地下水向完整井的稳定运动课件.ppt

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1、3.1概述3.1.1水井的类型按井径大小和开凿方式不同：管井、筒井、特殊井（辐射井和大骨料井）按揭露地下水类型不同：潜水井和承压水井按揭露含水层程度和进水条件分：完整井和非完整井河姆渡木构井平面图及复原剖面图井管结构图1-隔水层；2-含水层；3-弱透水层；4-封闭料；5-滤料6-井壁管；7-滤水管；8-沉淀管；9-管底木塞水位降深s：s(x,y,t)=H0(x,y,0)-H(x,y,t)降落漏斗：抽水时，井中心降深最大，离井越远，降深越小，总体上形成的漏斗状水头下降区域。潜水井：降落漏斗在含水层内部扩展，抽水量主要来自含水层的疏干量。承压水井：降落漏斗不在含水层内部发展，而是形成承压水头的

2、降低区，抽水汩主要靠含水层的弹性释水量来供给。3.1.2井附近的水位降深随着抽水时间的延续，降深不断增大，漏斗不断扩展。若没有其他补给源时，地下水向井的运动始终处于非稳定状态。抽水时，地下水能达到稳定运动的水文地质条件：（1）在有侧向补给的有限含水层中，当降落漏斗扩展到补给边界后，侧向补给量和抽水量平衡时；（2）在有垂向补给的无限含水层中，随着降落漏斗的扩大，垂向补给量不断增大，当垂向补给量增大到与抽水量相等时；（3）无补给的无限含水层，随着抽水时间的延长，水位降深的速率会越来越小，在短时间内看不到明显水位下降时。位于水平埋藏的承压含水层中的完整井，水流基本上水平，同一地点不同深度上的观测

3、孔内的水位也一致。承压含水层中的水平流动承压水不完整井，水流不再水平，等势线呈弯曲状，同一地点不同深度上的观测孔内水位不同，降深也不同。承压含水层中的非水平流动潜水井观测孔进水口处的水头不等于观测孔所在地的潜水位。潜水面坡度愈大，差别愈大。潜水流未下过滤器的井：井的半径即裸孔的半径，井壁和井中的水位降深一致。承压含水层中的水位降深和有效井径-裸井下过滤器的井：井的直径为过滤器的直径，但井内水位比井壁水位低；井损：水流经过过滤器的水头损失和在井管内部水向上运动至水泵吸水口时的水头损失统称为井损。承压含水层中的水位降深和有效井径-下过滤器的井过滤器周围填砾的井：井周围降深比未填砾时要小，但井损

4、还存在。井的半径用有效井半径。有效井半径：由井轴到井管外壁某一点的水平距离。在该点，按稳定流计算的理论降深正好等于过滤器外壁的实际降深。承压含水层中的水位降深和有效井径-填砾的井本章以后几节中共有的假设条件：（1）含水层均质、各向同性，产状水平，厚度不变，分布面积很大，可视为无限延伸；（2）抽水前的地下水面是水平的，并视为稳定的；（3）含水层中的水流服从Darcy定律，并在水头下降的瞬间水就释放出来。如有弱透水层，则忽略其弹性释水量。把在无限含水层中的抽水情况设想为一半径为R的圆形岛状含水层，岛边界上的水头(H0)保持不变。如从井中定流量抽水，地下水经过一定时间的非稳定运动后，降落漏斗扩展

5、到岛的边界，周围的补给量等于抽水量，则地下水运动出现稳定状态，并符合上一节的假设条件。此时，水流有如下特征：水流为水平径向流，即流线为指向井轴的径向直线，等水头面为以井为共轴的圆柱面，并和过水断面一致；通过各过水断面的流量处处相等，并等于井的流量。3.2地下地下水向承压水井和潜水井的稳定运动3.2.1承压水井的Dupuit公式承压完整井的径向流通过任一断面的流量相等，并等于抽水井的流量，即，可得积分常数：代入前式得：分离变量，再按给出的边界条件取定积分：或Sw：井中水位降深；Q：抽水井流量；M：含水层厚度；K：渗透系数；rw：井的半径；R:影响半径。Dupuit公式距抽水井中心r处有一个观

6、测孔，水位为H，在rw和r两断面间积分得：有两个观测孔距抽水井中心的距离分别为r1和r2，水位分别为H1和H2，在r1和r2两断面间积分得：联立求解：得：说明：水流相对稳定时，只要给定井内水位和边界水头，抽水井附近的水头分布就确定了，不管渗透系数和抽水量的大小如何。潜水井应用Dupuit假设：流向井的潜水流是近似水平的，等水头面是共轴的圆柱面，并和过水断面一致。3.2.2潜水井的Dupuit公式潜水完整井的径向流通过任意断面的流量，可得积分常数：代入前式得：分离变量，按给出的边界条件对积分得：或Dupuit公式距抽水井中心r处有一个观测孔，水位为H，在rw和r两断面间积分得：有两个观测孔距

7、抽水井中心的距离分别为r1和r2，水位分别为h1和h2，在r1和r2两断面间积分得：联立求解：得潜水位分布方程（浸润曲线方程）：说明：潜水位的分布，同样由边界水位决定，而与流量和渗透系数无关。由上式计算的浸润曲线，仅在r＞H0区域同实际曲线一致；在r＜H0区，特别是井壁处，Dupuit浸润曲线总是低于实际浸润曲线。原因：Dupuit公式没有考虑潜水井存在渗出面，采用了Dupuit假设造成的。Dupuit公式的推广1)巨厚