水文地质参数计算讲稿.ppt
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1、关于水文地质参数计算第一页,讲稿共五十六页哦331 1 概述概述一、水文地质参数的种类一、水文地质参数的种类水水文文地地质质参参数数是是表表征征含含水水层层水水理理特特性性的的定定量量指指标标,是是地地下下水资源评价的重要基础资料。水资源评价的重要基础资料。水水文文地地质质参参数数主主要要包包括括含含水水层层的的渗渗透透系系数数(k)(k)和和导导水水系系数数(T)(T)、承承压压含含水水层层贮贮水水系系数数(S(S或或*)*)、潜潜水水含含水水层层的的给给水水度度()、弱弱透透水水层层的的越越流流系系数数(k(ke e);还还有有与与岩岩土土性性质质、水水文文气气象象等等因因素素有有关关的的
2、指指标标,主主要要包包括括降降水水入入渗渗系系数数(a a)、潜水蒸发系数、潜水蒸发系数(C)(C)等。等。第二页,讲稿共五十六页哦1.1.渗透系数渗透系数当当水水力力坡坡度度为为1 1时时,从从单单位位面面积积含含水水层层通通过过的的流流量量。常常用用m/dm/d表表示示。渗渗透透系系数数的的大大小小主主要要取取决决于于含含水水层层中中相相连连通通的空隙的尺度。的空隙的尺度。2.2.释释(储储)水系数水系数分为给水度和弹性释水系数。分为给水度和弹性释水系数。给给水水度度是是指指潜潜水水含含水水层层被被疏疏干干时时,所所释释出出的的水水体体积积与该含水层体积之比。与该含水层体积之比。弹弹性性释
3、释水水系系数数:承承压压含含水水层层降降低低单单位位水水头头时时,从从一一单单位位面积含水层柱体中所释出的水体积与该柱体的体积之比。面积含水层柱体中所释出的水体积与该柱体的体积之比。第三页,讲稿共五十六页哦二、常用的水文地质参数确定方法二、常用的水文地质参数确定方法水水文文地地质质参参数数的的确确定定,在在地地下下水水勘勘察察、开开发发利利用用的的不不同同阶阶段段,可以采用不同的方法。可以采用不同的方法。1.1.采用野外抽水试验来测定水文地质参数采用野外抽水试验来测定水文地质参数在在勘勘探探阶阶段段或或地地下下水水开开发发利利用用的的初初期期,通通常常采采用用野野外外抽抽水水试试验验来来测测定
4、定水水文文地地质质参参数数。但但由由于于抽抽水水试试验验的的数数量量有有限限,往往往往不不能代表大面积含水层的情况。能代表大面积含水层的情况。2.2.利用地下水的开采资料和动态观测资料确定水文地质参数利用地下水的开采资料和动态观测资料确定水文地质参数在在地地下下水水已已开开发发利利用用,且且有有较较长长期期的的地地下下水水动动态态观观测测资资料料的的情情况况下下,常常利利用用地地下下水水的的开开采采资资料料和和动动态态观观测测资资料料确确定定水水文文地地质质参参数数。用用这这种种方方法法确确定定的的水水文文地地质质参参数数代代表表性性强强,往往比较符合实际。往往比较符合实际。第四页,讲稿共五十
5、六页哦3.3.室内试验的方法确定水文地质参数室内试验的方法确定水文地质参数在在特特定定条条件件下下也也可可以以采采用用室室内内试试验验的的方方法法确确定定某某些些水文地质参数,但一般与实际情况相差较大。水文地质参数,但一般与实际情况相差较大。4.4.采用模拟的方法确定水文地质参数采用模拟的方法确定水文地质参数利利用用模模型型采采用用模模拟拟的的方方法法来来确确定定复复杂杂条条件件下下的的水水文文地地质质参参数数。如如利利用用数数学学模模型型采采用用数数值值模模拟拟的的方方法法和电网络模拟法等。和电网络模拟法等。5.5.经验数值法经验数值法第五页,讲稿共五十六页哦332 2 利用抽水试验资料确定
6、水文地质参数利用抽水试验资料确定水文地质参数包包括括利利用用稳稳定定流流抽抽水水试试验验资资料料确确定定水水文文地地质质参参数数和和利利用用非非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数两种方法。稳定流抽水试验资料确定水文地质参数两种方法。一、利用稳定流抽水试验资料确定水文地质参数一、利用稳定流抽水试验资料确定水文地质参数(一一)利用裘布依公式确定利用裘布依公式确定K K1.1.承压完整井承压完整井第六页,讲稿共五十六页哦如果有观测孔时,可用蒂姆公式计算。如果有观测孔时,可用蒂姆公式计算。有两个观测孔时:有两个观测孔时:有一个观测孔时:有一个观测孔时:注意:尽量用蒂姆公式计算。注意:尽量用蒂姆公式计算
7、。第七页,讲稿共五十六页哦2.2.潜水完整井潜水完整井如果有观测孔时,可用蒂姆公式计算。如果有观测孔时,可用蒂姆公式计算。有两个观测孔时:有两个观测孔时:有一个观测孔时:有一个观测孔时:第八页,讲稿共五十六页哦3.3.计算参数时应注意的问题计算参数时应注意的问题(1)(1)消除水跃值影响消除水跃值影响在在利利用用稳稳定定流流抽抽水水试试验验资资料料确确定定渗渗透透系系数数时时,需需要要消消除除水水跃跃值值的的影响,否则计算的影响,否则计算的K K值一般偏小。值一般偏小。(2)(2)选择高质量的试验井选择高质量的试验井试试验验井井的的滤滤水水结结构构设设计计不不合合理理,施施工工质质量量不不高高
8、,如如填填砾砾不不合合规规格格、洗洗井井不不彻彻底底等等,势势必必影影响响井井的的出出水水量量或或产产生生过过大大的的水水跃跃值值,使使计计算出的算出的K K值偏小。值偏小。(3)(3)避免混合流的影响避免混合流的影响抽抽水水试试验验中中,应应适适当当控控制制抽抽水水降降深深,以以免免因因流流速速过过大大而而出出现现混混合合流。流。第九页,讲稿共五十六页哦观测孔布置示意图观测孔布置示意图第十页,讲稿共五十六页哦(二二)有越流补给时渗透系数有越流补给时渗透系数K K、越流系数、越流系数K Ke e的确定的确定确定方法有配线法和直线图解法。确定方法有配线法和直线图解法。1.1.配线法配线法基本原理
9、基本原理在在承承压压含含水水层层有有越越流流补补给给的的抽抽水水试试验验中中,当当越越流流补补给给量量等等于于抽抽水水量量时时,或或当当抽抽水水时时间间持持续续很很长长时时,地地下下水水位位下下降降漏漏斗斗达达到到稳稳定定,就就可可按按越越流流补补给给状状况况下下的的稳稳定定流流计计算算。其其降降深深s s的的计计算算公公式为式为:第十一页,讲稿共五十六页哦因为:对二式两边取对数,得:式中,和 是常数。曲线 与曲线 相似,只是坐标平移了 只要能找到坐标平移的距离,即可求得T和B。第十二页,讲稿共五十六页哦求参步骤求参步骤a.a.在双对数纸上,绘制在双对数纸上,绘制 曲线,见下图;曲线,见下图;
10、b.在另一张模数相同的透明双对数坐标纸上,据观测孔水在另一张模数相同的透明双对数坐标纸上,据观测孔水位降深,绘制位降深,绘制sr曲线;曲线;c.将将实实际际资资料料曲曲线线叠叠置置在在标标准准曲曲线线上上,在在保保证证对对应应坐坐标标平平行行的的条条件下,移动坐标纸,直至两曲线重合为止。件下,移动坐标纸,直至两曲线重合为止。d.d.重重合合好好后后,在在图图上上任任取取一一点点作作为为匹匹配配点点,读读出出该该点点的的坐坐标标s,r,代入下列各式中求参数。代入下列各式中求参数。第十三页,讲稿共五十六页哦第十四页,讲稿共五十六页哦第十五页,讲稿共五十六页哦2.2.直线图解法直线图解法有越流时的近
11、似计算公式为:有越流时的近似计算公式为:公式表明公式表明s与与lgr是线性关系。是线性关系。将将 实实 测测 的的s取取 普普 通通 坐坐 标标,r取取 对对 数数 坐坐 标标,作作 图图 为为 直直线,其斜率为:线,其斜率为:第十六页,讲稿共五十六页哦将将该该直直线线延延长长交交于于r轴,可可读读出出s=0时时的的r值值,设设为为r r0 0,则有:,则有:即:所以:第十七页,讲稿共五十六页哦二、利用非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数二、利用非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数求解的方法有配线法、直线图解法和水位恢复法。求解的方法有配线法、直线图解法和水位恢复法。(一一)承压含水层承压含水
12、层1.1.配线法配线法 包包括括降降深深时时间间距距离离配配线线法法、降降深深时时间间配配线线法法和和降降深深距距离离配配线线法三种方法。法三种方法。降深降深时间距离配线法时间距离配线法基本原理基本原理Theis公式为:公式为:对上式两边取对数,得:对上式两边取对数,得:第十八页,讲稿共五十六页哦对于同一次定流量抽水右边第二项均为常数对于同一次定流量抽水右边第二项均为常数,在双对数坐标系内在双对数坐标系内,st/r2曲线和曲线和W(u)1/u标准曲线在形状上是相同的标准曲线在形状上是相同的,只是纵坐标平移了只是纵坐标平移了 ,横坐标平移了横坐标平移了 。将将二二曲曲线线重重合合,任任选选一一匹
13、匹配配点点,记记下下对对应应的的坐坐标标值值,代代入入Theis公公式式可求。可求。具体具体步骤步骤在双对数坐标纸上绘制在双对数坐标纸上绘制W(u)1/u标准曲线。标准曲线。在另一张模数相同的透明双对数纸上绘制实测的在另一张模数相同的透明双对数纸上绘制实测的st/r2曲线。曲线。将将实实际际曲曲线线置置于于标标准准曲曲线线上上,在在保保持持对对应应坐坐标标轴轴彼彼此此平平行行的的条条件件下下相相对对平移平移,直至两曲线重合为止。直至两曲线重合为止。第十九页,讲稿共五十六页哦任任取取一一配配点点(在在曲曲线线上上或或曲曲线线外外均均可可),记记下下匹匹配配点点的的对对应应坐坐标标:W(u)、1/
14、u、s、t/r2,代代入入下下式式求求参数:参数:第二十页,讲稿共五十六页哦降深降深时间配线法时间配线法在双对数坐标纸上绘制在双对数坐标纸上绘制W(u)1/u标准曲线。标准曲线。在在另另一一张张模模数数相相同同的的透透明明双双对对数数纸纸上上绘绘制制实实测测的的st曲线。曲线。将将实实际际曲曲线线置置于于标标准准曲曲线线上上,在在保保持持对对应应坐坐标标轴轴彼彼此平行的条件下相对平移,直至两曲线重合为止。此平行的条件下相对平移,直至两曲线重合为止。任任取取一一配配点点(在在曲曲线线上上或或曲曲线线外外均均可可),记记下下匹匹配配点的对应坐标:点的对应坐标:W(u)、1/u、s、t,代入下式求参
15、数:,代入下式求参数:第二十一页,讲稿共五十六页哦第二十二页,讲稿共五十六页哦配线法的优点:配线法的优点:可以充分利用抽水试验获得的全部观测资料,避免可以充分利用抽水试验获得的全部观测资料,避免了个别资料的偶然误差,提高计算精度。了个别资料的偶然误差,提高计算精度。配线法的缺点:配线法的缺点:(1)(1)抽水初期实际曲线常与标准曲线不符;抽水初期实际曲线常与标准曲线不符;(2)(2)当抽水后期曲线比较平缓时,同标准曲线不容易拟当抽水后期曲线比较平缓时,同标准曲线不容易拟合准确,常带有人为误差。合准确,常带有人为误差。因此拟合时尽可能用中部弯曲的线段。因此拟合时尽可能用中部弯曲的线段。第二十三页
16、,讲稿共五十六页哦2.Jacob2.Jacob直线图解法直线图解法(1)slgt/r2直线图解法直线图解法当当u足够小时,可用足够小时,可用Jacob式计算式计算可变形为:可变形为:显显然然,s与与lgt/r2是是线线性性关关系系。在在单单对对数数纸纸上上以以t/r2为为横横坐标坐标,以以s为纵坐标为纵坐标,slgt/r2为一直线为一直线,如下图。如下图。直线的斜率为直线的斜率为i,则:,则:得:得:第二十四页,讲稿共五十六页哦第二十五页,讲稿共五十六页哦(2)slgt/r(2)slgt/r2 2直线图解法直线图解法当当S=0,有:,有:可得:可得:将截距(将截距(t/r2)代入上面式子,得:
17、)代入上面式子,得:第二十六页,讲稿共五十六页哦(3)slgt(3)slgt直线图解法直线图解法前式还可变为:前式还可变为:直线的斜率为直线的斜率为 ,可得:,可得:当当S=0时,得截距时,得截距(t)代入上面式子,得:代入上面式子,得:第二十七页,讲稿共五十六页哦直线图解法的优点:直线图解法的优点:既既可可以以避避免免配配线线法法的的随随意意性性,又又能能充充分分利利用用抽抽水水后后期的所有资料。期的所有资料。注意:注意:JacobJacob公式的条件是公式的条件是u u0.010.01。因为因为 ,所以要求,所以要求r小,小,t大。大。选选资资料料时时,要要选选距距抽抽水水井井近近,且且抽
18、抽水水时时间间长长的的观观测测孔孔资资料料,画画直直线线时时以以抽抽水水中中、后后期期的的数数据据为为主主。否否则则,抽抽水水时时间间短短,直直线线斜斜率率小小,截截距距值值小小,所所得得的的T值偏大,而值偏大,而*值偏小。值偏小。第二十八页,讲稿共五十六页哦3.3.水位恢复法水位恢复法抽水试验曲线如下图。抽水试验曲线如下图。第二十九页,讲稿共五十六页哦剩余降深剩余降深s 原始水位与停抽后某原始水位与停抽后某时刻水位之差。刻水位之差。前前以以抽抽停停井井水水抽抽(tp刻刻时时)量量流流以以井井水水抽抽,Q停停;水水抽抽量量流流以以为为理理处处,后后抽抽Q量量流流以以和和水水抽抽续续继继Q叠叠的
19、的水水注注加。加。当当ttp,时,观测孔得剩余降深孔得剩余降深为:式中:式中:t=t-tp第三十页,讲稿共五十六页哦剩余降深剩余降深s*与与lgt/t呈呈线性关系,斜率性关系,斜率为:将将sp、tp 和求得的和求得的T代入下式:代入下式:可得:可得:第三十一页,讲稿共五十六页哦(二二)潜水含水层潜水含水层 1.配线法配线法 据表据表绘制制标准曲准曲线,如下,如下图,曲,曲线分分A A组和和B B组,作法同组,作法同前。前。第三十二页,讲稿共五十六页哦据实测资料,在模数相同的双对数透明纸上绘据实测资料,在模数相同的双对数透明纸上绘s st t曲曲线。线。把把曲曲线的的后后半半部部分分重重叠叠在在
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