07第七章水文地质参数的计算

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1、第七章水文地质参数的计算水文地质参数是表征含水介质水文地质性能的数量指标，是地下水资源评价的重要基础资料，主要包括含水介质的渗透系数和导水系数、承压含水层的储水系数、潜水含水层的重力给水度、弱透水层的越流系数及水动力弥散系数等，还有表征与岩土性质、水文气象等因素的有关参数，如降水入渗系数、潜水蒸发强度、灌溉入渗补给系数等。水文地质参数常通过野外试验、实验室测试及根据地下水动态观测资料采用有关理论公式计算求取，或采取数值法反演求参等。第一节给水度一、影响给水度的主要因素给水度（μ）是表征潜水含水层给水能力或储水能力的一个指标，给水度和饱水带的岩性有关，随排水时间、

2、潜水埋深、水位变化幅度及水质的变化而变化。不同岩性给水度经验值见表7.l。二、给水度的确定方法确定给水度的方法除非稳定流抽水试验法（参考《地下水动力学》等文献）外，还常用下列方法：1．根据抽水前后包气带上层天然温度的变化来确定p值根据包气带中非饱和流的运移和分带规律知，抽水前包气带内土层的天然湿度分布应如图7.1中的Oacd线所示。抽水后，潜水面由A下降到B（下降水头高度为功），故毛细水带将下移，由aa＇段下移到bb＇段，此时的土层天然湿度分布线则变为图中的Oacd。对比抽水前后的两条湿度分布线可知，由于抽水使水位下降，水位变动带将给出一定量的水。根据水均衡原理

3、，抽水前后包气带内湿度之差，应等于潜水位下降Δh时包气带（主要是毛细水带）所给出之水量（μΔh）即故给水度为(7.1)式中：△Zi——包气带天然湿度测定分段长度（m）；△h——抽水产生的潜水面下移深度（m）；W1i，W2i；——抽水前后△Zi段内的土层天然湿度（％）；n——取样数。2．根据潜水水位动态观测资料用有限差分法确定μ值如果潜水单向流动，隔水层水平，含水层均质，可沿流向布置3个地下水动态观测孔（图7.2），然后根据水位动态观测资料，按下式计算。值：(7.2)式中：h1，t、h2，t、h3，t——1、2、3号观测孔t时刻水位，即含水层水流度（m）；△h2—

4、—△t时段内2号孔水位变幅（m）；ω——垂向流入和流出量之和，称综合补给强度（m/d）；K——渗透系数（m/d）；Δx——观测孔间距（m）。第二节渗透系数和导水系数渗透系数（K）又称水力传导系数，是描述介质渗透能力的重要水文地质参数，渗透系数的大小与介质的结构（颗粒大小、排列、空隙充填等）和水的物理性质（液体的黏滞性、容重等）有关，单位是m/d或cm／s。导水系数（T）是含水层的渗透系数与含水层厚度的乘积，常用单位是m2/d。导水系数只适用于平面二维流和一维流，而在三维流中无意义。含水层的渗透系数和导水系数一般采用抽水试验法和数值法反演计算求得。一、用抽水试验法

5、求参数应注意的问题利用抽水试验法求水文地质参数的方法在第二章及《地下水动力学》一书中已有详细论述，这里只介绍应该注意的问题。根据抽水试验资料，采用解析公式反演的方法识别含水层水文地质参数，可分为稳定流抽水和非稳定流抽水两类。在利用稳定流抽水试验资料时，常采用稳定流裘布依公式计算渗透系数，但计算结果往往与实际不符。其原因除施工质量（洗孔不彻底，滤水管外填砾不合规格等），主要是选用计算公式与抽水引起的地下水运动规律不符，即不符合裘布依公式的假设条件。主要影响因素有：1）含水层的井壁边界条件。如抽水水位降深较大时，井壁及抽水井周围产生的三维流或井周围产生紊流、滤水管长

6、度小于含水层厚度等。利用单井抽水试验资料求渗透系数的误差较大，往往是由此原因造成的。即使采用多孔抽水试验资料求渗透系数，也往往会产生利用距井近的观测孔资料求得K值偏小、反之偏大的现象。K值偏小主要是因为观测孔受到了抽水井三维流或紊流的影响；K值偏大是由于观测孔远离抽水井时，水位降深（S）与观测孔距抽水井距离（r）已经不是对数关系或受边界条件影响。2）影响半径（R）。裘布依公式的影响半径实质上是含水层的补给边界，在此边界上始终保持常水头。实际含水层很少能满足该条件。理论上，在抽水后的实际降落漏斗范围内，只有当观测孔与抽水井的距离（r）小于0.178倍的R时，水位降

7、深S与r才属对数关系；当r大于0.178R后就变为贝塞尔函数关系，而贝塞尔函数斜率小于对数函数，这就是前述观测孔越远计算的K值越大的根本原因。3）天然水力坡度（I）的影响。裘布依公式假定抽水前地下水是静止的，实际上，地下水是在天然水力坡度作用下运动的。利用水流上游观测孔求得的K值偏小，下游求得的K值偏大，因此，天然水力坡度在潜水含水层中影响较显著。4）抽水降深大小的影响。抽水降深小，易获得较准确的渗透系数值，但由于所求得的渗透系数是代表降落漏斗范围内含水层体积的平均值，所以其代表性差；抽水降深大，易获得代表性大的K值。在实际计算中，应选择抽水降深较大，同时抽水井

8、周围三维流或紊流影响较小