第六章 水文地质参数的计算
水文地质参数的确定PPT
野外试验包括
抽水试验； 放水试验； 注水（压水）或渗水试验； 连通试验； 弥散试验（示踪试验）； 流速、流向测定试验等。
本章以介绍抽水试验为主，另外还有其它几项试验：渗水试验、 钻孔注水试验、地下水示踪试验、连通试验。
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§1 抽水试验的目的任务
水文地质勘察
抽水试验––––是通过从钻孔或水井中抽水，来定量评价含水 层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条 件的一种野外试验工作。
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§3 抽水孔和观测孔的布置要求
水文地质勘察
二、水位观测孔的布置要求
1．布置抽水试验水位观测孔的意义 （1）利用观测孔的水位观测数据，可以提高井流公式所计算出的水文地质 参数的精度（避开抽水井的影响，获得真实水位）。这是因为： ① 观测孔中的水位，不存在抽水孔水跃值和抽水孔附近三维流的影响，能 更真实地代表含水层中的水位。 ② 观测孔中的水位，由于不存在抽水主孔“抽水冲击”的影响，水位波动 小，水位观测数据精度较高。 ③ 利用观测孔水位数据参与井流公式的计算，可避开因R值选值不当给参 数计算精度造成的影响。
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§3 抽水孔和观测孔的布置要求
水文地质勘察
2．水位观测孔的布置原则
不同目的的抽水试验，其水位观测孔布置的原则是不同的。 （1）为求取含水层水文地质参数
一般应和抽水主孔组成观测线，所求水文地质参数应具有代表性。 一般应根据抽水时可能形成的水位降落漏斗的特点，来确定观测线 的位置。
① 均质各向同性、水力坡度较小的含水层：其抽水降落漏斗的平面 形状为圆形，即在通过抽水孔的各个方向上，水力坡度基本相等， 但一般上游侧水力坡度较下游侧为小，故在与地下水流向垂直方向 上布置一条观测线即可（图5—3A）。
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水文地质参数计算及水文地质参数经验值
水文地质参数计算及水文地质参数经验值
1渗透系数k
计算公式见表10.23-1～10.23-2。
表10.23-1 潜水非完整井（非淹没过滤器井壁进水）
上表中，①～⑤是潜水非完整井（非淹没过滤器井壁进水）计算公式；⑥～⑩是潜水非完整井（淹没过滤器井壁进水）计算公式。
表10.23-2 根据水位恢复速度计算渗透系数
2 影响半径R
根据计算公式确定影响半径（R），目前大多数只能给出近似值，常用公式见表10.23-3。
表10.23-3 根据计算公式确定影响半径（R）
3 水文地质参数经验值如表10.23-4～10.23-8。
表10.23-4 黄淮海平原地区渗透系数经验值
注：此表系根据冀、豫、鲁、苏北、淮北、北京等省市平原地区部分野外试验资料综合
表10.23-5 砾石渗透系数
注：根据原五机部勘测公司
表10.23-6 给水度经验值
表10.23-7 影响半径经验值
注：《水利水电工程地质手册》认为，粗砂，粒径0.5～2.0mm时，R为100～150m。
表10.23-8 根据单位出水量、单位水位下降确定影响半径R
经验值
注：自《工程地质手册（第四版）》。
水文地质参数计算
（2）潜水完整孔：
r2 Q K ln 2M ( s1 s 2 ) r1
r2 Q K ln 2 2 r1 (h1 h2 )
第二章 水文地质参数计算
§3渗透系数和导水系数 二、渗透系数和导水系数的确定方法
3、在没有补给条件下，多孔非稳定流抽水水位下降资料求 渗透系数 多孔非稳定流抽水试验，在没有补给条件下，利用抽水孔 或观测孔的水位下降资料计算渗透系数时，可采用下列公 式： （1） 配线法 1）承压水完整孔：
V
降落漏斗的形状一般为不规则的漏斗形。当观测孔较多 时，可根据实测的降落漏斗形状和漏斗内降深等值线，算 出漏斗体积V。
§2 给水度的确定方法 二、给水度的确定方法
3、筒测法 筒测法是使用一种特制的简易测筒，筒内盛入原状土，然 后设法让筒内原状土达到饱和，进而使之在重力作用下自
由排水，从而测定排除的水量，借以推求原状土的给水度。
为广泛，可以求出一些用抽水试验不能求得的一些参数。
§2 给水度的确定方法 一、给水度的概念
1、含义 给水度是表征潜水含水层给水或储水能力的一个指标， 在数值上等于单位面积的潜水含水层柱体，当潜水位下降
一个单位时，在重力作用下自由排出的水量体积。
2、影响因素 饱水带的岩性、潜水埋深、排水时间、水位变化幅度等。
降，水位变动带将会给出一定量的水。按水均衡原理，抽水 前后包气带内湿度之差，应等于潜水位下降△h时包气带所 给出的水量。
△h
§2 给水度的确定方法 二、给水度的确定方法
5、根据抽水前后包气带土层天然湿度的变化来确定μ值
式中：△Zi—包气带天然湿度测定分段长度； △h—抽水产生的潜水面下移深度； W1i，W2i—抽水前后△Zi段内的土层天然湿度； n—取样数。 土层的天然湿度，可采取原状土样在实验室测定，或 利用中子水分计在钻孔中直接测定土层的含水率。
水文地质学基础第六章
1.氧（02）、氮（N2） • 02的化学性质远较N2活泼，在较封闭的环境中， 02将耗尽而只留下N2 。因此， N2的单独存在， 通常可说明地下水起源于大气并处于还原环境。 • 大气中的惰性气体（A、Kr、Xe）与N2的比例恒 定，即(A+Kr+Xe)/ N2 =0.0118。比值等于此数， 说明N2是大气起源的；小于此数，则表明水中含 有生物起源或变质起源的N2 。
地壳表层有两个热能来源:
• 太阳的辐射；
• 地球内部的热流。
根据受热源影响的情况,地壳表层温度可分三带：
• 变温带——受太阳辐射影响的地表极薄的温度变化 带。 • 常温带——变温带以下一个厚度极小的带 • 增温带——常温带以下,地温受地球内热影响的带
变温带特征：
• 处于受太阳辐射影响的地表极薄的带。 • 由于太阳辐射能的周期变化,本带呈现地温的 昼夜变化和季节变化。 • 地温昼夜变化影响地表以下1-2m深。变温带 的下限深度一般为15-30m。地温年变化小于 0.1℃。
地下水的化学成分及其形成作用
6.2 地下水的化学特征 6.3 地下水的温度 6.4 地下水化学成分的形成作用 6.5 地下水化学成分的基本成因类型 6.6 地下水化学成分的分析内容与分类图示
6.1
地下水是一种复杂的溶液：
概述
• 赋存于岩石圈中,不断与岩土发生化学反应;与大气
圈、水圈和生物圈进行水量和化学成分的交换。
于水的（如O2、Ca、Mg、Na、K ）；或是地壳中含量虽 不很大，但极易溶于水的（Cl、以SO42-形式出现的S） 。 • Si、Al、Fe等元素，虽然在地壳中含量很大，但由于难
溶于水，地下水中含量通常不大。
• 一般情况下,随着总矿化度(总溶解固体）的变化,地
曲线拟合法和数值模拟法反演求水文地质参数
曲线拟合法和数值模拟法反演求水文地质参数水文地质参数是描述水文地质系统的重要指标，不同参数的取值可以影响地下水运移方向、速度、水质等方面的变化。
然而，在实际应用中，如何准确地确定水文地质参数却是一个复杂的问题。
本文将介绍两种主流的计算水文地质参数的方法：曲线拟合法和数值模拟法反演。
一、曲线拟合法曲线拟合法是利用统计学理论来拟合实际观测数据与预设函数之间的函数关系，从而推算出水文地质参数。
曲线拟合法的基本流程如下：1. 收集实验数据和背景信息，确定适当的预设函数，并进行数据预处理。
2. 通过求解函数拟合的误差最小的原则，拟合得到水文地质参数取值。
3. 分析参数取值的合理性，对拟合结果进行调整和优化。
曲线拟合法的优点在于可以利用较少的样本数据对水文地质参数进行求解，尤其适用于数据质量较差的情况。
不过，曲线拟合法也存在一些缺陷，比如无法考虑地质体非均质性、边界条件等因素对参数求解的影响，因此实际应用时需要结合具体问题来确定其可行性。
二、数值模拟法反演数值模拟法反演是建立一个数学模型，通过模型与实际数据匹配得到参数取值的方法。
数值模拟法反演的基本流程如下：1. 建立数学模型并确定模型中需要反演的水文地质参数。
2. 构建反演算法，并将观测数据与数学模型相结合，寻求与实际数据最接近的参数取值。
3. 对反演结果进行分析及验证，对不合理之处进行修正。
数值模拟法反演与曲线拟合法相比，可以更好地考虑地质体的非均质性、边界条件等较为复杂的影响因素。
但是由于数值模型本身的复杂性，需要对数据处理和反演算法等方面进行大量的计算和优化，所需的数据量和计算量较大，实现难度较高。
总之，曲线拟合法和数值模拟法反演都是计算水文地质参数的重要方法，而选择何种方法，取决于具体问题的性质和数据的可获得程度。
第六章 矿山水文地质调查
第六章矿山水文地质调查第一节矿山水文地质调查内容一、矿山水文地质分类为了有针对性地做好矿井水文地质条件的评价工作，根据受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性及补给条件，单井年平均涌水量和最大涌水量、开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等影响指标，把矿井水文地质划分为简单、中等、复杂、极复杂四个类型（见表6-1-1）。
表6-1-1 煤矿矿井水文地质类型表注：单位涌水量以井田主要含水层中有代表性的为准。
二、矿山水文地质调查内容分类（一）极复杂型矿山必须按照水文地质特点和开采需要进行补充调查、勘探和专门试验，建立井上、下水动态观测网，坚持长期观测，健全观测资料台帐和历时曲线等，还应做到：1．高原山地向斜的地形岩溶矿区，要注重岩溶调查、暗河探测和封闭汇水洼地的水均衡工作，研究分析探放、堵截暗河水的方案与措施。
2．石灰岩露头分布范围广、河溪发育、山塘水库多的矿区，要注重地表水体、岩溶泉与井下出水点关系的调查分析，做好探放溶洞水工作，防止重大突水的威胁。
3．经常直接或间接受煤层顶底部石灰岩溶洞—溶隙高压富含水层水突出威胁的矿区（井），要开展区域水文地质综合调查，研究岩溶发育规律，并采用大口径抽水、井下大型放水试验及连通试验，勘查岩溶水集中强径流带或岩溶管道带的分布。
研究制订具有针对性的堵截水源、疏降等措施方案。
要注重矿井突水与隔水层岩性、厚度、水压、构造及采矿等关系的研究，不断寻求突水规律。
4．岩溶矿区要注重地面岩溶塌陷规律的调查研究，寻求防治岩溶水的途径。
（二）复杂型矿山根据各矿的特点和开采需要，参照中等型矿山的要求进行工作。
其中：1．开采含水（流）砂层、厚砾石层及地表河、湖等水体下煤层的矿区（井），要分析研究煤（岩）柱的隔水性能，注重观测导水裂隙带高度，研究其规律。
2．开采煤层顶板直接为含水（流）砂层的矿井，进行开采应加强砂层水疏干和水砂分离方法的研究。
3．山区地表渗漏水较严重的矿井，要注重渗漏调查、实测并研究制订防渗措施方案。
第6章--水文地质勘察20
二、水文地质的测绘方法
主要通过野外填图来完成。
野外调查：
长 江 大 学 确定观测路线--沿地质、地貌、水文条 件变化大的方向进行； 观测点布置----布置在地质、地貌、水 文条件变化大的或具有代表性的地段； 观测点的密度、观测线路长度应按不同 比例尺测绘精度要求执行。 整个工作划分为：准备工作、野外调查、 室内整理三个阶段。
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思考？与潜水比较, 受河水位影响承 压水动态有何特 点？
3、地质因素
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地质因素是间接因素（相当于滤波器）—主要指地震、 滑坡、崩塌等因素的影响，地质因素是间接因素，气候与 水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓；地质因素 起修饰作用，滤波或削峰填谷的作用 。 潜水位的埋深：埋深的大小，对滞后-延迟时间和变 幅有影响 ； 包ห้องสมุดไป่ตู้带岩性：K起作用； 饱水带岩性：K和μ均起作用； 地下水所处的空间部位：补给区，排泄区。一般而言，
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三、
抽水井的构造
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抽水井，一般由井管和滤水管所组成， 井管直径依据地质条件、设计要求及抽水设 备而定，一般不应小于D=127mm. 滤水管可采用钻孔钢管、钢筋骨架(渗 水混凝土管)等材料制作，外包滤网、缠丝， 其孔隙率不宜小于30%，并设垫筋。
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真空泵式抽水装置
三、勘察阶段的划分
水文地质勘察是人们对地下水储存规律认识的过程， 需由浅及深分阶段进行，同时必须与规划、设计阶 段相适应。
长 通常分为： 江 大 初勘阶段---查明水源地的具体位置，并对其进行 学 初步的质与量的评价；
详勘阶段---对拟建水源地进行钻探和试验工作， 全面评价水资源，为施工图设计提供设计参数。 补充勘察阶段---水源地投产后，因水源地的动态 变化或扩大生产需要而进行的。
第六章 水文地质
第五章水文地质第一节区域水文地质概况一、地形地貌由于区域地处鄂尔多斯高原南部，毛乌素沙漠的东部边缘，是区域性单斜储水构造单元的组成部分。
处于干旱—半干旱气候带，降雨稀少，季风盛行，形成了风力侵蚀堆积为主，水流侵蚀较弱的沙漠低缓丘陵地貌。
地表风积沙广布，地形开阔低缓、平坦，地形起伏不大，多见新月型及垄状沙丘分布。
区域地处毛乌素沙漠，地势总体西部高东部低，属黄河流域。
二、含（隔）水岩组类型及水文地质特征本区是内蒙古自治区鄂尔多斯高原区域水文地质单元的一个组成部分。
区域水文地质条件受气候、地貌、岩性、地质构造、地表水体、新构造运动及人类活动等因素的综合控制。
煤矿床勘查涉及主要地层自下而上为三迭系上统延长组、侏罗系中统延安组和直罗组、白垩系下统志丹群及新生界松散岩类。
按其含水岩类埋藏条件及其水力性质，地下水主要为新生界孔隙潜水和中生界碎屑岩类孔隙裂隙水两类，分述如下：（一）松散岩类孔隙潜水含水层（1）全新统冲洪积砂砾石层孔隙潜水含水层（Q4al+pl）含水层岩性为灰黄色、浅黄色中细砂及砂砾石层，厚度一般5～20m，主要分布在无定河、纳林河的河床、河漫滩及阶地之上。
根据《内蒙古自治区乌审旗水文地质普查报告》（1978年4月）成果：地下水位埋深1～3m，单位涌水量2.5～5L/s·m，溶解性总固体小于1000mg/L，地下水化学类型为HCO3-Ca·Na及HCO3-Na·Ca型水。
含水层的富水性强，透水性能良好，地下水水质良好。
该含水层为矿床的间接充水含水层。
（2）全新统风积砂层孔隙潜水含水层（Q4eol）含水层岩性为灰黄色、黄褐色中细砂、粉细砂，结构松散，沉积厚度一般小于30m，遍布全区。
根据《内蒙古自治区乌审旗水文地质普查报告》（1978年4月）成果：地下水位埋深0.50～3.00m，单位涌水量0.25～1.00L/s·m,溶解性总固体小于1000mg/L，地下水化学类型为HCO3-Ca·Na及HCO3-Na·Ca型水，富水性中等，透水性能良好，地下水水质良好。