间距不宜小于80m。实际工程应用中可根据具体情况调整。

❸ 钻孔抽水试验成果表

地质钻孔数据库中钻孔抽水试验成果表见表5.8。

❹ 财政评审阶段机井抽水试验有没有成果文件

财政评审阶段积极井抽水试验有没有成果文件？这个应该是有，他们既然抽水了，就有时间的，结果才能出去，才能把自己的产品卖出去

❺ 以往工作成果搜集与整理

2.1.2.1 目的

统计以往工作区水文地质勘探与调查、环境地质调查、物探、化探等工作成果与完成的工作量，为科学布置本次补充调查与勘探工作服务。

2.1.2.2 基本要求

(1) 1955 年以来的调查区相关资料的统计。

(2) 要细化统计内容，明确以往工作区完成的各类工作量。

(3) 要在成果内容内描述报告份数、页数及附图张数和比例尺等。

(4) 统计工作要力求全面、准确，并应包括地质部门以外的其他部门所做的工作。

2.1.2.3 内容

(1) 项目名称: 原项目的名称。

(2) 项目编号、项目来源及工作性质: 按任务书有关内容填写。

(3) 工作范围: 包括工作区的地理坐标和工作区内的各级行政区，行政区应具体到县一级。

(4) 项目类别: 水文地质勘察、工程地质勘察，其他。

(5) 项目下达单位、承担单位及起止时间: 按实际填写。

(6) 地质测绘: 包括野外水文地质测绘和工程地质测绘的面积、工作比例尺及实测剖面条数和实测剖面位置。

(7)遥感解译:包括遥感解译面积、比例尺，成果解译图及说明书等。

(8)物探:各类地球物理勘探方法(包括电测深法、电剖面法、电测井法、磁法、重力法、浅层地震、甚低频或声频大地电场、放射性法等)，完成的勘探剖面条数及各类物探解译推断成果图件。

(9)化探:化探样品数量及分析项目数，化探成果图件。

(10)钻探:各类地质、水文地质钻孔(地质勘探孔、水文地质孔、探采结合孔、地质钻孔、工程地质钻孔等)数量、总进尺及样品数目。

(11)抽水试验:各类抽水试验类型(单孔抽水试验、多孔抽水试验、干扰井群抽水试验、大型群孔抽水试验、稳定流抽水试验、非稳定流抽水试验、分层抽水试验、混合抽水试验、分段抽水试验等)、数量。

(12)动态观测:地下水水位观测水点、水质观测水点及开采量观测水点个数。

(13)水质分析:水质简分析、水质全分析的样品数量以及微生物、污染物分析样品数量。

(14)同位素:同位素分析样品数量及主要分析项目。

(15)其他工作:压水试验、钻孔注水试验、试坑渗水试验、连通试验、示踪试验等。

(16)成果主要包括:各种综合性调查报告、研究成果、图件以及其内容简述。

(17)成果提交使用情况(包括其社会经济效益)。

填写附表68。

❻ 抽水试验求水文地质参数

2.4.6.1 抽水试验方法选择

抽水试验是地下水试验与求参数的常用方法。在以往的水文地质区域调查中，普遍使用的是稳定流抽水。稳定流抽水施工所需时间较短，操作简单。然而随着地下水资源研究程度的提高，稳定流已不能满足地下水资源研究的需求。这主要是因为稳定流抽水试验只能求取含水层水平渗透系数和导水系数。稳定流试验在抽水孔中进行，由于施工不当，或因抽水井水位波动大，甚至水花的飞溅等都会影响数据的准确性。而且稳定流计算结果是不能用来预测地下水资源动态变化的，而非稳定流抽水必须用一个孔组，数据在观测孔中测试。根据含水层特点，抽水试验资料选择不同的模型整理，不但可以求K、T，而且可以求给水度μ、垂向渗透系数K_z、弱透水层越流系数K'/m'、承压含水层弹性释放系数s、压力传导系数a等。因此获取的信息量比稳定流试验要多的多。

因此要求:

(1)偏远地区，施工比较困难，地下水开采程度低，地下水评价精度要求低的地区，可选择稳定流抽水求参。

(2)对于地下水资源评价精度要求比较高的地区，原则上都要选择非稳定抽水试验来求参。

2.4.6.2 稳定流抽水求参

2.4.6.2.1 抽水设计要符合裘布依公式

稳定流抽水试验主要是求渗透系数K，其准确程度取决于钻孔施工质量、选用计算公式、抽水引起的地下水运动规律、边界条件与裘布依公式的基本假设条件是否相符等。

裘布依(A.Dupuit)公式的基本假定为:

(1)含水层均质、水平;

(2)承压水顶底板是隔水的;潜水井边水力坡度小于1/4，底板隔水，抽水前地下水是静止的，即天然水力坡度等于零;

(3)半径R的圆柱面上保持常水头，抽水井内水头上下一致。

抽水过程中可能出现的问题是:大降深抽水出水量足够大时，井壁和周围含水层容易产生三维流，井周产生紊流，井壁附近潜水水力坡度增大，I＞1/4使裘布依假定失效等等。滤水管长度小于含水层厚度，井壁边界无法保持相等水头。在抽水后，形成下降漏斗，大部分含水层不存在圆柱形常水头边界，距主孔很近的范围内(r≤0.178R)水位属对数关系。当观测孔距主孔距离r＞0.178R后，水位就变成贝塞尔函数关系，贝塞尔函数的斜率比对数函数小，因此观测孔越远，计算出的K值越大。当含水层具有越流渗透补给时，通过不同半径圆柱面的流量不等，离主井越近，流量越大，动水位与半径的贝塞尔函数成正比，所以有越流补给时，只有r≤0.178R时，裘布依才是适用的。在天然径流条件下，等水位线不是一个同心圆，一般是下游半径较长的椭圆形。观测孔取得的降深是角度θ的函数，即上游偏小，下游偏大，只有在垂直地下水水流方向上的降深值无变化，因此观测孔的布置方向也是影响K值的因素之一。

在实际工作中，建议使用的抽水设计方法是:

(1)采用较小降深抽水;

(2)观测孔距主井适宜的范围是:1.6M≤r≤0.178R(其中:R为引用半径，M为含水层厚度);

(3)每个抽水试验一般要做3个降深，抽水试验最好安排在地下水非开采期，并将抽出的水引出试验区外，以免干扰水位下降。

2.4.6.2.2 稳定流常用计算公式

(1)承压含水层完整井单孔:

地下水资源调查评价技术方法汇编

(2)承压含水层完整井单孔二次以上降深:

地下水资源调查评价技术方法汇编

其中:二次降深，

三次降深， (Q_i为三次降深的三个流量，S_wi为三次降深的抽水井水位降深)。

式中:Q———抽水井出水量(m³/d);

K———渗透系数(指水平渗透系数)(m/d);

R———影响半径(m);

r_w———抽水井半径(m);

S_w———抽水井水位降深(m);

S₁、S₂———观测孔水位降深(m);

M———含水层厚度(m);

h———动水位至含水层底板深度(m)。

(3)承压含水层完整井有一个观测孔:

地下水资源调查评价技术方法汇编

(4)承压含水层完整井有二个观测孔:

地下水资源调查评价技术方法汇编

式中:h₁、h₂———含水层底板至观测孔水位降深高度;

r₁、r₂———抽水孔至观测孔距离，其他同上。

(5)承压含水层完整井岸边抽水(单孔，b＜0.5R):

地下水资源调查评价技术方法汇编

(6)承压含水层完整井岸边抽水(有一个观测孔，位于近河一边):

地下水资源调查评价技术方法汇编

式中:b———抽水孔距河岸距离，其他同上。

(7)承压含水层非完整井(单孔，井壁进水):

地下水资源调查评价技术方法汇编

式中:l———观测孔底至含水层顶板距离。

(8)承压含水层非完整井(一个观测孔):

地下水资源调查评价技术方法汇编

式中:l———观测孔底至含水层顶板距离，等于过滤管有效进水长度。

(9)承压含水层非完整井(单井、井壁井底进水):

地下水资源调查评价技术方法汇编

(10)潜水-承压水完整井(单井):

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(11)潜水完整井(单孔):

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式中:H———含水层厚度。

(12)潜水完整井(一个观测孔):

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(13)潜水非完整井(单井):

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含水层厚度很大时，应计算有效带厚度代替含水层厚度。

2.4.6.3 非稳定流抽水求参

2.4.6.3.1 非稳定抽水试验的设计

地下水非稳定流理论对含水层抽水过程的认识与稳定流理论的不同之处主要在于，非稳定流理论将含水层看作弹性体，在无限边界含水层中抽水时，整个流场的各运动要素是随时间而变化的，即流向钻孔的地下水是非稳定的流动。经过一定时间后地下水流才趋于稳定流动。非稳定流理论的基本公式———泰斯(C.V.Theis)公式的基本假设条件是:

(1)含水层均质、等厚、水平埋藏。

(2)没有垂向和水平补给。

(3)地下水初期水力坡度为零。

(4)地下水是平面流。

(5)含水层在平面上是无限边界。

泰斯公式与裘布依公式比较，其优点在于反映了地下水运移普遍存在的非稳定过程，公式中考虑了时间因素，因此在一定条件下可以预测含水层中任一点的水位降深及降落漏斗展布的范围。有利于求取除K、T以外的其他参数，如弹性释水系数s_a(潜水为给水度μ)、压力传导系数a等。根据泰斯公式发展的其他模型和计算公式，还可计算弱透水层越流系数K'/M'、垂向渗透系数K_z等。

抽水试验设计须考虑的主要方面有:

(1)抽水前要进行试抽，了解抽水孔的出水量、水位降深和观测孔水位降深情况，选择一个较小的适当流量，以免抽水时掉泵和形成大降深。在1.6M≤r≤0.178R处设置观测孔，以避免三维流、紊流和远处计算K值偏大等问题的干扰。

(2)观测孔设置在垂直于地下水流动的方向上。

(3)抽水试验选择时间段内周边地区无地下水开采，抽水井抽出水量引出区外，避免引起对水位降深的干扰。

(4)抽水流量必须保持基本稳定，最大流量与最小流量之比不应大于1.05。

(5)抽水时间的长短，要根据抽水过程中所绘制的水位降深(S)与时间(t)的双对数曲线所显示的抽水阶段来决定。当曲线平稳的第二阶段末期出现曲线上翘，显示达到第三阶段后，再略延长一段时间抽水试验就可结束。所需抽水时间的长短与含水层岩性有关。

2.4.6.3.2 承压完整井非稳定流抽水求参

非稳定承压完整井计算公式:以固定流量Q抽水时，距抽水井距离r处任一时间t的水位降深，可简化为:

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(1)试算法。

压力传导系数a，导水系数T，渗透系数K，弹性释水系数s，t₁、t₂时刻测得抽水孔水位降S₂，观测孔水位降S₁

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用此公式通过试算法求a。

设 为纵坐标，a为横坐标。用已知观测时间t₁、t₂和任意给定的a₁、a₂、…、a_n代入上式，求相应的β₁、β₂、…、β_n值，绘制β=f(a)关系曲线。根据抽水孔、观测孔实测所获得的S₁、S₂，得实测

β=f(a)关系曲线上得到实际a值。将所计算的a值代入上述S₁或S₂计算公式中求得导水系数T，渗透系数 弹性释水系数

为避免作图的不方便，注意时间t，采取抽水2h后观测，且t₁、t₂间隔不小于4～5h(图2.4.3)。

(2)降深-时间双对数量板法:

非稳定流计算公式:

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图2.4.3 试算法关系曲线

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(2.4.35)式至(2.4.38)式式中:

——井函数自变量;

S(r，t)———距抽水孔r处，任一时间(t)的水位降深;

T=K·M———导水系数;

——压力传导系数;

r———观测孔距抽水孔距离;

s_a———弹性释水系数;

K———渗透系数;

W(u)———井函数，可查表。

配线的做法是:

(1)将观测孔不同时间测得的水位降深值，点绘在透明的双对数纸上。然后将对数纸重叠在理论标准曲线(即量板)上。使实测点完全重合在理论标准曲线上(注意:对数纸与量板要采用同一模数，且纵、横坐标必须平行)。

(2)读出相应的W(u)、S和1/u，t值代入S(r，t) 式中求得T、a。随之又可求出K、S。此方法主要用于一个观测孔。

(3)降深-距离双对数量板法。

与降深-时间曲线法一样，点绘同一时间各观测孔S-r²关系曲线，重叠在W(u)-u理论曲线上(注意纵横坐标平行)，求a、T以及K、S。

本方法主要用于有数个观测孔的条件下。

(4)直线解析法(图2.4.4)。

设在t₁时间测定降深S₁，t₂时间测定降深S₂，有S₂-S₁=ΔS

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图2.4.4 S-lgt曲线

当ΔS=0时，t₁=t₀有:

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同样 求出渗透系数和弹性释水系数。

采用直线解析法常因人为误差导致直线斜率和截距的不准确，而影响计算结果。实际工作中可用最小二乘法推求直线方程斜率和截距后，再用上述方法求参。

(5)水位恢复法。

此方法优点是排除了抽水过程中的一些干扰因素，是常被采用的方法。计算公式是:

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得T、a后，同样也可求出K、S。

2.4.6.3.3 承压非完整井非稳定流抽水求参

非完整井抽水时，水流越接近井孔，流线越弯曲集中，其运动状态不符合泰斯公式平面流的假设条件。但当观测孔布置在距抽水孔r≥1.6M时，地下水流线趋于平行，因此在r≥1.6M距离处的观测孔内取得的不同抽水时间t和相应水位降S值，同样可以利用泰斯公式计算T、a值。

根据抽水资料绘制S=f(lgt)曲线(图2.4.5)，在曲线上任意两点P₁、P₂，解得该曲线P₁、P₂两点斜率(m₁、m₂):

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图2.4.5 S-lgt曲线

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式中:m₁、m₂———S=f(lgt)曲线上相应lgt₁，lgt₂点的斜率;

t₁、t₂———测得观测孔水位降深S₁、S₂时的时间。

2.4.6.3.4 潜水完整井非稳定流求参

潜水抽水时，由于孔隙水具有延迟重力排水作用，所以瞬时释放水量的假定是不适宜的。在抽水开始很短的早期，降深很小时，可以认为存在弹性释放水量。随着抽水时间的延长，含水层出现延迟释放水量的情况，我国大部分孔隙含水层中已被证实大都属于这种类型，因此不考虑延迟释水的计算方法常常使计算结果不合理。

这里推荐较符合大部分平原(盆地)的冲洪积、冲湖积沉积的孔隙含水层条件，在实践中反映比较有效的、考虑延迟给水的布尔顿、纽曼和二元结构模型，以供参考。

(1)潜水布尔顿(S.N.Boulton)公式。

含水层均质、等厚，底板水平埋藏，考虑含水层滞后重力释水。

布尔顿模型的计算公式为: 为潜水完整井布尔顿井函数。

抽水前期

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抽水后期

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(2)纽曼(S.P.Neuman)公式。

含水层不厚，各向异性，潜水面无垂向补给，水位降远远小于含水层厚度，考虑了抽水时含水体内垂直方向水力梯度变化。计算公式为:

(t_s.y，β);S_d(t_s.y，β)为潜水完整井纽曼模型井函数。

前期

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后期

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因此，纽曼模型还可以计算垂向渗透系数K_z。

式中:K_r———水平渗透系数;

K_z———垂向渗透系数;

s_s———比弹性释水系数，S_s=S_a/M，M为含水层厚度;

s_a———抽水前期弹性释水系数;

s_y———抽水后期水位变动带延迟释水率(相当于μ);

r———观测孔与抽水孔距离;

S———观测孔水位降深;

Q———抽水孔抽水量。

(3)二元结构计算公式。

潜水-微承压水含水层分为上下两个部分，上部为弱透水层潜水，有自由水面，垂向渗透系数K_z，水位变动带释水率s_y，弱透水层厚度M'，水位降深S'下部为微承压含水层，其厚度M，弹性释水系数s_a，导水系数T，水头略高于弱透水层自由水面。抽水时，下部弱承压含水层有汇点径向流，水头迅速下降，与自由水面逐渐合成一体。上部弱透水层向下释水补给下部微承压含水层。我国平原中许多地区存在这种上细下粗的二元含水层结构和水动力特征。

下部微承压含水层水位降深的计算公式为:

前期

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后期

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式中:前期

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后期

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用S-lgt双对数量板法，采用S·N·布尔顿、S·P·纽曼和二元结构计算公式求参，都可以得到较满意的结果。这里以布尔顿公式为例，简述其方法和注意事项。

主要步骤(图2.4.6):

(1)将抽水资料用双对数纸点绘lgS=f(lgt)曲线，并绘在标准曲线A上。注意纵横坐标保持平行，尽可能将初期曲线与标准曲线A重合。

(2)记下重合曲线上 值，任选一点并在标准曲线上读出S、1/u_a、 及t坐标值，求出T、s_a。

(3)将资料曲线沿水平方向移动，尽可能使资料后期曲线与标准曲线Y重合(注意曲线前段r/D值与后段r/D值一致)，同样读出 、t值，求出T、s_y。

图2.4.6 非稳定流潜水标准曲线图

以上步骤同样可以应用到纽曼公式和二元结构公式中，只要采用相应的井函数。前期与后期水位降公式以及各自标准曲线特征值 即可。同样要注意前期曲线与后期曲线配线时要在同一特征值的标准曲线上。只要认真按上述步骤操作，一般双对数量板法计算结果较为满意。

2.4.6.3.5越流含水层求参

(1)承压含水层受上部弱透水层补给，弱透水层储水系数忽略不计。有一个抽水孔，一个观测孔(必须打入越补含水层中)任一点水位降的解为:

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(2)考虑弱透水层释水，越流供给层为弱透水层，可位于越流层之上或之下。任一点水位降的解:

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式中: 为井函数自变量;

m'———弱透水层厚度;

K———越流含水层渗透系数;

K'———弱透水层渗透系数;

S———任一点水位降深;

M———越补层厚度;

T———导水系数;

a———导压系数;

s———越补层释水系数;

s'———弱透水层释水系数;

r_m———抽水孔的半径;

r———计算点与抽水孔轴心的距离;

k'/m'———越流系数。

❼ 抽水试验的类型

抽水试验的类型较多，分类也不尽统一。一般根据抽水试验所依据的井流公式原理、抽水试验的目的任务和方法要求等分类（表5-1）。各种单一抽水试验类型，又可组合成多种综合性的抽水试验类型。如表5-1中的Ⅰ类和Ⅱ类抽水试验，可组合成稳定流单孔抽水试验和稳定流干扰抽水试验，非稳定流单孔抽水试验和非稳定流干扰抽水试验等。

）等更多水文地质参数时，则须进行非稳定流抽水试验。抽水试验时，应尽量利用已有井孔作为水位观测孔。在专门性水文地质调查的勘探阶段，当希望获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数（如影响半径R，井间干扰系数α）和水源地允许开采量（或矿区排水量）时，则须选用群孔干扰抽水。当设计开采量（或排水量）小于地下水补给量时，可选用稳定流的抽水试验方法，反之，则选用非稳定流的抽水试验方法。

❽ 抽水试验的资料整理

在抽水试验进行过程中，需要及时对抽水试验的基本观测数据——抽水流量（Q）、水位降深（S）及抽水延续时间（t）进行现场检查与整理，并绘制出各种规定的关系曲线。现场资料整理的主要目的是：（1）及时掌握抽水试验是否按要求正常地进行，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。需要及时纠正错误，采取补救措施，包括及时返工及延续抽水时间等，以保证抽水试验顺利进行。（2）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，并为水文地质参数计算提供基本的可靠的原始资料。