水文地质参数:
水文地质参数是表征岩土水文地质性能大小的数量指标,主要包括含水层的渗透系数和导水系数、承压含水层贮水系数、潜水含水层的给水度、弱透水层的越流系数及含水介质的水动力弥散系数。
确定这些水文地质参数的方法可以概括为两类:一类是用水文地质试验法(如野外现场抽水试验、注水试验、渗水试验及室内渗压试验、达西试验、弥散试验等);另一类是利用地下水动态观测资料来确定,是一种比较经济的水文地质参数测定方法,并且测定参数的范围比前者更为广泛,可以求出一些用抽水试验不能求得的一些参数。
1.给水度
给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力的一个指标,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和相应的潜水含水层体积的比值。
给水度不仅和包气带的岩性有关,而且随排水时间、潜水埋深、水位变化幅度及水质的变化而变化。各种岩性给水度经验值见表3-20。
表3-20各种岩性给水度经验值
岩土性质对给水度的影响,主要有三个方面,即岩土的矿物成分,颗粒大小、级配及分选程度,空隙情况。不同的矿物成分对水分子的吸附力不同,吸附力与给水度成反比;
岩土颗粒从两个方面影响给水度,一是吸附的水量不同,颗粒小的吸附水量多,相应的给水度就小,颗粒粗的吸附水量少,给水度则大;二是颗粒大小、级配及分选程度决定了空隙大小,级配愈不均匀,给水度就愈小,反之,级配均匀,给水度愈大。
不同水质的水,其黏滞性及与岩土颗粒的相互作用力的大小是不相同的。黏滞性大的给水性弱;黏滞性小的给水性强。
潜水变幅带给水度受毛细管水上升高度的影响很明显。地下水埋深愈浅,保持在其中的毛细管上升水量就多,则给水度愈小;地下水埋深愈大,在变幅带内的毛细管上升水就保持得愈小,则给水度相应增大。当地下水埋深等于或大于毛细管水最大上升高度后,毛细管上升水才不影响给水度的大小,其值才趋于稳定。
2.渗透系数和导水系数
渗透系数又称水力传导系数,是描述介质渗透能力的重要水文地质参数。根据达西公式,渗透系数代表当水力坡度为1时,水在介质中的渗流速度,单位是m/d或cm/s。渗透系数大小与介质的结构(颗粒大小、排列、空隙充填等)和水的物理性质(液体的黏滞性、容重等)有关。
导水系数即含水层的渗透系数与其厚度的乘积。其理论意义为水力梯度为1时,通过含水层的单宽流量,常用单位是m2/d。导水系数只适用于平面二维流和一维流,而在三维流及剖面二维流中无意义。
例题:导水系数只适用( )计算。
a 平面二维流 b 平面一维流 c 剖面二维 d三维
答案:ab
解析:导水系数只适用于平面二维流和一维流,而在三维流及剖面二维流中无意义。
利用抽水试验资料求取含水层的渗透系数及导水系数方法视具体的抽水试验情况而定,下面就各种情况下的计算公式加以简述,其原理及具体计算步骤可参考地下水动力学相关教材。
(1)单孔稳定流抽水试验抽水孔水位下降资料求渗透系数。
①当q~s(或△h2)关系曲线呈直线时:
a)承压水完整孔:
b)潜水完整孔:
式中:k一渗透系数,m/d;q——出水量,m3/d;s-— 水位下降值,m;
m一承压水含水层的厚度,m;
h一自然情况下潜水含水层的厚度,m;
h——潜水含水层在抽水试验时的厚度,m;
r——抽水孔过滤器的半径,m;
r一影响半径,m。
②当s/q(或△h2/q)~q关系曲线呈直线时,可采用作图截距法计算。
(2)单孔稳定流抽水试验观测孔水位下降资料求渗透系数。
当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时,若观测孔中的值s(或△h2)在s(或△h2)~lgr关系曲线上连成直线,可采用下列公式:
①承压水完整孔:
②潜水完整孔:
式中:s1,s2一在s~lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值,m;
△h12,△h22一在△h2 ~lgr关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值,m2;
r1,r2——在s(或△h2)~lgr关系曲线上纵坐标为si,s2(或△h12、△h22)的两点至抽水孔的距离,m。
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