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含水层抽水试验水位恢复过程数据的直线图解分析法

直线图解分析法是含水层抽水试验中一种常用的数据处理方法，主要用于研究水位恢复过程中的水力特性。该方法通过将抽水停止后水位随时间的恢复数据拟合成直线，从而推导出含水层的水文地质参数（如导水系数和储水系数）。以下是直线图解分析法的基本原理、步骤及应用特点的简要介绍：

基本原理直线图解分析法基于地下水流动理论，特别是Theis非稳定流公式及其简化形式。在抽水试验停止后，地下水位恢复的过程可以近似为对数或线性关系。根据观测井中的水位恢复数据与时间的关系，可绘制出恢复曲线，并通过拟合直线段提取关键参数。

对于承压含水层，通常采用Theis恢复公式或其改进形式；而对于潜水含水层17、隧道监理员年终总结，则需考虑水面蒸发等因素的影响。直线图解分析法假设水位恢复过程中，水流逐渐趋于稳定，且在特定时间段内满足线性关系。

分析步骤1.数据采集：记录抽水停止后观测井水位随时间的变化数据。这些数据通常以时间为横坐标，水头变化（或剩余降深）为纵坐标。2.绘制恢复曲线：将采集的数据点绘制成曲线图。初期恢复阶段可能呈现非线性特征，但随着时间延长，曲线会逐渐趋于直线。

3.选择直线段：从恢复曲线中选取一段接近直线的部分进行拟合。这段直线通常对应于水位恢复的后期阶段，此时水流已进入准稳定状态。

4.确定斜率和截距：通过拟合直线计算其斜率和截距。这些值与含水层的导水系数（T）和储水系数（S）相关联。

5.参数计算：导水系数\(T\)可由直线斜率直接计算得出。储水系数\(S\)则结合斜率和其他已知条件求得。

方法特点优点：直观性强，易于理解和操作。对实验设备要求较低，适用于现场快速分析。能有效反映含水层的动态响应特性。

局限性：需要足够长的恢复时间以获得稳定的直线段。对数据质量要求较高，异常点可能影响拟合结果。不适用于复杂含水层结构或多层含水层系统。

应用范围直线图解分析法广泛应用于各类含水层的水文地质参数估算，特别是在承压含水层的研究中表现良好。此外，它还可用于评估地下水开采对周围环境的影响，以及指导地下水资源管理。

式中：r为观测孔到抽水主并间的距离，[L]；口为含水层的贮水系数，无量纲；T为含水层的导水系数， [LT]；t为水位回升时间，[T]，其以水泵停抽时刻为起始时刻；t为停止抽水之前的抽水持续时间，[T]。 1.2井函数的简化井函数W（u)可以利用如下级数表示

在对Theis公式进行简化时，要求无量纲时间u<0.01，可以略去上式右边项中的第3项及以后的各 到Jacob直线公式

W(u)=ln 2.25Tt r²u

在研究的问题中，由于时间t+t是从试验开始抽水时刻计算，u=ur/4T(t+t)较易满足ui<0.01的条件 故可以将式（2）表示的s简化为

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Q 2.25Tt In 4πT r²μ +u2

<0.01，因此 2×2! 这样的简化是合理的。而对于水位回升阶段来讲，这个条件与简化为Jacob公式的条件相比较，更容易得 到满足。在以下建立数据分析方法的过程中，Si采用式(7)表示的简化公式，S2采用式(8)表示的近似表达式。 1.3参数计算公式将式（7)和式（8)代入式（1），可以得到：

在式（9）两端同乘t，可以得到：

Q (t+tp） r²μ In 4πT 4Tt Q (t+tp)r²uμ tln 4πT t 4Tt

则式（10)可以写为

显然，在以Y为纵坐标轴，X为横坐标轴的直角坐标系中，式（15)表示了斜率为A，纵截距为B的直线方 程，其因变量Y和自变量X均为由试验观测数据构成的函数。由于直线常数A和B中含有待估计的水文地质参 数，只要将试验数据分别利用式(11)和式（12)转换为Y和X，就可以利用直线图解法或线性回归法计算直线 常数A和B的值。在计算出直线常数A和B的值之后，就能够利用由式（13)得到的下式计算含水层的导水系数

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Y'=A'X' +B

利用由式（20）推导出u值

Q 1 (t+t, 4πB' t

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某承压含水层中有一口完整井，以定流量Q=960m/d进行抽水试验，在t=180min时刻停泵，在距抽水 注井20m处的观测孔中观测到的水位降深变化过程见表1，停抽时刻观测孔中的降深s为0.87m。可用文中方 法计算含水层的水文地质参数。

表1水位恢复观测数据与中间计算数据

3.2计算结果的验证为了验证文中方法的可靠性，根据已求的水文地质参数，利用式(1)计算相应的 水位降深值，计算结果s。见表1中第7行。将该计算结果与表1中第1行的原始观测值进行比较，可看出，除 在5min时的计算结果与原始观测值间的误差略大外，其余的计算结果与观测值非常吻合，表明文中方法的 计算结果是可靠的。

3.3方法适用性的初步分析在计算出含水层的水文地质参数后，利用式（4)和式（5)计算了相应不同 水位恢复时间的无量纲时间u和u2，计算结果见表1中的第5行和第6行。可以看出，在水位恢复5min后，就 可以满足u<0.01和u<0.2的条件。因此，在已有水位恢复观测资料的情况下脚手架施工组织设计，文中方法要求的使用条件能 够得到完全满足，可以得到正确应用的。而条件uz<0.01是在水位恢复时间为80min以后才能得到满足，在 全部已有的观测资料中，满足这样条件的数据仅有3组。因此，在应用现有的直线图解法确定含水层的贮

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水系数时，其不仅要求观测孔中在水泵停抽时刻的降深观测值为已知，而且由于满足方法使用条件的数据 组数太少，故其不宜在本算例中直接应用；另一方面，在应用olivie和Lumony的直线图解法时，尽管其不 要求水泵停抽时刻的观测孔中降深观测值为已知，而且方法的应用条件也都可得到满足，但在计算贮水系 数时，其不仅要求具有多个观测孔中的降深观测值，而且还需进行至少三次以上的直线图解或线性回归计 算；在应用标准曲线配线法，特别是利用水位恢复后期资料进行配线时，难免会出现人为随意性，且不便 于编制程序，利用计算机完成参数计算工作。文中方法与现有的分析水位恢复试验数据，确定含水层水文 地质参数的主要方法相比较，具有更强的适用性

理论推导与实际算例表明，与现有分析水位恢复试验数据确定含水层水文地质参数的主要方法相比 较，文中方法具有：（1)不需要水泵停抽时刻的降深观测值就可以计算含水层贮水系数；(2)方法的使用条 件容易得到满足；(3)仅利用一个观测孔的资料且进行一次直线图解或线性回归计算，就可以求出含水层 的两个水文地质参数和；（4）可以根据观测孔的具体布置情况灵活应用等优点

Newmethodforestimatingaquiferparametersaccordingtothedataofwaterlevelrecovery

1.Changan Unive

微型桩施工工艺(修)areestablishec

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