抽水试验(抽水试验规范)

抽水试验

2.5.4.1 抽水试验方法

定流量非稳定流抽水试验。

2.5.4.2 设备要求

建议原则上用潜水泵。

2.5.4.3 抽水试验基本要求

(1)主孔与辅助孔完成后，分别进行抽水试验，并监测水位;

(2)抽水试验前必须保证彻底洗孔，洗到水清砂净，可采用空压机、活塞联合洗井，必要时可采用CO2及化学洗井等方法;

(3)在进行正式抽水前，必须进行试抽工作，以便验证风管、测管的下入深度是否合理。试抽记录要按正式要求进行;

(4)需要进行分层(段)抽水的钻孔，必须保证分层(段)合理，止水效果良好。可用观测出水管与井管之间的水位及观测抽水孔附近的机(民)井水位等方法检查止水效果;

(5)正式抽水试验前，必须按规范要求观测静止水位;

(6)正式抽水试验结束前取全分析水样、细菌分析样和环境同位素样;

(7)测量抽水前后的孔深。

2.5.4.4 观测与记录

(1)抽水试验中，同步观测水位、水温、水量;

(2)抽水试验结束后必须观测恢复水位;

(3)主孔与观测孔的观测必须同步;

(4)动水位观测应用自动水位计，观测间隔设置为1min;

(5)流量观测应在抽水开始的20min，每2min观测一次，之后每半小时观测一次;

(6)温度观测应观测气温和水温，每2～4h观测一次。

2.5.4.5 抽水延续时间

在抽水过程中，现场绘制S-lg(t)曲线，当抽水井与观测井均出现直线段延续2个以分为单位的对数周期后，即可停止抽水。

抽水试验的类型

抽水试验的类型较多，分类也不尽统一。一般根据抽水试验所依据的井流公式原理、抽水试验的目的任务和方法要求等分类（表5-1）。各种单一抽水试验类型，又可组合成多种综合性的抽水试验类型。如表5-1中的Ⅰ类和Ⅱ类抽水试验，可组合成稳定流单孔抽水试验和稳定流干扰抽水试验，非稳定流单孔抽水试验和非稳定流干扰抽水试验等。

表5-1 抽水试验方法分类表

1.按依据的井流理论划分

（1）稳定流抽水试验：在抽水过程中，要求流量（Q）和水位降深（S）（或动水位h）同时相对稳定（即不随时间而变），并有一定延续时间的抽水试验。稳定流抽水试验结果，可用稳定井流公式进行分析计算，方法简便。在补给边界附近，或补给水源充沛且相对稳定的地段抽水可形成相对稳定的渗流场，可用稳定流抽水试验方法。

（2）非稳定流抽水试验：在抽水过程中，只要求水位（h）和流量（Q）其中一个稳定，观测另一个随时间的变化，用非稳定井流理论进行分析计算。在实际工作中一般采用定流量（变降深）非稳定流抽水试验。自然界地下水大都是非稳定流，因此，非稳定流抽水试验有更广泛的适用性，能研究更多的因素，能测定更多的参数（如K、T、a、μ，

等），并能充分利用整个抽水过程提供的全部信息，但非稳定流计算较复杂，观测技术要求高。

2.按抽水井孔数及是否发生干扰划分

（1）单孔抽水试验：只有一个抽水孔而无观测孔的抽水试验。该种试验方法简便，成本低廉，但所担负的任务有限，成果精度较低，一般多用于稳定流抽水试验，常用于普查和初步勘探阶段。

（2）多孔抽水试验：即带观测孔的单孔抽水试验。该种试验能完成抽水试验的各项任务，所得成果精度也较高，但成本一般较高，多用于勘探阶段。

（3）干扰抽水试验（或称群孔抽水试验）：在两个或多个孔中同时抽水，造成水位降落漏斗相互重迭干扰，各孔的水位和流量有明显相互影响的抽水试验。一般在抽水孔周围还配有若干观测孔。按抽水试验的规模和任务，又可分为一般干扰井群抽水试验和大型群孔抽水试验。

3.按抽水试验的任务划分

（1）试验抽水：即在正式抽水试验前进行的一次降深稳定流单孔抽水，其目的主要是了解井孔的出水能力、最大水位降深和检查抽水设备等。

（2）抽水试验：即2～3次降深的稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验。

（3）开采性抽水试验：按开采条件或接近开采条件要求进行的抽水试验，通常在水源地模拟开采或矿床模拟疏干时多采用这种试验，一般是大流量、大降深、长时间（1～3个月）的抽水，以充分揭露边界条件和确定试验区的出水量或疏干排水量。一般用于水文地质条件复杂的地区，该种试验需花费巨大的人力和物力，需慎重采用，一般用于详勘阶段或开采阶段。

4.按抽水试验的含水层情况划分

（1）分层抽水试验：以含水层为单位进行抽水试验，以单独求取各含水层的水文地质参数。如对潜水、承压水或孔隙水与裂隙水、岩溶水，应进行分层抽水，以分别掌握各层的水文地质特征。

（2）混合抽水试验：即在井孔中将不同含水层合为一个试验段进行抽水，以了解各层的混合平均状况和井孔的整体出水能力。混合抽水试验如需配备观测孔时，必须分层设置。

（3）分段抽水：即在透水性有较大差异的巨厚含水层中，分不同岩段（如上、中、下段）进行抽水试验。以了解各段的透水性及水量情况。

5.按井的类型划分

（1）完整井抽水试验：即在完整井孔（过滤器长度等于含水层厚度）中进行的抽水试验。

（2）非完整井抽水试验：即在非完整井孔（过滤器长度小于含水层厚度）中进行的抽水试验。

6.按抽水时开始降深大小划分

（1）正向抽水：降深由小至大（S1→S3），多用于松散含水层，因为这有利于抽水井孔周围天然过滤层的形成。

（2）反向抽水：降深由大到小（S3→S1），多用于基岩。这种抽水，开始的大降深有利于对井壁和裂隙的清洗。

在水文地质调查工作中，应根据调查工作进行的阶段、调查工作的主要目的任务和具体的地质水文地质条件，合理选用抽水试验的种类。例如，在区域性水文地质调查及专门性水文地质调查的初始阶段（普查阶段），抽水试验的目的主要是获得含水层具代表性的水文地质参数和富水性指标（如井孔的单位涌水量或某一降深条件下的涌水量），故一般选用单孔抽水试验即可，当只需取得渗透系数（K）、涌水量（Q），一般多进行稳定流抽水试验，当需获得渗透系数（K）、导水系数（T）、释水系数（μe）、越流系数（

）等更多水文地质参数时，则须进行非稳定流抽水试验。抽水试验时，应尽量利用已有井孔作为水位观测孔。在专门性水文地质调查的勘探阶段，当希望获得开采孔群（组）设计所需水文地质参数（如影响半径R，井间干扰系数α）和水源地允许开采量（或矿区排水量）时，则须选用群孔干扰抽水。当设计开采量（或排水量）小于地下水补给量时，可选用稳定流的抽水试验方法，反之，则选用非稳定流的抽水试验方法。

抽水试验的目的、任务

抽水试验是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中进行抽水和观测，来测定含水层水文地质参数、评价含水层富水性和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作。抽水试验在各个勘查阶段都很重要。其成果质量直接影响着对调查区水文地质条件的认识和水文地质计算成果的精确程度。

抽水试验的目的、任务是：

（1）直接测定含水层的富水程度和评价井孔的出水能力（Q）；

（2）确定含水层水文地质参数（如K、T、μe、μd、a等）；

（3）研究井孔的出水量（Q）与水位降深（S）的关系及其与抽水时间（t）的关系，研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程。

（4）研究含水层之间及地下水与地表水之间的水力联系，以及地下水补给通道和强径流带位置等。

（5）确定含水层（或含水体）边界位置及性质；

（6）通过抽水试验，为取水工程设计提供所需水文地质数据。例如通过单孔抽水，确定井孔的影响半径（R）、单井出水量（Q）、单位出水量（q）等，根据开采性抽水试验或疏干模拟抽水，确定合理的井距（L）、开采降深（S）、合理井径（r0）、井间干扰系数（α）等；

（7）通过开采性抽水试验，直接评价水源地的地下水允许开采量（可开采量）。

抽水试验的基本原理

抽水试验是利用空气压缩机或水泵等抽水设备，把流向垂直井（孔）中的地下水导引或汲取到井（孔）外，使井（孔）内的水位下降，而井（孔）壁外含水层中的地下水在降落漏斗范围内，由于水头差的作用，连续不断地流入井（孔）内，逐渐的在井（孔）壁周围形成一个以井（孔）轴为中心的由小到大以至稳定的降落漏斗（或降压漏斗）。初期降落（压）漏斗范围很小，因地下水流向井（孔）的坡度较大，使流速和流量也较大。但是随着时间的推移，影响范围会不断扩大，水力坡度逐渐变小。所以在抽水设备及井（管）的出水能力很大的情况下，如果控制水位降深不变时，井孔出水量必将逐渐减小；或保持出水量不变，则井孔内水位将会不断下降。如果这个过程是发生在无限边界的含水层中，那么就会越来越缓慢地无限发展下去。但是，在实际工作中，抽水设备及井（管）的出水能力都是有限的；在满足控制出水量的情况下，水位降深也会逐渐达到相对稳定。实践证明，当含水层中径流补给量大或有定水头补给边界，以及有越流补给的情况下，经过一段较长时间的抽水，可使井（孔）的水位、流量和降落漏斗出现相对的稳定状态。此刻，地下水从周边进入降落漏斗内的补给量和井孔中抽出的水量达到相对的平衡。

抽水试验的技术要求

1. 稳定流抽水试验

（1）抽水试验层及试验段的确定：一般要选择富水性最好的层或段做抽水试验。多含水层地区应做分层抽水试验，只有在含水层很薄或不易分层的情况下，才可做几个层在一起的混合抽水试验。但在水质差别较大的沿海或岛屿地区，无论如何也得进行分层或分段抽水试验。

图13-5 测钟

（右为带温度计的）

1—进水孔；2—温度计框子

图13-6 电测水位计工作示意图

1—套管；2—导线；3—电流计（毫安表）；4—电池；5—水位埋深；6—电极；7—水位

图13-7 三角堰箱

（2）水位降深和降深次数的确定：水文地质勘察中的抽水试验一般都应进行3次水位降深，只有当水位下降很大而出水量很小，或是水位下降很小而出水量很大，或者进行开采抽水试验时，才可做1～2次的最大水位下降。三次水位降深（落程）之间应均匀分配，如最大降深为s0，则三次降深应分别等于：

水文地质学基础

（3）抽水稳定标准的确定：抽水过程必须保持均匀性和连续性。在稳定流抽水的延续时间内，抽水井中的动水位、出水量和时间的关系曲线只能在一定的范围内波动，不能有水位持续上升或下降、水量持续增多或减少的现象。

在稳定阶段，主孔水位误差不得超过水位降低平均值的1%，当降深小于5m时，稳定水位幅度不得超过3～5cm（压风机抽水波动大，但也不允许超过10～15cm），观测孔水位波动不超过2～3cm。流量误差不超过平均稳定流量的3%，当井（孔）流量很小时，可适当放宽。水位、流量误差按下式计算：误差值＝最大（或最小）值与平均值之差/平均值。

当主孔和观测孔的水位与区域地下水位变化趋势及幅度基本一致时，可以视为稳定。

（4）稳定延续时间的确定：在抽水井中的动水位、出水量都稳定后的抽水阶段，叫稳定延续时间。抽水试验有一段稳定延续时间，是保证抽水试验质量的重要因素，因当抽水井中的动水位、出水量稳定之后，还需要等待下降漏斗曲面亦完全稳定。在地下水量丰富、渗透条件良好的卵砾石及粗砂含水层分布地区，漏斗曲面稳定的快，可稳定延续8h；在地下水量不大、补给条件较差的中细、粉砂地区，漏斗曲面稳定的较慢，稳定延续时间一般要求16h；在基岩裂隙水分布地区则应稳定延续24h。

（5）抽水试验中的测量要求：自然水位的取得必须是在抽水试验之前，当连续观测三次数字相同或4h内水位相差不超过2cm时，才可认为是自然水位。

动水位和出水量的观测时间间隔应当是：在抽水试验开始时每5，10，15，20，25，30min各观测一次，以后则每隔30min或1h观测1次，直到抽水试验结束。

抽水试验结束后，恢复水位的观测时间间隔应当是：1，2，3，4，6，8，10，15，20，25，30min各观测一次，以后每隔30min观测1次。

2. 非稳定流抽水试验

（1）抽水延续时间的确定：非稳定流抽水延续时间，常按s-lgt曲线来判断。当曲线出现拐点后趋近于稳定水平状态时，则可结束抽水试验工作，如图13-8所示。当s-lgt不出现拐点而呈直线下降、动水位不稳定时，则抽水延续时间应根据试验目的适当延长。不过根据实践经验，非稳定流抽水延续时间不需要太长，卵石含水层中抽水需要2～3h；砾石4～6h；含砾粗砂及粗砂8～15h；中细砂10～24h；粉细砂15～32h。

图13-8 s-lgt关系曲线

（2）抽水试验中的测量要求：为了绘制s-lgt曲线，抽水试验初应加密观测，即按1，2，3，4，6，8，10，15，20，25，30min各观测一次，以后每隔30min观测1次。在非稳定流抽水的过程中，抽水井的出水量必须保持不变。