“用单位出水量计算渗透系数”

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1、第一章用单位出水量计算渗透系数的可行性研究概况在铁路建设中，为了提高预测生产井出水量的精度，同时不使用观测孔，又节省勘探费用和缩短勘探周期。本文在搜集国内外关于单孔抽水试验计算渗透系数的理论公式和经验公式，重点分析裘布依公式的基本假定和适用范围，找出影响传统计算方法精度的主要因素，结合铁路一般供水站用水量较小的特点，寻求单孔抽水试验计算水文地质参数简单可行的新方法。该方法主要根据勘探孔的抽水试验资料，建立Q—S抛物线方程，用数值方法求算S=1m时的单位出水量q值，然后求算渗透系数K值，再代入裘布依公式中求算引用补给半径R值。在计算过

2、程当中，使用了数理统计方法。此外，还使用了基姆公式，以便解决只做一次水位降深时求算S=1m时的近似单位出水量q值。从而用小口径（≤146mm）勘探试验孔的水文地质参数K，R值，预测大口径（>146mm）生产井（大口井、管井、结合井、干扰井、渗渠即水平集水管）等的出水量。第二章渗透系数和影响半径传统计算公式与存在问题第一节裘布依公式的假设条件和使用范围自1863年法国水力学家裘布依提出潜水井和承压水井公式以来历经百余年，至今仍然被广泛使用着。实践证明，该公式诞生以来，在指导人类开发地下水资源方面起到了举足轻重的作用，促进了社会进步并获

3、得了经济效益。但是长期以来在使该公式时，由于种种原因，常常忽视了该公式的适用范围和条件，因而造成系列误差，影响了渗透系数和引用补给半径的计算成果。一‚裘布依公式1，承压水完整孔(2-1)2，潜水完整孔（2-2）式中K—含水层渗透系数（m/d）；Q—钻孔出水量(m3/d);S—水位降深（m）;M—承压含水层厚度（m）;H—天然情况下潜水含水层厚度（m）;h—潜水含水层在抽水试验时的孔内剩余厚度（m）;R—含水层半径，即应用补给半径（m）;r—过滤管半径（m）。18二、裘布依公式的假设条件抽水孔内水头上、下一致,即地下水沿过滤管进入孔内

4、时是均匀的(二维流);(1)在半径为R的圆柱体外保持常水头;(2)抽水前地下水是静止的,即天然水力坡度为零;(3)承压水的顶、底板是水平的隔水层;潜水的底版是水平的隔水层,抽水时孔边水力坡度不大于1/4;(4)含水层是均质水平的。三、裘布依公式的基本假定与实践的关系当抽水孔的出水量达到一定的数量（一般为大降深）时，孔壁周围含水层将产生如下问题：(一)孔壁边界条件1、孔壁及其周围含水层中产生三维流由于过滤管壁的摩阻，地下水沿过滤管运动必然产生水头损失，因而沿过滤管的水头为深度Z的函数，这种边界变化影响到含水层内部，使孔周围的地下水由二

5、维平面流变为具有Z方向分速的三维流，致使在同一半径r处不同深度Z的水头不等。事实上在三维流区即b≤1.6倍含水层厚度的范围(b为距抽水孔的距离),裘布依公式就不适用。2、孔周围产生紊流在含水层中进行抽水时，水力坡度增大到一定数值时，流速和水力坡度不再保持线性关系（简称层流），此时达西定律不再有效，从而使在该基础上推导的所有公式包括裘布依公式也就失效；在粗颗粒地层，流速和水力坡度一开始抽水就呈非线性关系而符合抛物线或指数关系（简称紊流）。因而裘布依公式也不宜应用。3、潜水中裘布依假定的失效在潜水中目前通用的公式均在流线倾角的正弦用正切

6、代替的基础上推导的，当潜水的水力坡度大于１／４时，该假定就失效，此时渗流场内的势分布与裘布依公式描述的完全不同。(二)、含水层的“影响半径”裘布依公式的影响半径实质上是含水层的补给半径，在此边界上始终保持常水头。如我国陈雨孙先生在<<单井水力学>>一书中介绍裘布依公式中R的含义时指出的：1、R不是实际地下水面下降的边界，不是降落漏斗，在抽水时水面下降可以波及到整个含水层一直到补给边界;2、与出水量Q和水位降深S无关，即Q、S或大或小，R值都是固定的；3、R与含水层的渗透性（渗透系数k的大小）无关；4、R与孔径（r）大小无关，但出水量

7、与孔径密切相关，孔径愈大愈接近裘布依公式；185、R时含水层补给条件的参数，R愈小，补给条件愈好，反之R愈大，补给条件愈差；6、R的大小受下列三个条件控制：（1）含水层形状；（2）钻孔在含水层中的位置；（3）补给源的类型和补给的强弱。7、为区别传统“影响半径R”的概念，本文用“引用补给半径R”来表示裘布依公式中的R值；8、假设的“引用补给半径R”是圆形的，但在自然界中的含水层中，进行抽水实验时，实际形成的降落漏斗很少有圆形的。（三）顶、底板的隔水层裘布依公式假定潜水含水层的底板和承压含水层的顶，底板都是绝对隔水的，然而实际隔水层如粘

8、性土却并非绝对隔水，在抽水试验或水源地开采时，常可观测到表层粘性土中潜水位下降甚至疏干，这表明上覆“隔水层”的潜水已向下卧含水层进行补给。在具有越流渗流补给时，通过不同半径圆柱面的流量不等。因此，当有垂直补给时，只有在b≤0.178R