水文地质参数计算.ppt
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1、关于水文地质参数计算现在学习的是第1页,共56页3 31 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文地质参数是表征含水层水理特性的定量指标,是水文地质参数是表征含水层水理特性的定量指标,是地下水资源评价的重要基础资料。地下水资源评价的重要基础资料。水文地质参数主要包括含水层的渗透系数水文地质参数主要包括含水层的渗透系数(k)(k)和导水系数和导水系数(T)(T)、承压含水层贮水系数、承压含水层贮水系数(S(S或或*)、潜水含水层的给水度、潜水含水层的给水度()、弱透水层的越流系数、弱透水层的越流系数(k(ke e);还有与岩土性质、水文气;还有与岩土性质、水文气象等因素有关的
2、指标,主要包括降水入渗系数象等因素有关的指标,主要包括降水入渗系数(a a)、潜水蒸、潜水蒸发系数发系数(C)(C)等。等。现在学习的是第2页,共56页1.1.渗透系数渗透系数当水力坡度为当水力坡度为1 1时,从单位面积含水层通过的流量。常时,从单位面积含水层通过的流量。常用用m/dm/d表示。渗透系数的大小主要取决于含水层中相连表示。渗透系数的大小主要取决于含水层中相连通的空隙的尺度。通的空隙的尺度。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。给水度是指潜水含水层被疏干时,所释出的水体积与给水度是指潜水含水层被疏干时,所释出的水体积与该含水层体积之比。
3、该含水层体积之比。弹性释水系数:弹性释水系数:承压含水层降低单位水头时,从一单位承压含水层降低单位水头时,从一单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。现在学习的是第3页,共56页二、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文地质参数的确定水文地质参数的确定,在地下水勘察、开发利用的不同阶段在地下水勘察、开发利用的不同阶段,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勘探阶段或地下水开发利用的初期,通常采用野外抽水试在勘探阶段或地下水开发利用
4、的初期,通常采用野外抽水试验来测定水文地质参数。但由于抽水试验的数量有限,验来测定水文地质参数。但由于抽水试验的数量有限,往往不能代表大面积含水层的情况。往往不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地下水已开发利用在地下水已开发利用,且有较长期的地下水动态观测资料的情况且有较长期的地下水动态观测资料的情况下下,常利用地下水的开采资料和动态观测资料确定水文地质常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。用这种方法确定的水文地质参数代表性强,往往比较参数。用这种方法确定的水文地质参数代表性强
5、,往往比较符合实际。符合实际。现在学习的是第4页,共56页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特定条件下也可以采用室内试验的方法确定在特定条件下也可以采用室内试验的方法确定某些水文地质参数,但一般与实际情况相差某些水文地质参数,但一般与实际情况相差较大。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用模型采用模拟的方法来确定复杂条件下的利用模型采用模拟的方法来确定复杂条件下的水文地质参数。如利用数学模型采用数值模水文地质参数。如利用数学模型采用数值模拟的方法和电网络模拟法等。拟的方法和电网络模拟法等。5.5.经验数值法经验数值法现
6、在学习的是第5页,共56页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包括利用稳定流抽水试验资料确定水文地质参数和利包括利用稳定流抽水试验资料确定水文地质参数和利用非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数两种方法用非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00000)lg(lg366.0)()lg(lg366.0MsrRQhHMrRQK现在学习的是第6页,共56页如果有观测孔时,可用蒂姆公式计算。如果
7、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。)()lg(lg366.0)()lg(lg366.021121212ssMrrQhhMrrQK)()lg(lg366.0)()lg(lg366.010010101ssMrrQhhMrrQK现在学习的是第7页,共56页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:)(2()lg(lg733.0)()lg(lg733.010100012201
8、01ssssHrrQhhrrQK)(2()lg(lg733.0)()lg(lg733.02121012221212ssssHrrQhhrrQK0000220)2)lg(lg733.0)()lg(lg733.000ssHrRQhHrRQK现在学习的是第8页,共56页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利用稳定流抽水试验资料确定渗透系数时,需要消除水跃值在利用稳定流抽水试验资料确定渗透系数时,需要消除水跃值的影响,否则计算的的影响,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验井的滤水结构设计不
9、合理,施工质量不高,如填砾不合规试验井的滤水结构设计不合理,施工质量不高,如填砾不合规格、洗井不彻底等,势必影响井的出水量或产生过大的水跃值格、洗井不彻底等,势必影响井的出水量或产生过大的水跃值,使计算出的,使计算出的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水试验中,应适当控制抽水降深,以免因流速过大而出现混抽水试验中,应适当控制抽水降深,以免因流速过大而出现混合流。合流。现在学习的是第9页,共56页观测孔布置示意图现在学习的是第10页,共56页(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
10、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基本原理在承压含水层有越流补给的抽水试验中,当越流补给量等于抽在承压含水层有越流补给的抽水试验中,当越流补给量等于抽水量时,或当抽水时间持续很长时,地下水位下降漏斗达到稳水量时,或当抽水时间持续很长时,地下水位下降漏斗达到稳定,就可按越流补给状况下的稳定流计算。其降深定,就可按越流补给状况下的稳定流计算。其降深s s的计算公的计算公式为式为:)(20BrKKMQs现在学习的是第11页,共56页因为: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。BBrrTQBr
11、kslglglg2lglglg0TQ2lgBlgBrBrklglg0rslglgBTQlg2lg,BBrr现在学习的是第12页,共56页求参步骤求参步骤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.在另一张模数相同的透明双对数坐标纸上,据观测孔水位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,绘制降深,绘制sr曲线;曲线;c.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,直至两曲线重合为止。件下,移动坐标纸,直至两曲线重合为止。d.d.重合好后,在图上任取一点作为匹配点,读出
12、该点的坐标重合好后,在图上任取一点作为匹配点,读出该点的坐标s,r,代入下列各式中求参数。代入下列各式中求参数。BrBrK,0BrKSQT02BrrB 2BTKeBrBrK0现在学习的是第13页,共56页现在学习的是第14页,共56页现在学习的是第15页,共56页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与与lgr是线性关系。是线性关系。将实测的将实测的s取普通坐标,取普通坐标,r取对数坐标,作图为直取对数坐标,作图为直线,其斜率为:线,其斜率为:BrTQrBTQS89.0lg230.2123.1ln2TQi230.2iQiQT366.0
13、230.2现在学习的是第16页,共56页将该直线延长交于将该直线延长交于r轴,轴,可读出可读出s=0时的时的r值,设为值,设为r r0 0,则有:则有:即:所以:089.0lg0Br20089.0189.0BTKrBBreBrTQ089.0lg230.20现在学习的是第17页,共56页二、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层1.1.配线法配线法 包括包括降深降深时间距离配线法、降深时间距离配线法、降深时间配线法和降深时间配线法和降深
14、距离配距离配线法三种方法。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:TurtTtruuWTQs4144*2*2TurtTQuWs4lg1lglg4lglglg*2现在学习的是第18页,共56页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 。将二曲线重合,任选一匹配点,记下对应的坐标值,代入将
15、二曲线重合,任选一匹配点,记下对应的坐标值,代入Theis公式公式可求。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条件在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移下相对平移,直至两曲线重合为止。直至两曲线重合为止。TQ4T4*现在学习的是第19页,共56页任取一配点(在曲线上或曲线外均可),记下匹任取一配点(在曲线上或曲线外均可),记下匹配点的对应坐标:配点的对应坐
16、标:W(u)、1/u、s、t/r2,代入下式,代入下式求参数:求参数:2*144rtuTuWsQT现在学习的是第20页,共56页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曲线。曲线。将实际曲线置于标准曲线上,在保持对应坐标轴彼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。任取一配点(在曲线上或曲线外均可),记下匹配任取一配点(在曲线上或曲线外均可),记下匹配点的对
17、应坐标:点的对应坐标:W(u)、1/u、s、t,代入下式求参数:,代入下式求参数:urtTuWsQT1442*现在学习的是第21页,共56页现在学习的是第22页,共56页配线法的优点: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,避免了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。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。拟合准确,常
18、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。现在学习的是第23页,共56页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:显然,显然,s与与lgt/r2是线性关系。是线性关系。在单对数纸上以在单对数纸上以t/r2为横为横坐标坐标,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:TQi43.2iQT43.22*2*lg183.025.2lg183.0)25.2lg(183.0
19、rtTQTTQrtTTQs*225.2lg183.0rTtTQs 现在学习的是第24页,共56页现在学习的是第25页,共56页(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:2*25.2lg43.20rtTTQ125.22*rtT2*25.2rtT现在学习的是第26页,共56页(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:*225.2lg43
20、.2lg43.2rTTQtTQsTQi43.2iQT43.2 trTtrTTQ2*225.225.2lg43.20现在学习的是第27页,共56页直线图解法的优点:直线图解法的优点:既可以避免配线法的随意性,又能充分利用抽水后既可以避免配线法的随意性,又能充分利用抽水后期的所有资料。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。选资料时,要选距抽水井近,且抽水时间长的观测选资料时,要选距抽水井近,且抽水时间长的观测孔资料,画直线时以抽水中、后期的数据为主。否孔资料,画直线时以抽水中、后期的数据为主。
21、否则,抽水时间短,直线斜率小,截距值小,所得的则,抽水时间短,直线斜率小,截距值小,所得的T值偏大,而值偏大,而*值偏小。值偏小。Ttru4*2现在学习的是第28页,共56页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。现在学习的是第29页,共56页剩余降深剩余降深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。抽水井停抽以前抽水井停抽以前(tp时刻时刻),抽水井以流量,抽水井以流量Q抽水;停抽水;停抽后,处理为以流量抽后,处理为以流量Q继续抽水和以流量继续抽水和以流量Q注水的叠注水的叠加。加。当当ttp,时,时,观测观测孔得剩余降深为:孔得剩余降深为
22、:式中:式中:t?=t-tpttTQsrtTTQrTtTQslg43.225.2lg43.225.2lg43.2*2*201.0401.04*2*2Ttrt Tr时,现在学习的是第30页,共56页剩余降深剩余降深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:*2*225.2lg25.2lg43.2rTtisrTtTQspppp或ispptra1044.02iQiQTTQi183.043.243.2现在学习的是第31页,共56页(二二)潜水含水层潜水含水层据表绘制标准曲线,如下图,曲线分据表绘制标准曲线,如下图,曲线
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- 水文地质 参数 计算
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