抽水试验虚拟仿真教学建设项目

抽水试验––––是通过从钻孔或水井中抽水,来定量评价含水层富水性,测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作,是以地下水井流理论为基础(地下水动力学),在实际井孔中抽水和观测的一种野外试验。

试验的目的、任务:确定含水层水文地质参数渗透系数K、影响半径R、涌水量Q,为工程设计提供所需的水文地质数据;

抽水试验设备有离心式水泵、深井泵和射流泵;用具包括过滤器、流量计、水位计、水温计、计时器、通讯用具等。

2、进入第二个“抽水试验教学动态演示”模块,系统完整的学习抽水试验虚拟仿真操作的整个试验流程和操作过程。

3、进入第三个模块“抽水试验虚拟仿真实训”完成一个完整的抽水试验。

①根据含水层的厚度,一般尽量用完整井作试验(完整井的井流理论较完善)。但是当含水层厚度很大又是均质层,进行非完整井抽水。

②当地层含有多个含水层时,可进行分层、分段及混合抽水试验。分层抽水试验:是以含水层为单位进行,除不同性质含水层,如潜水、承压水或孔隙水与裂隙水层,应进行分层抽水外,对参数、水质差异大的同类含水层也应分层抽水。对新区应先分层抽水,以分别掌握各层的水文地质特征。分段抽水试验:是在透水性各不相同的多层含水层组中,或在不同深度内透水性有差异的厚层含水层中,对各岩段分别进行抽水的试验,用以了解各段的透水性。有时可只对其中主要含水岩段抽水,如对岩溶化强烈的岩段或主要取水岩段等。这时,段间应止水,止水处应位于透水性弱的单层或岩段中。混合抽水试验:是在井中将不同含水层合为一个试验段进行抽水,它只能反映各层的混合平均状况。只有当各分层的参数已掌握,或只需了解各层总的平均参数,或难于分层抽水时才用混合抽水试验。但由于混合抽水较简便,费用较低,所以也研究出一些用混合抽水试验资料计算出各分层参数的方法,例如利用逐层回填多次抽水试验的资料,计算各分层渗透系数近似值;利用井中流量计测定混合抽水时各分层的流量,从而可以求得各分层的参数。混合抽水试验如需配备观测孔时,必须分层设置。

③确定进行单孔抽水、一抽一观或一抽两观抽水试验。单孔抽水:仅在一个试验孔中抽水,用以确定涌水量与水位降深的关系,概略取得含水层渗透系数。多孔抽水试验:在一个主孔内抽水,在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。通过多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。

观测孔在抽水孔的一侧宜垂直地下水的流向布置2-3个观测孔。与抽水孔的距离以1-2倍含水层厚度为宜,观测孔直径和孔深应尽量与抽水孔一致。观测孔与抽水孔的距离,第一个孔宜为含水层的厚度,第二个孔为1.5倍含水层的厚度,第三个孔宜为预估影响半径的0.178倍。

测定含水层不同方向的非均质性或确定抽水影响半径,以抽水孔为中心布置两条观测线,一条垂直地下水流向,另一条宜平行地下水流向。每条测线上的孔数1-3个。

在半承压水含水层进行抽水试验时,宜在观测孔附近覆盖层(半透水层或弱含水层)中布置副观测孔。

完成打井。在抽水孔位置进行抽水孔打井操作,包括钻探、泥浆护壁、下井管及洗井等操作。井孔中上部安置的为实井壁管,管口高出地面0.2~0.3m,防止地表水流入井管内;中部为滤水管,滤水管高度略高于地下水下渗线;下部1.0m为沉淀管,起沉淀作用,井底用水泥座封闭,防止砾石进入井内;井管与孔壁之间的环状间隙投入经筛选的硅质砾石,根据地层岩性选择砾径尺寸,填砾高度超出静止水位以上1~2m。采用潜水电泵进行洗井,待砾石密实后用粘性土球封井至地表。

静水位观测。抽水试验开泵前,应对抽水孔和观测孔的自然水位要进行观测。一般地区每小时测定一次,三次所测水位值相同,或4h内水位差不超过2cm者,即为稳定水位。

抽水试验开始之前,首先需对所选抽水泵进行一次最大抽水进深的测量,以此来进行实验进深的选取与设置。最大水位降深值(Smax)的确定依据:潜水含水层:Smax=(1/3-1/2)M(M为潜水含水层厚度);承压含水层:Smax≤承压含水层顶板以上的水头高度;当含水层富水性较好,而勘探中使用的水泵出水量又有限时,则很难达到上述抽水降深的要求。此时,要求Smax等于水泵的最大扬程(或吸程)即可;

抽水泵的选择:当地下水位埋深较浅、预计动水位地表小于8m时,宜采用低压离心泵进行抽水试验;当动水位距离地表大于8m时,宜采用深井泵、深井潜水泵;当钻孔口径小、深度大、出水量大和含沙量高时,宜采用空气压缩机抽水。

正式的稳定流抽水试验,一般要求进行三次不同水位降深(落程)的抽水,以确定Q–s间的关系,要求各次降深的抽水连续进行;对于富水性较差的含水层或非开采含水层,可只做一次最大降深的抽水试验。当进行三次不同水位降深抽水试验时,其余两次试验的水位降深,应分别等于最大水位降深值的l/3和1/2;当Smax值不太大时,相邻两次水位降深之间的水头差值也不应小于1m。

《供水水文地质勘察规范》(中华人民共和国国家标准,GB50027-2001)中规定:抽水开始后的第5、10、15、20、25、30min各测一次,以后每隔30min或60min测一次。

第一个降深抽水实验结束后进行第二个降深抽水实验,观测动水位、涌水量、水温、气温。

第二个降深抽水实验结束后进行第三个降深抽水实验,观测动水位、涌水量、水温、气温。

抽水试验结束后,进行恢复水位观测,记录动水位、水温和气温。判断水位是否稳定并决定何时结束观测。一般直到水位的日变幅接近天然状态为止。

THE END
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