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摘要：当前，试验资料分析水文地质参数的方法存在多样性，而单一方法所得出的参数都存在一定偏差。本文选定试验区域，使用不同方法进行分析，利用不同方法的优势，以获得最优的水文地质参数，减少误差。我们应当综合考虑水位快速下降段和缓慢下降段的所有资料，就能够有效防止因为部分数据引起的计算参数单向极值状况，可以提升结果的精度，使之更符合现实状况。
关键词：抽水试验；水文地质参数；确定
现场抽水试验是获取水文地质参数的有效方法。利用试验资料分析水文地质参数的方法目前已经发展得较为成熟。从现有方法来看，Dupuit、Thiem 公式法、直线图解法、恢复水位法等属于较为传统的方法，而MODF-LOW、全程曲线拟合法和基于 matlab 的遗传算法则是新发展的方法，这些方法具有自身的优缺点以及不同的适用状况，而且都具有一定的计算误差。因而，本文选定一定的研究区域，使用不同方法进行分析，以获得最优的水文地质参数，减少误差。
一、试验区域和抽水试验情况
研究区域处于某地区平原的冲积洪积平台上。抽水含水层由石英和长石组成的次棱角颗粒所构成，含水层的底部有一薄层的砾石，由下更新统中粗砂层所构成，含有孔隙承压水，其平均厚度达到0.3米。该区域的地下水补给主要有下列来源：大气降水入渗、给排水管道渗漏、侧向径流和人工开采排放。在本次试验过程中，我们在抽水孔的两端分别设置了观察井。抽水的时间一共为460分钟，主井半径达到0.232米，稳定水位降深为5.02米，水流稳定流量达到2.436立方米/秒。
二、水文地质参数计算方法
为了准确得出水文地质参数，本研究使用了Jacob 直线图解法、Theis 配线法、稳定流公式法以及全程曲线拟合法， 因为在非稳定流里不存在影响半径， 因而本研究计算影响半径只使用了稳定流公式法。
（一）Jacob 直线图解法
借助主井实际测量的水位资料，我们绘出了降深-时间曲线图，参见图 1。
式中， K用于代表渗透系数， m/d；Q 用于代表抽水井的涌水量，m3 /d；M 则用于代表含水层厚度， m；s用于代表降深， m；R用于代表影响半径，m；r用于代表抽水井半径，m。
现有的影响半径计算公式所得出的结果往往具有较大误差。因为研究者在选择地质单元参数的时候存在差异，因为得出的结果就会出现一定的误差，而稳定流dupuit公式所得出的影响半径通常存在偏小的问题，因为本次研究使用稳定流直线图解法，这一方法较为直观，能够在一定程度上减少了由于地质单元参数选择的差异而造成的误差。
按照抽水井以及观测井的稳定落差和相对距离，我们使用稳定流直线图解法绘出s-lgr 曲线图，参见图1。因为降深 s 与观测孔距离 lgr之间具有反比例关系，我们按照分布点确定直线，在零降深的时候直线关系相对应的距离就是影响半径。按照试验观测孔一和孔二确定直线， 零降深所对应的距离 达到215．5米， 即影响半径 215．50 米。对图 1 进行分析就能够发现， 直线在纵轴的截距，也就是在距主井零距离时的降深，与实测数值存在一定的水位差， 这一水位就是水跃值， 也就是说本研究的试验具有一米的水跃值，具体的计算数据参见表 1。
（四）全程曲线拟合法
使用本次试验水位快速下降段、水位稳定下降段和水位恢复段的所有数据， 按照Theis 公式得出理论降深，并得出理论值与实测值之间存在的误差，在恢复水位的时候，考虑停抽的时刻井管回水对水位所产生的作用，其水位降深根据下列公式得出:
其中s* 是井管回水所造成的附加水位。因为在停泵的时候，管里的水由于重力的影响会回流进抽水井，由此就会导致水位升高，水位升高的数值就是附加水位，因为水的回流是在一刹那间完成的，因而附加水位仅仅是一个值，不会由于时间的经过而产生变化。
通过绘制实测降深时间( s测-t) 曲线、未考虑附加水位的理论降深( s理论-t) 曲线、考虑附加水位的理论降深( s计-t) 时间曲线， 通过不断调整渗透系数和贮水系数 μ* ， 使理论曲线和实测曲线逐渐拟合， 并根据曲线拟合程度及误差确定计算最优参数。
三、结果和讨论
从表中可以看出，不同方法计算水文地质参数的结果不同。稳定流仅仅使用抽水试验获得稳定状态时的资料，可利用的数据不足，获得的结果具有较大误差；尽管配线法充分借助抽水之时水位快速下降段和缓慢下降段的所有资料，然而标准曲线并不容易拟合，配线具有较大主观性，从而降低了这一方法的精度，因而存在结果偏小的现象，根据配线法所获得的参数以及理论降深，都和实测值之间存在较大的差距，说明配线过程存在精度不足的问题。Jacob直线图法和水位恢复法都是使用水位近于稳定状态时的资料，尽管能够在一定程度上防止了配线法所具有的主观性，但所获取的数据相对偏少，而且本次试验持续的时间不长，所获得的结果精度不够。在上述方法的分析中，我们仅使用了进行抽水试验时所获取的一部分数据。我们应当认识到，抽水阶段和水位恢复阶段的水文地质参数并不完全相同。对于同一含水层，应当做到水文地质参数的统一，使用全曲线拟合方法，可以保证试验前和试验后参数的一致。
全过程曲线拟合方法有效借助了快速下降阶段和缓慢下降段的所有数据段。在参数调整的时候，两个过程是一样的参数，确保了试验前后水文地质参数具有一致性。而且，全曲线拟合方法有效消除了个别数据所造成的偶然误差，提升了结果的精度。曲线拟合图是根据拟合的状况确定计算结果，便捷而且直观。考虑到井管回水曲线拟合度高于未考虑的曲线拟合度，在水位恢复阶段，两条曲线之间具有相对稳定的数值差异。不考虑井管回水时，残差平方和为25.12；考虑井管回水时，残差平方和仅为22.00。由此我们可以看出，在顾及井管回水情况下，曲线拟合的程度更高，从而能够提升结果的精度。
结语：在获取水文地质参数的时候，我们应当使用多种方法进行计算，结合不同方法所具有的优点，最后方能得出契合实际的水文地质参数。我们可以使用水位快速下降段的数据，从而获取有关的参数。但因为其波动性较强，难以保证测量的精度，因而得出的结果往往偏小；我们可以借助水位缓降段的数据，所得出的参数和实际值之间差异较小；因为本次研究中水位恢复时间不长，我们借助水位恢复数据所得出的参数偏低；而借助水位稳定状态下的单一数据所得到的结果又偏大。综合考虑水位快速下降段和缓降段的所有资料，就能够有效防止因为部分数据引起的计算参数单向极值状况，可以提升结果的精度，使之更符合现实状况。
参考文献：
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[3] 李秉伟.抽水试验在确定水文地质参数中的应用[J].东北水利水电,2017 (10):37-39.
论文作者:陈先勇
论文发表刊物:《防护工程》2019年14期
论文发表时间:2019/11/14
标签：水位论文; 水文地质论文; 参数论文; 方法论文; 曲线论文; 稳定论文; 误差论文; 《防护工程》2019年14期论文;