水文地质试验技术运用探讨

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1、水文地质试验技术运用探讨　　摘要：本文首先阐述了微水试验基础理论，然后探讨了微水试验和抽水试验的选择，最后分析了微水试验的井孔设计，得出利用微水试验原理开发渗透系数快速测定系统，能够节省人力和试验费用，现场快速取得试验结果。　　关键词：微水试验；抽水试验；渗透系数　　中图分类号：P641文献标识码：A　　1微水试验的理论基础　　近60年来，各国学者提出了超过50余种数学模型，基本包括了从承压到无压、完整井到非完整井各种情况的模型。最初的模型仅针对过阻尼衰减，其中最常用的模型包括Hvorslev法、Bouwer-Rice法、Cooper法，但这些模型应用范围为过阻尼衰减的

2、情况，不能处理渗透系数很大时水位发生振荡的情况(欠阻尼衰减)。最近30年，各国学者相继提出了考虑欠阻尼衰减的数学模型，其中Butler、SpringerandGelhar分别修正了Hvorslev模型和BouwerandRice模型，使这两个模型可以处理欠阻尼衰减的数据。　　“地层渗透系数快速测定系统”采用Hvorslev模型、Bouwer-Rice模型、Springer-Gelhar模型和Butler模型，实现了过阻尼衰减(承压、无压)、欠阻尼衰减(承压、无压)的数学处理。　　2微水试验和抽水试验的选择　　微水试验时间非常短，影响半径又小，其结果的准、确性常常受到质疑

3、，有必要对两者进行对比分析。　　抽水试验周期长，影响的含水层体积大；微水试验周期短，影响的含水层体积小，对于测定特定含水层有自己的优势，比如体积较大的透镜体，如果采用抽水试验，流入井孔中的地下水不仅包括透镜体的水，还包括透镜体之外含水层的水，得到的渗透系数是一平均值。而微水试验的影响半径小，其所测得的渗透系数为透镜体自身的渗透性。因此，对于同一地点，微水试验和抽水试验的结果往往并不相同，计算结果可能差一个数量级，主要是因为影响半径不同。如果地层很不均匀，可能需要同时做抽水和微水试验。　　在工程实践中大多采用抽水试验技术，认为利用抽水试验计算的渗透系数比微水试验更准确。从

4、区域范围来看，这种观点是正确的，但是抽水试验也有自己的局限性，因为抽水试验所确定的渗透系数是较大范围地层的平均值，往往低估了最高渗透系数，又高估了最低渗透系数。微水试验影响半径小，在同一个地点多做几组试验，单个微水试验对于沉积层中相变的情况并不考虑，所取得的渗透系数是一种经过数学平均的均值。抽水试验和微水试验的计算结果都会与实际有一定误差，抽水试验由于影响半径大，渗透系数代表大范围地层的平均渗透系数，而微水试验由于影响半径小，渗透系数代表只能代表近井孔处某一个岩土层的特性，而未能考虑远处不同岩相对渗透系数的影响。　　虽然一些学者针对微水试验提出了自己的观点，认为井孔的质

5、量对于微水试验结果的影响较大，且渗透系数不能代表大范围含水层，当没有条件进行抽水试验时宁愿通过经验方法确定渗透系数。虽然微水试验有其固有的缺点，但其优势也很明显，并且根据工程所处阶段和重要性，选用微水试验也不失为一种好方法。　　“利用水文试验得到的渗透系数到底代表哪个含水层“这个问题决定于进入井孔中水体来自哪个含水层。如果流入井孔的水全部来自A含水层，那么所得结果即为A含水层的渗透系数。但如果流入井孔的水来自多个含水层，比如来自A和B含水层(或者虽然进水段位于A含水层，但B含水层通过越流补给或其他方式间接进入井孔)，那么所得渗透系数代表的是A和B含水层的平均值。抽水试验

6、由于影响半径大、单次降深大，如果含水层厚度较大，进入井孔中的水可能来自单个含水层，但当含水层厚度较小或存在越流补给的情况下，进入井孔的水一般来自多个含水层。而微水试验由于影响半径小、单次降深小、周期短，即使对于含水层较薄的情况，进入井孔的水也来自试验含水层，发生越流补给的可能性很小。因此可见，抽水试验和微水试验的针对性是不同的，即渗透系数所代表的地层范围不同。　　因此，在同一个孔中对同一深度段地层进行抽水试验和微水试验，如果计算的渗透系数不同，不能轻易说某一个试验是错的，要仔细分析地层和钻孔结构，有可能各自的渗透系数代表的地层范围是不同的。　　如果含水层较厚，地层较为均

7、一，抽水试验和微水试验可以得到近似的渗透系数。当承压含水层中隔水顶底板隔水性能不好时，在抽水试验时可能会发生越流补给，造成两种试验结果不一致。微水试验由于水头差小、影响半径小、试验周期短，即使隔水层性能不好，在试验过程中一般也不发生越流补给，所得的渗透系数反映的只是含水层自身的渗透性。　　如果不同渗透性的含水层交互分布，使用抽水试验较难测得其中某一层的渗透系数值，得到的多是各层平均值。而微水试验可以较顺利求得某一含水层的渗透系数。　　综上所述，对于含水层发育较稳定，连续性较好的情况，特别是渗透性不同的含水层上下相连时，采用微水试验获取的渗