基于抽水试验的渗透系数计算方法对比与研究

朱保坤++苟联盟++柴永进++张建涛

摘 要：以无锡梅梁湖湖区抽水试验为例，对几种常用渗透系数计算方法进行初步的比较和分析。传统的稳定流公式法计算方法简单，但需对结构进行简化处理，计算结果误差较大；非稳定流配线法计算严谨，准确性高，但通常需借助计算机程序帮助，过程较复杂，对试验数据及其准确性要求较高。

关键词：抽水试验；稳定流；非稳定流

中图分类号：P641.73 文献标识码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0071-02

1 概述

根据现场抽水试验资料确定含水层渗透系数是查明水文地质工作中经常采用的有效方法之一[1]。用抽水试验数据分析水文地质参数的方法已经比较成熟，早在1863年J.Dupuit就提出了完整井稳定流的Dupuit公式，1970年W.C.Walton提出了承压含水层完整井有越流、无边界影响时的井流公式，此外还有Theis公式、Copper-Jacob法、Boulton模型及Hantush Jacob法等[2]。不同的计算方法各有优缺点及适用条件，并且存在计算误差，本文采用稳定流公式法、非稳定流配线法及水位恢复法计算渗透系数。

2 抽水试验简介

本次抽水试验项目位于无锡梅梁湖湖區。试验设置1个抽水孔，2个观测孔，2个观测孔在抽水孔的一侧，呈直线排列，距离抽水孔分别为5m、15m。承压含水层厚度约7m，含水层土性为稍密状粉土，上下均有厚层隔水层。

3 渗透系数计算

3.1 稳定流公式法

由于场地条件限制，本次试验无法观测抽水孔井外地下水位，无法消除水跃值对参数计算的影响，故采用两个观测孔观测数据计算，公式如下：

式中：K为渗透系数（m/d）；Q为抽水孔涌水量（m3/d）；m为含水层厚度（m）；S1为1号观测孔水位下降值（m）；S2为2号观测孔水位下降值（m）；r1为1号观测孔到抽水孔距离（m）；r2为2号观测孔到抽水孔距离（m）。

3.2 Theis配线法

在双对数坐标系下分别绘制W（u）-1/u标准曲线和S-t/r2实测曲线，将实测曲线置于标准曲线上，在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移，直至两条曲线重合为止，任取一匹配点，记录匹配点的对应坐标值：W（u），1/u，S，t/r2代入式计算参数。

式中，W（u）为井函数；r为观测孔至抽水孔的距离（m）；M为含水层厚度（m）；Q为涌水量（m3/d）；S为观测孔降深（m）；t为观测时间（d）；K为渗透系数（m/d）；Ss为释水系数。

3.3 水位恢复法

停止抽水前，水位已稳定，采用下式计算：

式中：K为渗透系数（m/d）；Q为涌水量（m3/d）；r为观测孔到抽水孔距离（m）；B为越流参数；mi为s～lg（1+tk/tT）曲线上拐点的斜率。

拐点处的斜率，应根据抽水孔或观测孔中的稳定最大降深值的1/2确定曲线的拐点位置及拐点处的水位下降值，再

从函数表中查出相应的r/B，然后确定越流参数B。

4 结论与建议

（1）稳定流公式法通过简化处理，使用较简单，但对复杂水文地质条件下的计算并不适用[3]。（2）非稳定流配线法对抽水试验的观测数据和数据准确性要求高，匹配过程通常需借用计算机程序实现。优点在于本方法较严谨，计算较准确。（3）在确定渗透系数时，应对比多种方法计算结果，分析各自的优缺点，同时结合实际的水文地质条件，方能确定合适的参数。

参考文献：

[1]周志芳，汤瑞凉，汪斌.基于抽水试验资料确定含水层水文地质参数[J].河海大学学报，1999（3）：5-8.

[2]赵琳琳，肖长来，陈昌亮，等.基于抽水试验的多种方法确定水文地质参数[J].地下空间与工程学报，2015（2）：306-309.

[3]聂庆林，高广东，轩华山，等.抽水试验确定承压含水层参数方法探讨[J].水文地质工程地质，2009（4）：37-40.

[4]郑小林.利用抽压水确定水文地质参数的野外试验研究[J].科技创新与应用，2014（13）：1-2.endprint