单井涌水量换算(涌水量计算例题) 计算矿井涌水量的稳定流分析法
1.地下水为层流时的稳定流分析法。
当地下水为层流时，不同边界条件下的井筒涌水量计算解析式见表1。
表1层流稳定流分析法井筒涌水量计算公式
含水层类型
跳水受压水承压潜水计算公式中的符号描述计算公式情商
图示完全穿透井部分穿透井
(1)
q——竖井涌水量，m3/d；k——渗透系数，m/d；
h——潜水层厚度或从底板计算的承压含水层水头值，m；
s——水位下降值，m；
r——井筒半径，m；
r——影响半径，m；
RC——水流阻力系数；
b，b1，B2——井筒到水源或防水边界的距离，m；
m——承压含水层的厚度，m；
H0——井筒中的水柱高，m；
l——两个供水边界、两个挡水板或一个供水和一个挡水板之间的距离，m；
ξ0，ξ—不完全井系数，取决于()。查表2或表3或图1和图2确定；
I——测绘井到抽水井的距离(取值可达1.5M)，m
N= EQ (n是整数)
σ ——井、矿坑至边界的距离，m；
x0——从井或矿坑中心到两个相交防水边界交点的距离，m
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(2)
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(3)
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(4)
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(5)
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(6)
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(7)
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(8)
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(9)
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(10)
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表2稳流不完全井补充水流阻力值ξ0
l/M
M/r0.5一个三103010020050010002000
0.050.1
0.3
0.5
0.7
0.9
0.004230.00391
0.00297
0.00165
0.000540
0.000048
0.1350.122
0.0908
0.0494
0.0167
0.0015
2.302.01
1.29
0.656
0.237
0.0251
12.610.4
4.79
2.26
0.879
0.128
35.524.3
9.23
4.21
1.69
0.334
71.942.8
14.5
6.55
2.67
0.528
9453.8
17.7
7.86
3.24
0.664
12669.5
21.8
9.64
4.01
0.846
14979.6
24.9
11.0
4.58
0.983
16990.9
28.2
12.4
5.19
1.12
表3稳流不完全井补充水流阻力值ξ0
l/MC/MM/r10301005001000
0.100.1
0.2
0.3
0.45
0.6
0.7
0.8
0.9
10.45.48
5.23
4.91
4.3
4.91
5.23
6.43
10.4
24.517
15.6
15.1
14.5
15.1
15.6
17.0
24.5
43.533.6
32.6
31.9
31.5
31.9
32.6
33.6
43.5
70.259.7
58.6
58.1
57.5
58.1
58.6
59.7
70.2
81.871.8
70.4
70.3
70.2
70.3
70.4
71.8
81.8
0.300.1
0.2
0.35
0.5
0.6
0.7
4.793.3
2.72
2.4
2.72
3.3
4.79
9.27.13
6.58
6.2
6.58
7.13
9.12
14.512.2
11.6
11.4
11.6
12.2
14.5
21.819.3
18.8
18.7
18.8
19.3
21.8
24.922.3
21.9
21.8
21.9
22.3
24.9
0.500.1
0.25
0.4
0.5
2.261.51
1.20
1.51
2.26
4.213.23
2.9
3.23
4.21
6.55.41
5.12
5.41
6.5
9.648.49
8.24
8.49
9.64
11.09.9
9.64
9.9
11.0
注:表2和表3适用于承压不完全井。对潜水井使用这两个表时，应代入下列数值:(l0为过滤器底部到潜水静水位的距离；C0是从过滤器顶部到静止水位的距离)。图1不完全稳定流(C=0)井的补充水流阻力图
图2不完全稳定流井的补充水流阻力图(C≠0)
a—l/m = 0.1；b—l/M = 0.3；c—l/M=0.5
二是紊流或混流条件下竖井涌水量的计算
(一)地下水流动状态的确定方法
1.根据流动指数M，需要有两个观测井的抽水数据才能确定地下水流动状态(见表4)。
表4确定地下水流动状态的计算公式和指标
公式判断指数适合情况
符号描述(参见图3和图4)
m=1时的层流m=2时的湍流
水下m——地下水流动状态指数；Q2 Q1——第一次和第二次水位下降时主孔涌水量，升/秒；
Y1、y2、Z1、Z2——观测井1和观测井2在第一次和第二次抽水时的动水位，m；
X1，X2——主井到观测井1，2的距离，m
|
当m = 1 ~ 2时，为混流。受压水
注:地下水为径向混流时，m的值应为一个变量值，m=f(x)，越靠近井中心，m的值越大，为简化计算，公式中m的值近似视为井作用区内各流态指数的平均值，即不随井距变化的固定值。对于潜水，M值可用试图解法求得。具体方法如下:
设置
代入M的不同值(如m=1，1.25，1.75，2……)求A和B的对应值，然后取直角坐标，横坐标为M的值，纵坐标为A或B的值，分别画出a=f(m)和b=f(m)两条曲线，交点为M的值(见图3和图4)。根据表4中的M指数确定地下水流状态。
2、根据二次抽水试验数据确定地下水流动状态:
如果二次抽水试验数据满足或接近下式，则为层流，否则为湍流。
承压水:
水下:
式中，Q2 Q1——水位降至S1和S2时的流量，m3/d；
S2 S1——第一、二次抽水水位降深，m；
H——潜水层厚度，m
3.根据经验值确定地下水流状态，如表5所示。
表5地下水流状态的经验数值判断
代表裂缝宽度。岩石名称
裂缝宽度(厘米)实际流速(厘米/秒)0.0010.010.11.010.0100.0
临界裂缝宽度(厘米)
268.52.60.80.260.08
页岩和一些火成岩。风化花岗岩
砂岩和一些喷出的岩石。
厚层状砂岩
石灰石
岩溶裂隙石灰岩
0.001~0.010.1~0.3
0.3~0.5
0.1~3
五
10~20
——————
———
———
———
——→
——————
———
———
—→
×
——————
———
—→
×
×
——————
—→
×
×
×
————→
×
×
×
×
—→×
×
×
×
×
注意:“→”层流存在；“×”湍流现有范围。(2)井筒涌水量计算公式
紊流或混流条件下的井筒涌水量计算公式见表6-7。
表6紊流或混流条件下竖井涌水量计算公式(1)
图表含水层类型湍流计算公式(1)
水下|
受压水
(2)
水下|
受压水
(3)
水下|
受压水
(4)
水下|
受压水
(5)
水下|
受压水
(6)
水下|
受压水
(7)
水下|
受压水
(8)
水下|
受压水
表7紊流或混流条件下竖井涌水量计算公式(二)混流计算公式适用条件解释远离地表水体和防水边界。m——承压含水层的厚度m；h——潜水含水层的厚度或水头高度，m；
H0——井里水位的高度，m；
M—油井受影响区域的平均流量系数值，介于1和2之间。
B—从井到边界的距离，m；如果B的值很大，可以掉一项。
|
这口井位于防水边界附近。
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这口井靠近供水边界。B1，b2值相对于r值很大，可以放弃和二项式。q——井的出水量，m3/d；
r——水井半径，m；
k——渗透系数，米/天
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位于井的第二垂直交叉点的防水边界附近。
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该井位于垂直截止线和供水边界之间。
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位于两口井的供水边界之间。
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位于2井平行防水和供水边界之间。
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位于井的两个平行防水边界之间。
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