留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

由抽水试验计算砂卵石含水层渗透系数的方法对比

范丹丹 陈群 亓立成 王琛

范丹丹,陈群,亓立成,等. 由抽水试验计算砂卵石含水层渗透系数的方法对比[J]. 水利水运工程学报,2021(4):54-60. doi:  10.12170/20200829001
引用本文: 范丹丹,陈群,亓立成,等. 由抽水试验计算砂卵石含水层渗透系数的方法对比[J]. 水利水运工程学报,2021(4):54-60. doi:  10.12170/20200829001
(FAN Dandan, CHEN Qun, QI Licheng, et al. Comparison of methods to calculate coefficient of permeability of sandy cobble aquifer based on pumping tests[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 54-60. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200829001
Citation: (FAN Dandan, CHEN Qun, QI Licheng, et al. Comparison of methods to calculate coefficient of permeability of sandy cobble aquifer based on pumping tests[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 54-60. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200829001

由抽水试验计算砂卵石含水层渗透系数的方法对比

doi: 10.12170/20200829001
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(41977239)
详细信息
    作者简介:

    范丹丹(1995—),女,陕西汉中人,硕士研究生,主要从事地下水渗流特性的研究。E-mail:1159081434@qq.com

    通讯作者:

    陈 群(E-mail:chenqun@scu.edu.cn

  • 中图分类号: TU46+3

Comparison of methods to calculate coefficient of permeability of sandy cobble aquifer based on pumping tests

  • 摘要: 含水层的渗透系数是基坑降水设计中的重要参数,不同计算方法得出的渗透系数也不同,应取最适合的计算方法,以免产生较大误差。基于砂卵石潜水含水层现场单井抽水试验结果,分别利用Dupuit-Kusargent法、Thiem法、直线斜率法及水位恢复法等四种方法来计算潜水含水层渗透系数,对比各方法计算的渗透系数所模拟的水位值与现场实测值的偏差,讨论了造成这种偏差的原因,指出了各种方法的优缺点和适用性。研究结果表明,Dupuit-Kusargent法误差最大,直线斜率法次之,水位恢复法和Thiem法误差较小。同时Dupuit-Kusargent法计算结果受流量影响较大,一致性较差,其他方法结果的一致性较好。在计算砂卵石含水层的渗透系数时,如有2个以上观测井,应优先选用Thiem法;无观测井的情况下选用水位恢复法;有1个观测井且其降深-时间对数关系直线段明显时可选用直线斜率法。
  • 图  1  试验基坑周围降水井布置(单位:m)

    Figure  1.  Layout of dewatering well around test foundation pit (unit: m)

    图  2  第1组抽水试验降水井和观测井的降深时程曲线

    Figure  2.  Time history curves of dewatering and observation wells in the first group of pumping tests

    图  3  第2组抽水试验降水井和观测井的降深时程曲线

    Figure  3.  Time history curves of dewatering and observation wells in the second group of pumping tests

    图  4  第1组抽水试验观测井s-lgt关系

    Figure  4.  Straight-line fitting for s-lgt relation of observation well in the first group of pumping tests

    图  5  水位恢复试验抽水井的s*-lgt关系拟合直线

    Figure  5.  Fitting for s*-lgt relation of pumping well in water level recovery tests

    图  6  渗透系数随流量的变化曲线

    Figure  6.  Change in the permeability coefficient with the flow rate

    表  1  抽水试验水位稳定后各井的最终水位

    Table  1.   Final water level in each well after water level is stable in pumping tests 单位:m

    试验编号抽水井观测井J27观测井J38试验编号抽水井观测井J27观测井J38
    J28-369 10.20 11.20 11.32 J39-348 10.38 11.43 11.32
    J28-520 8.74 10.80 10.99 J39-442 9.62 11.12 10.97
    J28-640 7.18 10.40 10.65 J39-575 7.68 10.80 10.68
    下载: 导出CSV

    表  2  不同方法计算的渗透系数

    Table  2.   Coefficients of permeability calculated by different methods 单位:m/d

    试验
    编号
    Dupuit-
    Kusargent法
    Thiem
    公式法
    直线斜率法水位
    恢复法
    J27J38
    J28-369 4.7 16.6 24.1 24.9 15.9
    J28-520 7.5 14.3 22.6 22.0 13.2
    J28-640 11.2 13.8 21.2 20.7
    J39-348 3.8 17.4 24.6 24.1 16.1
    J39-442 5.6 15.1 24.0 22.5 13.5
    J39-575 9.5 14.4 22.4 22.5
    平均值 7.1 15.5 23.0 15.3
    下载: 导出CSV

    表  3  观测井水位模拟值及其偏差

    Table  3.   Simulated water level and deviation of observation well 单位:m

    渗透系数
    获取方法
    模拟J27
    水位
    J27水位
    偏差
    模拟J28
    水位
    J28水位
    偏差
    Dupuit法10.540.5810.200.77
    水位恢复法11.030.0910.850.12
    直线斜率法11.330.2111.190.22
    Thiem法11.080.0410.090.07
    下载: 导出CSV

    表  4  不同计算方法的优缺点对比

    Table  4.   Comparison of advantages and disadvantages of different calculation methods

    特 点稳定流计算方法非稳定流计算方法
    Dupuit-Kusargent法Thiem公式法直线斜率法水位恢复法
    优点 试验过程和计算简单 试验过程简单,简单土层的
    计算有较高准确性
    记录了抽水过程中水位的
    变化,方法严谨准确
    反映了水位的变化,
    结果精确且一致性较好
    缺点 结果一致性较差,不适用复
    杂水文地质条件下的计算
    需设观测井且复杂水文地质
    条件下的计算不适用
    对试验观测数据的准确性
    要求高
    当水流为三维渗流时,
    结果会产生较大误差
    适用性 试验场地无观测井且水文
    地质条件简单的土层
    试验场设有观测井且水文
    地质条件简单的土层
    观测井降深-时间对数关系
    直线段明显的土层
    试验场地无观测井且水文
    地质条件较复杂的土层
    下载: 导出CSV
  • [1] THEIS C V. The relation between the lowering of the Piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using ground-water storage[J]. Eos, Transactions American Geophysical Union, 1935, 16(2): 519-524. doi:  10.1029/TR016i002p00519
    [2] 尚银生, 阎金钟, 李康. 对《基坑降水计算中应用裘布依公式的问题》一文的理解与体会[J]. 工程勘察,2012,40(9):35-37. (SHANG Yinsheng, YAN Jinzhong, LI Kang. Understanding and experience on the paper “The problem of Dupuit formula application in foundation pit dewatering calculating”[J]. Geotechnical Investigation & Surveying, 2012, 40(9): 35-37. (in Chinese)
    [3] 吕斌泉, 冯晓腊, 熊宗海. 武汉古河道承压水井流理论及在基坑降水中应用[J]. 岩土工程学报,2020,42(3):533-541. (LÜ Binquan, FENG Xiaola, XIONG Zonghai. Theory of artesian well flow in ancient river in Wuhan and its application in foundation pit dewatering[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2020, 42(3): 533-541. (in Chinese)
    [4] 顾宝和. 基坑降水计算中应用裘布衣公式的问题[J]. 工程勘察,2011,39(10):84-87. (GU Baohe. Issues on applications of Dupuit’s equation in the calculation for dewatering of foundation pit[J]. Geotechnical Investigation & Surveying, 2011, 39(10): 84-87. (in Chinese)
    [5] 竺新强, 马强. 长江漫滩抽水试验与水文地质参数计算[J]. 地质学刊,2019,43(2):315-321. (ZHU Xinqiang, MA Qiang. Pumping test and hydrogeological parameter calculation of floodplain in the Yangtze River[J]. Journal of Geology, 2019, 43(2): 315-321. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1674-3636.2019.02.018
    [6] 林志斌, 李元海, 桂常林, 等. 定流量下潜水非完整井稳定流计算方法[J]. 岩土工程学报,2013,35(12):2290-2297. (LIN Zhibin, LI Yuanhai, GUI Changlin, et al. Method for steady flow of partially penetrating well in phreatic aquifer under constant flow[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(12): 2290-2297. (in Chinese)
    [7] 秦甜甜, 丁国辉. 基于抽水试验的水文地质参数计算方法研究[J]. 水资源开发与管理,2018(1):69-73. (QIN Tiantian, DING Guohui. Study on hydrogeological parameter calculation method based on water pumping test[J]. Water Resources Development and Management, 2018(1): 69-73. (in Chinese)
    [8] 中华人民共和国建设部. 供水水文地质勘察规范: GB 50027—2001[S]. 北京: 中国计划出版社, 2004.

    Ministry of Construction of the PRC. Standard for hydrogeological investigation of water-supply: GB 50027—2001[S]. Beijing: China Planning Press, 2004. (in Chinese)
    [9] 王明章. 裘布依地下水井流计算公式有关问题讨论[J]. 贵州地质,2011,28(2):118-121. (WANG Mingzhang. Discussion about dupuit’s equation of groundwater well flow[J]. Guizhou Geology, 2011, 28(2): 118-121. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1000-5943.2011.02.008
    [10] 陈孙雨. 单井水力学[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1977: 185-188.

    CHEN Sunyu. Single well hydraulics[M]. Beijing: China Construction Industry Press, 1977: 185-188. (in Chinese)
    [11] 陈崇希, 林敏. 地下水动力学[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1999: 59-60.

    CHEN Chongxi, LIN Min. Groundwater dynamics[M]. Beijing: China University of Geosciences Press, 1999: 59-60. (in Chinese)
    [12] 朱宏军, 黄选明, 胡莉莉, 等. 煤矿水文地质勘探中稳定流抽水试验确定水文地质参数讨论[J]. 中国安全生产科学技术,2014,10(3):24-29. (ZHU Hongjun, HUANG Xuanming, HU Lili, et al. Discussion on determining the hydrogeological parameters in steady flow pumping test of coal mine hydrogeological exploration[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2014, 10(3): 24-29. (in Chinese)
    [13] 朱保坤, 苟联盟, 柴永进, 等. 基于抽水试验的渗透系数计算方法对比与研究[J]. 科技创新与应用,2017(27):71-72. (ZHU Baokun, GOU Lianmeng, CHAI Yongjin, et al. Comparison and Research on calculation method of permeability coefficient based on pumping test[J]. Technology Innovation and Application, 2017(27): 71-72. (in Chinese)
    [14] 刘兆昌, 李广贺, 朱琨. 供水水文地质[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011: 100-101.

    LIU Zhaochang, LI Guanghe, ZHU Kun. Hydrogeology of water supply[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2011: 100-101. (in Chinese)
  • [1] 胡锦方, 潘亮, 张爱军, 任文渊, 梁志超.  棉秆纤维EPS颗粒轻量土配合比设计 . 水利水运工程学报, 2023, (1): 1-8. doi: 10.12170/20210801001
    [2] 王瑞, 郭聚坤, 魏道凯, 卞贵建, 雷胜友, 琼吉, 张庆鑫.  含水率和温度影响下的高原土体力学特性试验研究 . 水利水运工程学报, 2022, (3): 90-99. doi: 10.12170/20210822002
    [3] 申时钊, 涂小兵, 雷进生, 周珂, 刘金鑫, 唐亚周.  不同渗透系数的非均质黏土劈裂注浆数值模拟 . 水利水运工程学报, 2022, (5): 102-112. doi: 10.12170/20210826002
    [4] 王宇, 谷艳昌, 王士军, 段祥宝.  基于多孔介质土体分形特征的渗透系数研究 . 水利水运工程学报, 2022, (3): 50-58. doi: 10.12170/20210629001
    [5] 饶云康, 丁瑜, 倪强, 许文年, 刘大翔, 张恒.  基于GA-BP神经网络的粗粒土渗透系数预测 . 水利水运工程学报, 2018, (6): 92-97. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.012
    [6] 张国栋, 廖爱明, 李泯蒂, 邱重阳, 徐志华.  碎石土渗透特性试验研究 . 水利水运工程学报, 2016, (5): 91-95.
    [7] 王俊杰, 卢孝志, 邱珍锋, 梁越.  粗粒土渗透系数影响因素试验研究 . 水利水运工程学报, 2013, (6): 16-20.
    [8] 袁荣宏,白杰,吴桂芬.  水泥土渗透系数随围压变化的试验研究 . 水利水运工程学报, 2012, (5): 13-17.
    [9] 刘红岩,戎涛.  采用止水挡墙的基坑渗流场模拟 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
    [10] 唐晓松,郑颖人.  水位下降过程中超孔隙水压力对边坡稳定性的影响 . 水利水运工程学报, 2007, (1): 1-6.
    [11] 傅志敏,向衍,周志芳.  基于Marc的混凝土坝与坝基渗透系数反演 . 水利水运工程学报, 2005, (1): 23-27.
    [12] 张士辰,李雷.  粗砂渗透系数与抗渗强度概型分布 . 水利水运工程学报, 2004, (3): 58-61.
    [13] 刘奉银,谢定义,俞茂宏.  应用γ射线测量三轴试验土样干密度和含水量 . 水利水运工程学报, 2003, (3): 67-69.
    [14] 韩昌海,徐守刚,袁雄汉,王溥文,黄岳.  响洪甸抽水蓄能电站岩塞爆破水工模型试验与实践 . 水利水运工程学报, 2002, (3): 55-58.
    [15] 徐尚壁.  压水试验求测渗透系数的射渗理论与方法 . 水利水运工程学报, 1996, (1): -.
    [16] 陆长石.  川江卵石滩成因分析 . 水利水运工程学报, 1991, (4): -.
    [17] 司洪洋.  砂卵石的工程性质与西北口水库混凝土面板堆石坝 . 水利水运工程学报, 1986, (4): -.
    [18] 张启岳.  砂卵石料的强度和应力应变特性 . 水利水运工程学报, 1985, (3): -.
    [19] 李大梁.  低透水性土的渗透系数测定 . 水利水运工程学报, 1984, (3): -.
    [20] 郦能惠.  应用振动水冲法加固松砂坝壳的试验研究 . 水利水运工程学报, 1982, (2): -.
  • 加载中
图(6) / 表 (4)
计量
  • 文章访问数:  147
  • HTML全文浏览量:  37
  • PDF下载量:  22
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-29
  • 网络出版日期:  2021-07-09
  • 刊出日期:  2021-08-15

/

返回文章
返回