利用抽水试验确定承压含水层参数方法
摘要：地下水资源评价与地下水可开采量计算，需要对地下含水层组参数进行分析确定。本文探讨定流量(单孔或多孔)抽水试验确定含水层参数的可行性，并对定降深抽水试验确定水文地质参数方法进行了探索。
关键词：水文地质参数，抽水试验，承压水
地下水资源评价和以地下水作为供水水源的建设项目的水资源论证工作，在对评价区域水文地质条件进行勘测论证之后，主要任务就是对取水水源地所在区域地下水可开采量进行估算，以满足制定水资源开发利用规划和建设项目取用水规划的需要。浅层地下水的评价论证，可开采量估算通常采用水量均衡法、数值法和统计分析法；但深层承压含水层组地下水可开采量的计算，比较成熟的方法相对较少，水文地质参数确定得合理与否，直接影响到计算成果的可靠程度，进而关系到水资源论证评价的科学性。本文探讨承压含水层组水文地质参数确定的方法问题。 1.定流量抽水试验确定水文地质参数 1.1单井抽水试验推求水文地质参数 方法原理:
承压完整井非稳定抽水的泰斯公式为：
式中：s------与抽水井距离r处得水位降深（m） q------抽水井流量（m³/d）
t-------含水层导水系数（㎡/d） a------含水层压力传导系数（㎡/d） t-------抽水历时（d）
w(u)-------井函数，与α、t、r有关。 对式（1）两边取对数可得： （2） 式中 为常数。
由于 ，则 为常数，两边取对数得： （3）
由于（2）、（3）可知：lgs-lgt相当于 ，与标准曲线lgw（u）-lg(1/u)相似，只能纵横坐标相差一个常数，lgs-lgt是抽水试验观测孔的实测曲线（t为分钟）。据此可根据抽水试验观测数据，采用图解分析法与分析计算含水参数。
操作步骤：首先制作标准曲线lgw(u)-lg(1/u),.再依据抽水试验资料在双对数纸上点绘lgs-lgt曲线，纵横坐标平行移动，找到一个最佳配合位置，使lgs-lgt实测点据与标准曲线lgw（u）-lg(1/u)重和度最好，然后固定两曲线图位置，任意找到一个配合点m（s,t取整数），读取其w（u）、l/u/、s、t的值，有下列公式计算含水弹性给水度 e：：
1.2利用水位恢复曲线法推求水文地质参数 方法原理：
某井以定流量q抽水停止，水位恢复过程可等同认为从停抽时刻起，有一个流量为q的注水井开始工作，其水位回升适用泰斯公式。当t≥5r2/a时，
由此可见，不同时刻t与对应的水位恢复高度s(从停抽时刻的稳定水位s0算起)，在半对数纸上成直线，其斜率 ，由此得到 .
利用第一组单孔抽水试验的水位恢复资料，在半对数纸上点绘水位恢复高度s与对应时刻t关系图，图解计算得到各水文地质参数值见表1。
表1 单孔抽水试验参数计算成果表
1.3多孔抽水试验推求含水层水文地质参数
为确保试验所得水文地质参数能客观反映水源地含水层组透水和弹性释水特性，在客观条件允许时还应在单孔抽水试验基础上进行多孔(也称群孔)抽水试验，进一步验证单孔试验取得参数的合理性。
方法原理：
假设含水层均质、各向同性、等厚且无限延伸，水力坡度很小。有n眼取水井布设，各井到中心井肼的距离分别为r1，r2，…，rn，各井同时抽水流量分别为q1，q2，…，qn。在各井抽水影响下，根
据势叠加原理中心井肘点的水位降深，应等于n眼井取水对它引起降深的总和，且各井均是定流量非稳定流抽水，各井对m点的影响应符合泰斯公式，即有：
从式(6)可知，s与lgt为线性关系，将试验观测数据s、t点绘在半对数格纸上，即可图解分析得到含水层参数。 1.4不同试验方法取得水文地质参数的对比分析
通过2组单孔、1组多孔抽水试验，分析得到本水源地含水层多组水文地质参数，其中2#井孔取得2组参数，1#、3#。井孔各取得一组参数。对比分析可知，2#井孔第一组参数与其它两孔参数接近，第二组单孔试验资料分析得到的参数值偏大，分析其主要原因是观测孔距抽水孔距离较远，水位降深变化不灵敏，影响分析参数的精度，故确定水源地含水层参数时不予采用。各观测孔参数取不同方法分析结果的平均值，在此基础上将各组参数应用于抽水孔计算抽水量，以与实际抽水量总体误差最小原则确定水源地采用的参数。 2.定降深抽水试验推求水文地质参数
在利用抽水试验的方法确定水源地水文地质参数时，往往受外部环境条件的，水源地取水井孔的数量或观测条件不能满足单孔、群孔抽水试验的基本要求。如水源地取水井影响范围内无适合作为观测孔的管井，有井孔而一直处于取水状态不能专门作为观测孔使用等。因此，有必要研究单孔取水而无观测孔条件下，利用抽
水试验确定水文地质参数的方法。定降深抽水试验推求水文地质参数，即是一种无观测孔条件下抽水试验确定含水层参数的方法。 方法原理
其中：sw------取水井降深；
g（td）------无越流系统定降深井流的流量函数； 无因此时间, α、rw意义同前； 零界第一类、第二类贝赛尔函数。
当td≥104时，定降深井流的流量公式可近似写为：
式（10）在一般的条件下都是有效的，因为通常a的值都很大而r2又很小，条件td≥104很容易满足。上式可写为： 由于可见，将1/q-t数据点在
当实验时间足够长，可相应得到若干组降深sw一定时的t-q实验观测数据，确定稳定的1/q-lgt曲线，可读得曲线在1/q轴上的截距（1/q）0，利用公式
计算出含水层参数α,再根据t、α、μe之间的关系推求出值。 3.结论
采用抽水试验确定水源地含水层组水文地质参数，是目前普遍采用的方法。从2个水源地进行抽水试验的实践看，定流量单孔抽水试验确定水源地含水层组水文地质参数是一种便于操作、相对经
济，且成果比较可靠的方法。由单孔和多孔抽水试验取得的含水层参数对比分析可知，单孔抽水时如观测孔距取水孔距离在合理的范围内(100~250m为宜，太远取水影响水位降深不灵敏，太近对水源地含水层特性代表性不足)，参数分析结果与群孔抽水试验结果基本吻合，能满足水源地评价与开发利用规划的需求。
抽水试验井孔位置的确定应在区域地质调查基础上进行，所求参数适用于地质构造与含水层岩性相同或相近的区域，如选定的水源地范围较大，抽水试验布井时应充分论证其代表性，必要时划分单元布井抽水试验，分别确定参数。
定降深抽水试验推求水文地质参数的方法，从祥光铜业水源地抽水试验过程看，试验条件容易满足，简便经济，也能够确定水源地含水层组的参数，但试验时阀门控制取水流量比较困难，试验时间足够长时需多次阀门调减出流量以稳定降深，深井电泵难度较大。同时因条件，试验获取的参数不能采用其他方法验证，故不
宜在生产实践中推广应用。
注：文章内的图表及公式请以pdf格式查看