管井设计涌水量计算

中国煤炭科工集团南京设计研究院管井设计及出水量计算稳定流完整井吴成泽2012-12-1主要针对潜水及承压水稳定流完整井的理论及经验公式展开论述，并介绍了井群在不同地质条件下的布置及计算遵循的原则，最后介绍了洗井及单井出水量校核。最后利用4个Excel文件概括理论及经验公式，可代入抽水试验值分别计算管井单井出水量。管井设计及出水量计算-综合所水道室2水文地质参数索引a：含水层厚度，单位米（m）；Dg：过滤管外径（m）；h：井中的水深，单位米（m）；H：无压含水层厚度或承压含水层的水头高度或厚度，单位米（m）；K：渗透系数，表示含水层的渗透性质，在达西公式中，水力坡度i=1时的渗透速度（表示地下水的运动状态、粘滞系数、含水层颗粒大小、形状、排列）；单位米/天（m/d）；L：过滤管有效进水长度（m），宜按过滤管长度的85%计算；N：过滤管进水面层有效孔隙数，宜按过滤管面层孔隙率的50%计算；qn：单位出水量（m3/（d.m））；Qg：过滤管的进水能力（m3/s）；Q：管井出水量，单位m3/d；Q1、Q2：抽水井稳定流出水量，单位m3/d；Qn：单井实测最大出水量，单位m3/d；r1、r2：抽水井至观测孔距离，单位米（m）；r：管井或抽水井的半径，单位米（m）；R：影响半径，裘布衣公式中以抽水井为轴心的圆柱状含水层的半径（不以井的出水量、水位下降值的大小改变），表示井的补给能力；单位米（m）；S1、S2：观测孔内水位降深，单位米（m）；S1‘、S2’‘：观测孔内水位降深，单位米（m）；S：水位降深，单位米（m）；Sn：相应Qn时的最大水位降深，单位米（m）；T：导水系数，T=KM，单位m2/d；Vg：允许过滤管进水流速，单位m/s，不得大于0.03m/s；Vj：允许井壁进水流速，单位m/s；管井设计及出水量计算-综合所水道室3目录1施工图设计前应掌握的资料...................................................................................42水文地质参数的计算................................................................................................42.1影响半径的计算.................................................................................................42.1.1潜水及承压水利用抽水试验算出的影响半径...........................................42.1.2资料不足时可采用经验公式.......................................................................52.1.3当无资料时根据经验值估算......................................................................52.2渗透系数的计算..................................................................................................62.2.1利用稳定流抽水试验资料计算渗透系数..................................................62.2.2当无抽水试验资料时可根据下表估测......................................................73管井的出水量计算...................................................................................................83.1理论公式..............................................................................................................83.1.1适用于完整井潜水含水层...........................................................................83.1.1适用于完整井承压水含水层.......................................................................83.2经验公式..............................................................................................................94井群布置及出水量计算.........................................................................................105洗井及出水量设计复核.........................................................................................115.1洗井.................................................................................................................115.2出水量设计及复核............................................................................................11参考文献......................................................................................................................12附件1潜水稳定流理论公式计算出水量..............................................................12附件2潜水稳定流经验公式计算出水量..............................................................12附件3承压水稳定流理论公式计算出水量..........................................................12附件4承压水稳定流经验公式计算出水量..........................................................12管井设计及出水量计算-综合所水道室4管井设计及出水量计算管井是一种地下水供水水源的取水构筑物，管井有井室、井壁管、过滤器、沉淀管等组成。管井适用于含水层厚度大于4m，底板埋藏深度大于8m的地层。管井一般可开采潜水、承压水、裂隙水及岩溶水。一般出水量在500～600m3/d，最大可达2～3万m3/d，最小100m3/d。管井井径一般在50～1000mm，常用200～600mm，井深一般8～1000m，常用在300m以内。本次主要讨论的是无压及承压含水层的稳定流完整井。管井应布置在水质好不易受污染的富水地段，施工、运行和维护方便，尽量靠近主要用水地区且避开地震区、地质灾害区和矿产采空区。正确选用地下水取水构筑物对提高出水量、改善水质及降低工程造价影响很大。当设计时应有确切的水文地质资料，取水量必须小于允许开采量，严禁盲目开采，开采后且不引起水位持续下降、水质恶化及地面沉降。1施工图设计前应掌握的资料当水源方案选用设计时，可利用计算的或相似地区的水文地质参数对管井单井理论出水量进行计算。施工图设计前应进行水文地质勘察，包括水量和水质，施工图应达到B级精度，设计前应校核水文地质条件及参数的准确性，在施工图设计时水文地质参数应采用野外实验和地下水动态观测所取得的数据确定。2水文地质参数的计算2.1影响半径的计算2.1.1潜水及承压水利用抽水试验算出的影响半径（1）当有一个观测孔时，潜水影响半径采用：lgR=1.366K（H+h）（H−h）S1lgrQ1+lgr管井设计及出水量计算-综合所水道室5承压水影响半径采用：lgR=Slgr1−S1lgrS−S1（2）当有2个观测孔时，潜水影响半径采用：lgR=S1(2H−S1)lgr2−S2(2H−S2)lgr1(S1−S2)(2H−S1−S2)承压水影响半径采用公式：lgR=S1lgr2−S2lgr1S1−S22.1.2资料不足时可采用经验公式1）潜水库萨金公式:𝑅=2S√HK2）承压水集哈尔特公式:𝑅=10S√HK2.1.3当无资料时根据经验值估算1）根据颗粒直径确定影响半径表2.1颗粒直径估算影响半径岩性地层颗粒R（m）粒径（mm）占重量（%）粉砂0.05～0.170以下25～50细砂0.1～0.257050～100中砂0.25～0.550100～300粗砂0.5～1.050300～400砾砂1.0～2.050400～500圆砾2.0～3.0500～600砾石3.0～5.0600～1500卵石5.0～10.01500～3000管井设计及出水量计算-综合所水道室62）根据单位出水量和单位水位下降值确定影响半径；表2.2单位出水量估算影响半径R单位出水量q=Q/Sw影响半径R（m）m3/(h.m)L/(s.m)7.22.0300～5007.2～3.62.0～1.0100～3003.6～1.81.0～0.550～1001.8～1.20.5～0.3325～501.2～0.70.33～0.210～250.70.210表2.3单位水位下降估算影响半径R单位水位下降量=Sw/QSw(m)Q(L/(s.m))单位水位降低[m/(L.s)]影响半径R（m）0.5300～5001.0～1.5100～3002.0～1.050～1003.0～2.025～505.0～3.010～255.0102.2渗透系数的计算2.2.1利用稳定流抽水试验资料计算渗透系数（1）当只有1个观测孔计算承压水渗透系数时采用：K=0.366Q（lgR−lgr）MS管井设计及出水量计算-综合所水道室7计算潜水渗透系数时采用：K=0.733Q（lgR−lgr）（2H−S）S（2）当2个观测孔时计算承压水渗透系数时采用：K=0.366Q（lgr2−lgr1）M（S1−S2）计算潜水完整井渗透系数时采用：K=0.366Q（lgr2−lgr1）M（Δh1−Δh2）（Δh1+Δh2）2.2.2当无抽水试验资料时可根据下表估测表2.4根据颗粒粒径估算渗透系数岩性岩层颗粒渗透系数K（m/d）粒径（mm）所占比重（%）轻亚粘土0.05～0.1亚粘土0.01～0.25黄土0.25～0.5粉土质砂0.50～1.0粉砂0.05～0.170以下1～5细砂0.1～0.25705～10中砂0.25～0.55010～25粗砂0.5～1.05025～50砾砂1.0～2.05050～100圆砾75～150卵石100～200块石200～500砾石500～1000管井设计及出水量计算-综合所水道室83管井的出水量计算理论公式可根据水文地质取得的参数进行计算，精度差，适用于水源选择、方案编制或初步设计阶段。经验公式是抽水试验基础上进行计算，能反映实际管井出水量。适用于施工图设计，确定井的型式、构造、井数和井群布置。3.1理论公式已知含水层渗透系数和影响半径等计算稳定流管井