Bra test

Den här artikeln handlar om vattenbrunnstestet. För prestandatestning av oljekällor, se brunnstest (olja och gas) .

Inom hydrologi genomförs ett brunnstest för att utvärdera mängden vatten som kan pumpas från en viss vattenbrunn . Mer specifikt kommer ett brunnstest att tillåta förutsägelse av den maximala hastigheten med vilken vatten kan pumpas från en brunn, och avståndet som vattennivån i brunnen kommer att sjunka för en given pumphastighet och varaktighet av pumpningen.

Brunnprovning skiljer sig från akviferprovning genom att brunnens beteende i första hand är oroande i den förra, medan egenskaperna hos akvifären (den geologiska formationen eller enheten som levererar vatten till brunnen) kvantifieras i den senare.

När vatten pumpas från en brunn sjunker vattennivån i brunnen. Denna höst kallas drawdown . Mängden vatten som kan pumpas begränsas av det producerade avtaget. Vanligtvis ökar neddragningen också med den tid som pumpningen fortsätter.

Brunnsförluster kontra förluster av akvifärer

Komponenterna för observerad neddragning i en pumpbrunn beskrevs först av Jacob (1947), och testet förfinades oberoende av Hantush (1964) och Bierschenk (1963) som bestående av två relaterade komponenter,

$s=BQ+CQ^{2}$ ,

där s är neddragning (längdenheter t.ex. m), $Q$ är pumphastigheten (enheter för volymflöde t.ex. m³/dag), $B$ är akviferförlustkoefficienten (som ökar med tid — som förutspåtts av Theis-lösningen ) och $C$ är brunnförlustkoefficienten (som är konstant för en given flödeshastighet).

Den första termen i ekvationen ( $BQ$ ) beskriver den linjära komponenten av neddragningen; dvs den del där fördubbling av pumphastigheten fördubblar neddragningen.

Den andra termen ( $CQ^{2}$ ) beskriver vad som ofta kallas 'brunnsförlusterna'; den icke-linjära komponenten av neddragningen. För att kvantifiera detta är det nödvändigt att pumpa brunnen med flera olika flödeshastigheter (vanligen kallade steg ). Rorabaugh (1953) lade till denna analys genom att göra exponenten till en godtycklig potens (vanligtvis mellan 1,5 och 3,5).

För att analysera denna ekvation divideras båda sidorna med urladdningshastigheten ( $Q$ ), vilket lämnar $s/Q$ på vänster sida, vilket vanligtvis kallas specifik neddragning . Den högra sidan av ekvationen blir den för en rät linje. Att plotta den specifika neddragningen efter en viss tid ( $\Delta t$ ) sedan början av varje steg i testet (eftersom neddragningen kommer att fortsätta att öka med tiden) kontra pumphastigheten bör ge en rak linje.

${\frac {s}{Q}}=B+CQ$

Passar en rät linje genom de observerade data, kommer lutningen för den bästa passformen att vara $C$ (brunnsförluster) och skärningen av denna linje med $Q=0$ blir $B$ (vattenförluster). Denna process är att anpassa en idealiserad modell till verklighetens data, och se vilka parametrar i modellen som gör att den passar verkligheten bäst. Antagandet görs sedan att dessa anpassade parametrar bäst representerar verkligheten (förutsatt att de antaganden som ingick i modellen är sanna).

Förhållandet ovan är för fullt genomträngande brunnar i slutna akviferer (samma antaganden som används i Theis-lösningen för att bestämma akviferens egenskaper i ett akvifertest ).

Bra effektivitet

Ofta bestäms brunnseffektiviteten från denna typ av test, detta är en procentandel som indikerar andelen av det totala observerade nedtaget i en pumpbrunn som beror på akviferförluster (i motsats till att det beror på flöde genom brunnssilen och inuti borrhålet) . En perfekt effektiv brunn, med perfekt brunnsskärm och där vattnet rinner in i brunnen på ett friktionsfritt sätt skulle ha 100% verkningsgrad. Tyvärr är det svårt att jämföra brunnseffektivitet mellan brunnar eftersom det också beror på akvifärens egenskaper (samma mängd brunnförluster jämfört med en mer transmissiv akvifär skulle ge lägre effektivitet).

Specifik kapacitet

Specifik kapacitet är en mängd som en vattenbrunn kan producera per enhet av avtappning. Det erhålls normalt från ett stegneddragningstest. Specifik kapacitet uttrycks som:

$S_{c}={\frac {Q}{h_{0}-h}}$

var

$S_{c}$ är den specifika kapaciteten ([L ² T ⁻¹ ]; m²/dag eller USgal/day/ft)

$Q$ är pumphastigheten ([L ³ T ⁻¹ ]; m³/dag eller USgal/dag), och

$h_{0}-h$ är neddragningen ([L]; m eller ft)

Den specifika kapaciteten hos en brunn är också en funktion av pumphastigheten den bestäms vid. På grund av icke-linjära brunnsförluster kommer den specifika kapaciteten att minska med högre pumphastigheter. Denna komplikation gör det absoluta värdet av specifik kapacitet till liten nytta; även om det är användbart för att jämföra effektiviteten av samma brunn över tiden (t.ex. för att se om brunnen kräver rehabilitering).

• Bierschenk, William H., 1963. Fastställande av brunnseffektivitet genom flera steg-neddragningstester. International Association of Scientific Hydrology , 64:493-507.
• Hantush, Mahdi S., 1964. Advances in Hydroscience , kapitel Hydraulics of Wells , s. 281–442. Akademisk press.
• Jacob, CE, 1947. Drawdown-test för att bestämma effektiv radie av artesisk brunn. Transactions, American Society of Civil Engineers , 112(2312):1047-1070.
• Rorabaugh, MI, 1953. Grafisk och teoretisk analys av stegneddragningstest av artesiska brunnar. Transactions, American Society of Civil Engineers , 79 (separat 362):1-23.

Ytterligare referenser om andra pumptestanalysmetoder än den som beskrivs ovan (vanligen kallad Hantush-Bierschenk-metoden) finns i de allmänna referenserna om akvifertester och hydrogeologi .

Se även

• Hydrogeologi
• Akvifer och grundvatten