含水层释水系数及贮水系数的初步研究

释水系数及贮水系数是含水层的重要水文地质参数之一。由于松软含水层是属于弹性、塑性体、除具有弹性释水性能外、还有塑性释水性质。往往塑性释水要大于弹性释水的几倍、几十倍,甚至几个数量级。而用抽水试验方法又只能求得弹性释水系数,无法确定塑性释水系数。为弥补此不足,作者根据土力学中饱水土的压缩理论,进行释水及贮水模拟试验建立起计算公式,并利用地下水动态长期观测资料,求得不同岩性含水层的弹性释水系数、塑性释水系数和贮水系数。为采用释水系数计算下降水位,用弹性贮水系数计算回升水位提供了可靠依据。从而提高了地下水位预测精度。     

利用水位恢复期的降深比值求解含水层参数

本文以泰斯方程式为基础,给出了一种用水位恢复期的降深比值求解含水层参数的方法。该方法未对泰斯方程式进行任何近似简化,故可应用于较短时间的水位恢复观测资料。此种方法可称为水位恢复期的降深比值法。 一、方法原理: 设主孔停止抽水时γ处的观测孔水位降深值为S_p,根据泰斯公式可列出下式:     

抽水试验和长观水位联合模拟确定含水层参数

为了更加准确地确定含水层参数,提出了利用地下水流数值模拟软件Modflow耦合大型抽水试验和长观孔水位两个模型的方法,对含水层参数进行了识别与校验。该方法求得的含水层参数避免了只利用抽水试验模型校验所带来的不确定性,同时利用抽水实验数据进行抽水与恢复的全过程曲线拟合,水位降深模拟相对误差小于6%,提高了含水层参数的准确性。     

应力历史对弱透水层参数影响试验研究

弱透水层储存的地下水是地下水资源的重要组成部分,弱透水层水文地质参数对地下水资源管理与评价以及地面沉降等具有重要意义。通过室内试验对定降深条件下弱透水层水流运移规律进行了研究,并探讨了弱透水层释水过程中的变形规律和释水规律。试验结果表明,在相邻含水层定降深条件下,弱透水层固结变形滞后于相邻含水层的降深变化,且变形速度逐渐变小并趋于零。基于室内试验,利用配线法求得弱透水层不同应力状态下的水文地质参数,对比分析,大变形和小变形试验中土层的渗透系数变化不大,但贮水率明显变小,土层的固结系数变大。因此,土层的应力历史对土层的渗透系数影响不大,而对贮水率有较大的影响。     

分析隔水边界附近抽水-恢复试验数据的新方法

为能同时分析含水层具有直线隔水边界条件下,抽水试验中抽水―恢复阶段降深数据,提出了一种新的数据分析方法。在建立这种方法时,将表示抽水和恢复阶段水头降深表达式中Theis井函数的级数表达式的前3项作为其近似表达式,经过推导,分别得到抽水和恢复2个阶段的直线方程。2个直线方程的因变量和自变量均为观测数据的函数,而直线常数为待求参数的函数,在进行数据分析时,只要将试验观测数据分别转化为直线方程的因变量和自变量数据,就能够利用一元线性回归法分别计算2个直线方程的常数,而利用直线常数的表达式,能够推导得到计算含水层参数和映射井到观测孔间距离的公式。通过算例说明了方法的具体应用步骤。      

双月文摘

《含水层释水系数及贮水系数的初步研究》 作者从含水层释水系数及贮水系数的概念入手,根据土力学中饱水土的压缩理论,进行释水及贮水模拟试验,建立起计算公式,并利用地下水动态长期观测资料,     

抽水含水层对非抽水含水层水位影响的效应分析

利用自动水位计记录的抽水试验过程中不同层位含水组之间的动态水位,分析了在抽水试验最初阶段时抽水含水组与非抽水含水组之间的水力联系。研究结果表明:(1)抽水含水层对非抽水含水层存在水位影响效应,在抽水初期,水位影响效应较大;当抽水含水层水位达到稳定或缓慢下降时,水位影响效应随之消失。(2)单位降深水位影响效应显示,上部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越大;下部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越小。(3)利用三维地下水流数值模拟方法和应力应变对含水层水位动态影响的原理对水位影响效应机理进行分析,发现水位影响效应与含水层的固体骨架压缩系数(α)、水体积压缩系数(β)、孔隙度(n)和边界控制系数(Cm)等参数有关。     

关于“用非稳定流混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法”一文的讨论

1980年5期发表的《用非稳定流混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法》一文(以下简称《方法》),作者应用非稳定流定降深抽水试验的理论,推导了非稳定流定降深混合抽水试验求各含水层水文地质参数的若干公式。但对混合抽水试验过程中,各含水层的水头降深是否能同时保持恒定的实质问题未予证明。本文拟就这个实质问题进行讨论。     

根据流体运动的能量变化计算单井稳定流抽水涌水量

在抽水过程中,如果已知某一降深地下水通过井壁周围岩层的孔隙和裂隙流入井内的速度V、过水断面W,可以求出这一降深的涌水量Q=WV。就如图1所示承压井而言,此承压井含水层厚度为M,井半径为v,水位降深为S,抽水前的稳定水位距含水层底板的距离为H_1,抽水后井内的水位距含水层的底板的距离为H_2,设含水断面的有效孔隙率为n_e(即多孔介质     

单井水文地质参数简化计算及意义

单井抽水试验是水文地质勘探中广泛实施的手段,其导水系数 K M 或渗透系数 K 值通常是从抽水结果的涌水量 Q 和井中水位降数据计算求得.但单井中水量的水位降深,多受井结构完善程度的制约,难以反映出井点处含水层真实的水位降.另外,在基岩含水层试验中,常以抽水井揭露所谓含水层的岩性岩层厚度作为含水层厚,这又给 K 值的确定带来一定的偏差.就日常工作中在对抽水成果整理方面所遇的一些问题提出见解,以共讨论     

引水隧道井检孔水文地质特征及井筒涌水量预算

在分析井检孔水文地质特征的基础上,对井筒充水因素进行了论述,认为第四系松散层孔隙水和秦岭中亚群上部基岩裂隙水是井简的主要充水水源,也是井简涌水量的主要组成部分。采用地下水动力学公式法对井筒涌水量进行了预算,其结果可作为井筒各含水层设计疏水降深状态下的正常涌水量和最大涌水量使用。     

某地下空间承压含水层抽水试验及成果分析

由于地下水突涌风险,地下空间在施工作业中有必要通过抽水试验确定承压含水层的水文地质参数。依据勘察报告的初步评价,基坑开挖15.5m时,场地内第⑦1层承压含水层有可能产生突涌,为确保工程安全施工,需开挖前进行承压含水层抽水试验,取得场地承压含水层水文地质参数及降水引起的沉降特征,为地下空间设计和施工提供可靠依据。本次布设抽水井、观测井、分层沉降标组、孔隙水压力观测孔及地面沉降观测点,依据抽水试验技术要求获取渗透系数、抽水影响半径等相关水文地质参数。最后,针对工程场地内承压水情况及特点进行分析,提出基坑开挖时的承压水降压建议方案。     

Impact of model complexity and multi-scale data integration on the estimation of hydrogeological parameters in a dual-porosity aquifer

This study investigates the impact of model complexity and multi-scale prior hydrogeological data on the interpretation of pumping test data in a dual-porosity aquifer (the Chalk aquifer in England, UK). In order to characterize the hydrogeological properties, different approaches ranging from a traditional analytical solution (Theis approach) to more sophisticated numerical models with automatically calibrated input parameters are applied. Comparisons of results from the different approaches show that neither traditional analytical solutions nor a numerical model assuming a homogenous and isotropic aquifer can adequately explain the observed drawdowns. A better reproduction of the observed drawdowns in all seven monitoring locations is instead achieved when medium and local-scale prior information about the vertical hydraulic conductivity (K) distribution is used to constrain the model calibration process. In particular, the integration of medium-scale vertical K variations based on flowmeter measurements lead to an improvement in the goodness-of-fit of the simulated drawdowns of about 30%. Further improvements (up to 70%) were observed when a simple upscaling approach was used to integrate small-scale K data to constrain the automatic calibration process of the numerical model. Although the analysis focuses on a specific case study, these results provide insights about the representativeness of the estimates of hydrogeological properties based on different interpretations of pumping test data, and promote the integration of multi-scale data for the characterization of heterogeneous aquifers in complex hydrogeological settings.     

潘北矿A组煤层底板高承压水数值模拟及疏水量预报

建立高承压含水层数学模型,识别其参数特征,是预报不同开采方案下该含水层水量合理疏放大小的依据。在分析潘北煤矿地质及水文地质条件基础上,利用–490 m水平4个阶段放水试验成果资料,利用Modflow建立了A组煤层底板灰岩水渗流水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了太原组灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,分别预报了–490 m和–650 m水平在确保A组煤层安全开采下的疏放量,其计算结果,给太原组灰岩水的防治提供了决策依据。      

单井稳定流抽水试验中水位恢复曲线的作用分析

单井稳定流抽水试验是目前煤炭勘探中获取水文地质参数、查明水文地质条件的主要方法之一。由于其获取的水文地质参数相对于非稳定流抽水试验简单直接而被广泛应用,但所计算的含水层渗透系数比实际往往偏小,且易忽视对水位恢复资料的分析研究与利用。通过对安徽淮南、淮北煤田近10年来水文地质勘探单孔稳定流抽水试验资料的分析与研究,论述了单井稳定流抽水参数计算的过程和存在的不足,强调了绘制水位恢复曲线的作用,提出了单井稳定流抽水渗透系数计算结果的采用方法和建议。进而使井田水文地质条件评价、矿井涌水量预测更加客观、真实。     

两种突水系数计算公式的比较

《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》和《煤矿防治水规定》中各给出了一个突水系数计算公式,分别称为公式（1）和公式（2）。比较发现,两个计算公式在参数的选择、规定的正常块段的l临界突水系数、安全系数、使用的方便程度4方面是不同的,并逐一进行了分析。然后以山西省临县新民煤矿1井田9号煤层的开采为例,进行了突水系数的计算。结果表明,采用公式（1）计算出的突水系数大于采用公式（2）计算出的突水系数;采用公式（1）计算,井田范围内9号煤开采全部处在带压开采临界区内;采用公式（2）计算,井田南部有一部分范围9号煤开采处在带压开采安全区内,井田北部大部分范围9号煤开采处在带压开采临界区内。最后指出．在计算突水系数时,水文地质条件简单、含水层富水性较弱、补给条件差的矿区,选择公式（1）;水文地质条件复杂、含水层富水性较强、补给条件好的矿区．可以选择公式（2）。     

地面沉降对含水层参数及给水能力的影响研究

地面沉降主要由深层地下水开采造成,含水层的压缩释水是深层地下水开采量主要构成来源,同时随其压缩变形孔隙比减小造成储水系数、渗透系数的减小,对弱透水层非弹性释水量、越流补给量造成影响。地面沉降过程中的水文地质参数非线性变化及对承压含水层系统的反馈作用也成为水文地质领域的前沿问题。为对地下水开采量、沉降量、地质参数变化以及给水能力变化之间的关系做一个较为定量定性的探究,以含水层压缩过程中的物理机制为依据,并基于沧州地区深层承压含水层的地下水位变化过程和水文地质参数,采用数学手段构建储水系数和渗透系数变化的一维非线性沉降模型。模拟结果显示随承压水头下降,储水系数最高可减小77%,含水层系统的给水能力和储水能力会随压缩变形减小50%甚至更多。研究成果为深入认识水文地质参数与应力变化相关关系、科学评价承压含水层地下水储水调节能力有重要借鉴意义。     

武汉长江Ⅰ级阶地含水层水文地质参数研究及工程应用

武汉地区长江Ⅰ级阶地含水层在水流等沉积动力的分选作用和上覆土层压力的固结作用下,其渗透系数必然存在各向异性。因此,基于含水层渗透系数的各向同性和以单井稳定流抽水试验得到的含水层水文地质参数所完成的基坑降水设计亦必然与工程实际存在差异。通过现场分层抽水试验、群井抽水试验,结合三维数值模拟反演计算,得出了武汉长江Ⅰ级阶地各含水层水文地质参数的基本规律和特性,即：各含水层渗透系数自上而下逐渐增加且表现为各向异性,其水平渗透系数大于垂直渗透系数,其比值介于1.6～2.6之间。工程实例表明,采用各向异性的水文地质参数和三维渗流分析进行的超深基坑降水设计,结果更接近于实际,且有利于降低工程造价和基坑周边环境损伤,亦有利于节约宝贵的地下水资源。     

东滩煤矿奥灰放水试验数值模拟

奥灰水是东滩矿下组煤安全开采的主要水害威胁和重点防治对象。东滩矿下组煤底板奥灰水压高达7.20~11.46 MPa,在不考虑底板受采动破坏影响下,奥灰对17煤的突水系数为0.077~0.158 MPa/m,最小值亦接近现有规程标准上限值(0.10 MPa/m)。为了查清奥灰含水层水文地质条件进而制定合理的奥灰水防治措施,基于矿井的水文地质条件及奥灰放水试验,建立了适合本矿井的水文地质模型,并利用地下水模拟软件Visual Modflow,计算了奥灰含水层水文地质参数。通过验证,该水文地质模型能够客观的反映奥灰天然流场,为今后预测矿井涌水量、奥灰疏降水量提供了依据。      

抽水试验中不同位置自动水位计响应数据应用分析

抽水试验中,动水位数据采集记录及处理分析对水文地质参数计算具有重要意义。近年来自动水位计被广泛用于抽水试验,通过传感器压强水头变化值获取水位降深。因井管内水流动会产生水头损失,自动水位计安放位置不同会导致获取的井水位降深不同,不同于传统方法测得的井水面降深,对水文地质参数计算将产生一定影响,因此如何合理放置自动水位计以及在参数计算中如何应用其获取的水位降深都亟待开展试验研究。在黑河流域第四系大厚度含水层地区,选择典型单层试验孔和利用分层封隔技术实现的一孔同径多层抽水孔开展试验研究,在动水位以下抽水试验层段上部、中部、下部以及潜水泵上部和下部分别放置自动水位计进行了系统的数据采集分析。结果表明:抽水试验中因井管内水流沿程水头损失及速度水头差异导致不同位置自动水位计获得压强水头变化值不同,本次试验实测到井筒内不同部位井损值;井损值在潜水泵进水口处最大,随距潜水泵距离的增大而减小,为避开井筒内较大水头损失对参数计算的影响,自动水位计宜优选安放在潜水泵上部接近动水位位置;在单孔抽水试验中利用稳定流公式计算水文地质参数时,自动水位计获取水位降深含井损不可忽略,需通过多落程抽水试验数据分析扣除后使用。同时,抽水试验中自动水位计不同位置获取数据的处理分析方法为更好地理解井中水头损失提供了依据。