第三章水文地质参数计算优秀PPT.ppt
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1、第三章第三章 水文地水文地质参数的确定方法参数的确定方法 3 31 1概述概述 3 32 2利用抽水试验资料确定水文地质参数利用抽水试验资料确定水文地质参数 3 33 3利用地下水动态资料确定水文地质参数利用地下水动态资料确定水文地质参数 3 34 4用室内试验方法确定水文地质参数用室内试验方法确定水文地质参数331 1 概述概述一、水文地一、水文地质参数的种参数的种类水水文文地地质参参数数是是表表征征含含水水层水水理理特特性性的的定定量量指指标,是地下水是地下水资源源评价的重要基价的重要基础资料。料。水水文文地地质参参数数主主要要包包括括含含水水层的的渗渗透透系系数数(k)和和导水水系系数数
2、(T)、承承压含含水水层贮水水系系数数(S或或*)、潜潜水水含含水水层的的给水水度度()、弱弱透透水水层的的越越流流系系数数(ke);还有有与与岩岩土土性性质、水水文文气气象象等等因因素素有有关关的的指指标,主主要要包包括括降降水水入渗系数入渗系数(a a)、潜水蒸、潜水蒸发系数系数(C)等。等。1.渗透系数渗透系数当当水水力力坡坡度度为1时,从从单位位面面积含含水水层通通过的的流流量量。常常用用m/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中相中相连通的空隙的尺度。通的空隙的尺度。2.释(储)水系数水系数分分为给水度和水度和弹性性释水系数。水系数。给水水度度是是指
3、指潜潜水水含含水水层被被疏疏干干时,所所释出出的的水水体体积与与该含水含水层体体积之比。之比。弹性性释水水系系数数:承承压含含水水层降降低低单位位水水头时,从从一一单位位面面积含含水水层柱柱体体中中所所释出出的的水水体体积与与该柱柱体体的体的体积之比。之比。二、常用的水文地二、常用的水文地质参数确定方法参数确定方法水水文文地地质参参数数的的确确定定,在在地地下下水水勘勘察察、开开发利用的不同利用的不同阶段段,可以接受不同的方法。可以接受不同的方法。1.接受野外抽水接受野外抽水试验来来测定水文地定水文地质参数参数在在勘勘探探阶段段或或地地下下水水开开发利利用用的的初初期期,通通常常接接受受野野外
4、外抽抽水水试验来来测定定水水文文地地质参参数数。但但由由于于抽抽水水试验的的数数量量有有限限,往往往往不不能能代代表大面表大面积含水含水层的状况。的状况。2.利利用用地地下下水水的的开开采采资料料和和动态观测资料料确确定水文地定水文地质参数参数在在地地下下水水已已开开发利利用用,且且有有较长期期的的地地下下水水动态观测资料料的的状状况况下下,常常利利用用地地下下水水的的开开采采资料料和和动态观测资料料确确定定水水文文地地质参参数数。用用这种种方方法法确确定定的的水水文文地地质参参数数代代表表性性强,往往比往往比较符合符合实际。3.室室内内试试验验的的方方法法确确定定水水文文地地质质参参数数在在
5、特特定定条条件件下下也也可可以以接接受受室室内内试试验验的的方方法法确确定定某某些些水水文文地地质质参参数数,但但一般与一般与实际实际状况相差状况相差较较大。大。4.接接受受模模拟拟的的方方法法确确定定水水文文地地质质参参数数利利用用模模型型接接受受模模拟拟的的方方法法来来确确定定困困难难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接接受受数数值值模模拟拟的的方方法法和和电电网网络络模模拟拟法等。法等。5.阅历阅历数数值值法法332 2 利用抽水试验资料确定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定定流流抽抽水水试验资料料确确定定水水文文地地质参
6、参数数和和利利用用非非稳定定流流抽抽水水试验资料料确确定定水水文文地地质参参数数两两种种方法。方法。一、利用一、利用稳定流抽水定流抽水试验资料确定水文地料确定水文地质参数参数(一一)利用裘布依公式确定利用裘布依公式确定K1.承承压完整井完整井假如有观测孔时,可用蒂姆公式计算。假如有观测孔时,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:留意:尽量用蒂姆公式计算。留意:尽量用蒂姆公式计算。2.潜水完整井潜水完整井假如有观测孔时,可用蒂姆公式计算。有两个观测孔时:有一个观测孔时:3.计计算参数算参数时应时应留意的留意的问题问题(1)消退水消退水跃值跃值影响影响在
7、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,须须要要消消退退水水跃跃值值的的影影响响,否否则则计计算的算的K值值一般偏小。一般偏小。(2)选择选择高高质质量的量的试验试验井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,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值跃值,使,使计计算出的算出的K值值偏小。偏小。(3)避开混合流的影响避开混合流的影响抽抽水水试试验验中中,应应适适当当限限制制抽抽水水降降深深,以以免因流速免因流速过过大而出大而出现现混合流
8、。混合流。观测孔布置示意图观测孔布置示意图(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确定方法有配线法和直法和直线图解法。解法。1.配配线法法基本原理基本原理在在承承压含含水水层有有越越流流补给的的抽抽水水试验中中,当当越越流流补给量量等等于于抽抽水水量量时,或或当当抽抽水水时间持持续很很长时,地地下下水水位位下下降降漏漏斗斗达达到到稳定定,就就可可按按越越流流补给状状况况下下的的稳定定流流计算。其降深算。其降深s的的计算公式算公式为:因为:对二式两边取对数,得:式中,和 是常数。曲线 与曲线 相像,只是坐标平移了 只要能找到坐
9、标平移的距离,即可求得T和B。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;b.b.在另一张模数相同的透亮双对数坐标纸上,据在另一张模数相同的透亮双对数坐标纸上,据观测孔水位降深,绘制观测孔水位降深,绘制s sr r曲线;曲线;c.c.将实际资料曲线叠置在标准曲线上,在保证对将实际资料曲线叠置在标准曲线上,在保证对应坐标平行的条件下,移动坐标纸,直至两曲线应坐标平行的条件下,移动坐标纸,直至两曲线重合为止。重合为止。d.d.重合好后,在图上任取一点作为匹配点,读出重合好后,在图上任取一点作为匹配点,读出该点的坐标该点的坐标s s,r r,代入下列代入
10、下列各式中求参数。各式中求参数。2.2.直线图解法直线图解法有越流时的近似计算公式为:有越流时的近似计算公式为:公式表明公式表明s s与与lgrlgr是线性关系。是线性关系。将将实实测测的的s s取取一一般般坐坐标标,r r取取对对数数坐坐标标,作作图图为直为直线,其斜率为:线,其斜率为:将将该直直线延延长交交于于r轴,可可读出出s=0时的的r值,设为r r0 0,则有:有:即:所以: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、直线图解法和水位复原法。求解的方法有配线法、直线图解法和水位复原法。(一一)承压含水层承压含水层1.配线
11、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离配线法三种方法。距离配线法三种方法。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:对于同一次定流量抽水右边其次项均为常数对于同一次定流量抽水右边其次项均为常数,在双对数坐标系在双对数坐标系内内,st/r2曲线和曲线和W(u)1/u标准曲线在形态上是相同的标准曲线在形态上是相同的,只只是纵坐标平移了是纵坐标平移了 ,横坐标平移了横坐标平移了 。将二曲线重合,任选一匹配点,登记对应的坐标值,代入将二曲线重合,任选一匹配点,
12、登记对应的坐标值,代入Theis公式可求。公式可求。具体步骤具体步骤 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亮双对数纸上绘制实测的在另一张模数相同的透亮双对数纸上绘制实测的st/r2曲线。曲线。将实际曲线置于标准曲线上将实际曲线置于标准曲线上,在保持对应坐标轴彼此平行的在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移条件下相对平移,直至两曲线重合为止。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),登登记记匹匹配配点点的的对对应应坐坐标标:W(u)、1/u、s、t/r2,代代入入下下式式求参数:求参数:降深降
13、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/uW(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亮亮双双对对数数纸纸上上绘绘制制实实测的测的stst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平移移,直直至至两两曲曲线线重合为止。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),登登记记匹匹配配点点的的对对应应坐坐标标:W(u)W(u)、1/u1/u、s s、t t,代代入下式求参数:入下式求参数:配线法的优点:配线法的优点
14、:可以充分利用抽水试验获得的全部观可以充分利用抽水试验获得的全部观测资料,避开了个别资料的偶然误差,测资料,避开了个别资料的偶然误差,提高计算精度。提高计算精度。配线法的缺点:配线法的缺点:(1)抽水初期实际曲线常与标准曲线抽水初期实际曲线常与标准曲线不符;不符;(2)当抽水后期曲线比较平缓时,同当抽水后期曲线比较平缓时,同标准曲线不简洁拟合精确,常带有人标准曲线不简洁拟合精确,常带有人为误差。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。2.Jacob2.Jacob直线图解法直线图解法(1)slgt/r2(1)slgt/r2直线图解法直线图解法当当u u足够小时
15、,可用足够小时,可用JacobJacob式计算式计算可变形为:可变形为:明明显显,s s与与lgt/r2lgt/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/r2t/r2为为横横坐坐标标,以以s s为为纵纵坐坐标标,slgt/r2,slgt/r2为为始始终终线线,如下图。如下图。直线的斜率为直线的斜率为i i,则:,则:得:得:(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:)代入上面式子,得:(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
16、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:直线图解法的优点:直线图解法的优点:既既可可以以避避开开配配线线法法的的随随意意性性,又又能能充充分分利用抽水后期的全部资料。利用抽水后期的全部资料。留意:留意:Jacob公式的条件是公式的条件是u0.01。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,且且抽抽水水时时间长的观测间长的观测孔孔资资料料,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
17、值偏偏大大,而而*值值偏小。偏小。3.3.水位复原法水位复原法抽水试验曲线如下图。抽水试验曲线如下图。剩余降深剩余降深s 原始水位与停抽后某时刻水位之差。原始水位与停抽后某时刻水位之差。抽抽水水井井停停抽抽以以前前(tp时时刻刻),抽抽水水井井以以流流量量Q抽抽水水;停停抽抽后后,处处理理为为以以流流量量Q接接着着抽抽水水和和以以流流量量Q注注水水的的叠加。叠加。当当ttp,时,时,观测观测孔得剩余降深为:孔得剩余降深为:式中:式中:t=t-tp剩余降深剩余降深s*与与lgt/t呈线性关系,斜率为:呈线性关系,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:(二二)潜
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