流量与水位降深关系的经验公式

如题所述

在自然界中,因水文地质条件的差异、水流状态和井损的影响,实际上流量(Q)与水位降深(s)的关系并非完全像理论公式所显示的那样,为通过原点的直线(承压井流)和抛物线(潜水井流),而常常表现为各种曲线。因此,为了使预报的流量更符合实际,常根据多次降深(或落程)抽水试验得出的 Q-sw关系建立经验公式,进行流量预测。

大量抽水资料证明,常见的流量(Q)与水位降深(s)关系呈直线型、抛物线型、幂函数型及对数曲线型等4类,如表3-1所示。

表3-1 流量(Q)与水位降深(s)关系曲线类型

续表

现分别对这些曲线的经验公式、判别方法、系数确定及应用范围等问题进行讨论。

1.直线型

首先,用图解法判别抽水试验得出的Q-sw关系曲线类型。将不同落程的Qi和swi资料点绘在坐标纸上。若这些点分布在同一条直线上,直线通过坐标原点,可判断为直线型。

(1)经验公式

地下水动力学

(2)待定系数(q)的确定

1)当资料不多且点基本落在直线上时,可以直接取直线的斜率确定q值

2)当资料较多且点沿直线两侧分散分布时,可采用最小二乘法确定q值:

地下水动力学

式中:n为抽水实验的降深次数。

3)用途:当q一定时,可以回代式(3-29);若井中设计降深(sw)已知,可以预报流量。

2.抛物线型

(1)经验公式

sw=aQ+bQ2 (3-30)

(2)待定系数(a,b)的确定

1)当试验资料不多时,可用图解法,见表3-1中直线图。

将公式两侧同除Q得抛物线关系式,

地下水动力学

式中:a为横轴

上的截距;b为直线斜率。

2)当试验资料较多时,可用最小二乘法求待定系数a和b:

地下水动力学

地下水动力学

3)用途:待定系数(a,b)确定后,回代式(3-30);若井中设计降深(sw)已知,可以预报流量。

3.幂函数曲线型

(1)经验公式

地下水动力学

(2)待定系数(q0,m)的确定

1)试验资料不多时,可用作图法,将式(3-33)两端取对数,得:

,见表3-1中直线图。]]

0为直线在横轴上的截距,

为直线斜率。

2)试验资料较多时,可用最小二乘法求待定系数(q0,m):

地下水动力学

地下水动力学

3)用途:待定系数(q0,m)确定后,回代式(3-33);若井中设计降深(sw)已知,可以预报流量。

4.对数曲线型

(1)经验公式

Q=a+blgsw (3-36)

式中:a为纵坐标上的截距;b为直线斜率。

(2)待定系数(a,b)的确定

1)当试验资料不多时,可用作图法求待定系数,见表3-1直线图。

2)当试验资料较多时,用最小二乘法求待定系数(a,b):

地下水动力学

地下水动力学

3)用途:待定系数(a,b)确定后,回代式(3-36);若井中设计降深(sw)已知,可以预报流量。

其他类型曲线也可用上述办法处理。建立经验公式的目的就是为了预报流量。由上述经验公式所体现的变量间的关系,不一定就是真正的函数关系,因此,在预报流量时对水位降低的设计不应超出经验实际值外推过多。应用经验公式时应慎重对待外推系数,前苏联使用该法外推的系数为:直线时1.5倍;其他曲线为1.75~3倍。

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