双层越流系统内圆形开采区变流量非稳定流计算公式的探讨

近些年来,关于越流系统内地下水不稳定流计算已引起国内外广大的水文地质工作者和数学工作者的注意。M.S.汉土什、O.E.雅各布,S.W.纽曼与威瑟斯庞等人相继导出第一、第二和第三类单井抽水不稳定流的计算公式。M.S.汉土什1967年导出的在无越流补给系统内,圆形开采区地下水不稳定流的计算公式。而对多层越流系统内圆形开采区地下水不稳定流的计算问题研究得很少。本文导出了:(1)双层越流系统内圆形开采区变流量的一般计算公式,并在这基础上导出了双层越流系统内圆形开采区阶梯流量的公式,推广了M.S.汉土什1967年所得到的无越流补给的计算公式;(2)时间较长时的渐近公式;(3)越流补给量的一般公式;(4)长时期内较简单的越流补给量的计算公式。     

双层越流系统内圆形开采区变流量非稳定流计算公式的探讨

近年来关于“越流系统内的地下水不稳定流计算”已引起国内外广大的水文工作者和数学工作者的注意。M·S·汉土什、C·E·雅各布、S·W·纽曼与威瑟斯庞等人相继提出并解决了第一、第二和第三类单井抽水不稳定流的计算公式。这些公式业已用于确定水文地质参数及地下水评价、并获得了可喜的经济效果。M·S·汉土什1967年导出的在无越流补给系统内,圆形开采区不稳定流的计算公式,对评价圆形开采区不稳定流的资源起了一定的作用。然而他并未涉及多层越流系统内圆形开采区地下水不稳定     

双层越流系统内矩形开采区变流量非稳定流计算公式的探讨

前文研究了“双层越流系统内圆形开采区变流量的计算公式”。本文在前文的基础上研究了(一)三种情况双层越流系统内矩形公式,推广M·S汉土什1967年所得到的无越流补给的矩形开采区的不稳定流计算公式;(二)将所得到的一般公式简化为时间较长的渐近公式;(三)得到了越流补给量的一般公式。     

多层越流问题

(一) 问题的提出 互层间的越流,不仅在地下水资源评价上需要考虑,而且是导致地面沉降的主要原因。因此,研究多层越流问题是有理论和实际意义的。 Neuman等研究了无限三层越流的情况,他们经过双重积分变换,获得很复杂的解析表达式。据此来计算层间越流量也不是一件容易的事,更不用说分析影响层间越流量的诸因素了。 Gambolati为了解决意大利威尼斯市地面沉降     

多层越流问题

互层间的越流问题不仅在地下水资源评价中需要考虑,而且是导致地面沉降的主要原因。因此,研究多层越流问题是有理论和实际意义的。 1969年Neuman研究了无限三层越流的情形,他们经过双重积分变换,获得用无限积分表示的解析式。但据此来分析、计算层间越流量也不是一件容易的事。     

广东湛江铺仔水源地承压含水层系统补给资源量计算研究

湛江市铺仔水源地是由浅层、中层、深层及超深层含水层组成的多层含水层结构,各含水层之间通过自然通道相互连通,存在着一定的水力联系,组成统一的含水层结构系统,赋存有丰富的地下水资源,其补给来源主要为上层越流补给及区外的侧向径流补给.经计算,其上层越流补给量为 5611 万 m3/a,区外侧向径流补给量为 2066 万 m3/a,水源地各承压含水层系统获得的总补给资源量为 7677 万 m3/a.     

用定u值法求解具越流含水层参数

方法原理 不同类型的越流补给含水层定流量抽水完整井的非稳定流理论解,具有不同的形式。但用定u值法求解时其方法原理是类同的。本文仅介绍考虑弱透水层贮存水的释放的越补含水层参数的计算方法。     

洞庭湖入汇对荆江河段水位的顶托程度与范围

洞庭湖入汇对长江干流水位的顶托作用影响着荆江河段的水文情势变化,分析其变化特征对研究长江中下游防洪安全问题具有重要意义。为揭示汇流顶托作用的程度与影响范围,本文基于1990—2020年荆江河段水位流量关系与洞庭湖汇流比,提出洞庭湖入汇顶托程度的量化方法,构建计算顶托程度的随机森林回归模型,分析顶托程度主要影响因素的重要性。结果表明：(1)洞庭湖入汇顶托程度与汇流比呈显著正相关关系;顶托程度随干流流量增大而增加,2003—2020年枯水、中水和洪水流量级监利站水位受顶托程度平均为0.59、1.33和1.60 m;顶托最大影响范围随干流流量与汇流比增大向上游延伸。(2)随汇流比增大,在2020年干流枯水、中水和洪水流量级下,顶托最大影响范围的延伸区间分别为石首—沙市、石首—陈家湾和陈家湾—枝城;汇流比、荆江段累计冲刷深度、螺山水位及干流流量对顶托程度变化的重要性占比分别为28%、27%、25%和20%。(3)构建的顶托程度计算模型在不同流量级都能够较好地计算荆江河段水位的顶托程度并确定顶托影响范围。     

变流量抽水条件下的含水层参数计算

本文研究了适用于变流量抽水情况的无越流无限含水层的非稳定流公式,供实际工作中应用。因水平所限,不当之处请指正。一、流向变流量抽水完整井的非稳定流水井公式(一)承压水的非稳定流水井公式假设:(1)含水层各向同性、等厚、产状及原始水位水平;(2)无垂向越流补给,含水层具瞬时释放;(3)地下水为平面二维流,抽水量 Q(t)随时间变     

伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床越流补给成矿作用

以铀成矿理论为指导,通过地质剖面、水文地质剖面的绘制,研究蒙其古尔铀矿床水动力特征,结合地层特征、层间氧化带发育特征,探讨成矿流体在越流补给成矿过程中所起的作用.认为条件较好的"水动力窗"是越流补给成矿的先决条件,初步建立"越流补给"的成矿模式.     

Theis不稳定潜水井流模型的改进——具入渗补给

地下水的补排主要包括垂向的地面入渗补给、蒸发排泄（蒸发可视为入渗的负值）及侧向的地表水补给、排泄。水文地质学最基本的问题之一——地下水可持续开釆量的评价准则,涉及补给的增量与排泄的减量,因此地下水开采的预测模型必须包含上述两类的补给、排泄因素,否则不能满足要求。然而,经典的Theis不稳定井流模型,即使在傍河抽水,也只有侧边界的补给、排泄作用,而不涉及上边界的地面入渗补给。这样一来,这个解析模型基本上不能够用于预测,而只能在旱季用于井流试验求取含水系统的参数。为此,文章的目标是发展具地面入渗补给的Theis不稳定潜水井流模型。对于潜水流问题,不能再用承压水流的以水头为应变量的方程来建立,应采用第二类线性化方法的势函数来建立潜水流问题。对于既有降雨入渗补给,又有抽水井作用的复杂的水文地质问题所概化数学模型的求解,采取的方法是把它分解成若干个简单的子模型问题求解,然后将其合成为原来复杂数学模型的解。基于质量守恒原理,假定渗流服从Darcy定律并满足Dupuit徦定建立了水流基本微分方程。然后对于两平行河流及一河流平行一隔水边界形成的两类条形区域,具地面均匀稳定入渗补给的井流问题,获得通用水位方程和几类常见的特定条件水位方程及其流量方程。此外,提出并采用“边界对边界的反映法”用以求解一河流平行一隔水边界条形区域的同一问题,减少了许多推导过程。最后,作为上述理论成果的初步应用,也是一个重要的应用,即在河水水质不能满足要求的河流附近,设有一口抽水井,计算该抽水井在不汲取河水的前提下的临界流量方程,获得具重要意义的结构简洁的关系式。该方程也可以用于滨海区的抽水井,在不发生海水入侵前提下的临界抽水流量计算。给出了上述条件不稳定井流过程某时刻的地下水流网图,其流网与文献中常见的傍河井流的流网相比,具显明的特征。     

垃圾填埋场传统封顶和ET封顶的比较研究

针对传统压实黏土封顶系统存在易干燥开裂的问题,提出了一种新型的ET（蒸发传输）封顶系统。分析了压实黏土封顶系统和新型ET封顶系统的工作机制。在降水和蒸发循环补给的条件下,建立了水分在两种封顶系统中迁移的一维数学模型。以9次降水和蒸发循环补给为边界条件,分别模拟了576 h的水分在两种封顶系统中迁移变化规律。计算结果表明,距补给边界越近,含水率受降水、蒸发的影响越显著,且随着深度的增加出现明显的峰值滞后现象。传统封顶中的压实黏土层由于具有低渗透性,致使整层不能得到有效的水分补给。ET封顶中整个土层可以有效地从边界降水中得到补给,同时在蒸发的条件下,把土层中的储水释放。数值计算结果与试验数据的对比表明,计算值和试验数据基本吻合。这些研究成果有助于垃圾填埋场封顶系统的设计作进一步的改进。     

Dupuit模型的改进——具入渗补给

Dupuit（1863年）提出的模型是“圆岛状含水层稳定井流模型”,这个模型只有侧向湖海边界条件,而不涉及上边界降水入渗补给条件。因此,Dupuit模型只能在旱季用于地下水井流试验求取含水系统的参数,而不能够用于预测。文章发展Dupuit潜水井流模型,考虑地面均匀稳定入渗补给（蒸发排泄示为其负值）作用。以质量守衡原理为基础,假定渗流服从Darcy定律并满足Dupuit徦定,建立极坐标下的地下水流微分方程,再依边界条件建立相应的流量方程和水位方程。这些方程为具地面入渗补给条件下井流试验求取水文地质参数以及预测相应条件下地下水抽水的效果,提供了基础条件。讨论了引入Dupuit假定对本问题解析研究可以降维（略去z变量）带来好处的同时,在地下水分水岭附近及抽水井附近可能出现偏离Dupuit假定,建议在抽水试验求取含水层参数时,观测孔的部署要尽量回避这些区段。     

酒泉西盆地地下水资源及开发利用潜力

在系统论述酒泉西盆地区域水文地质条件的基础上,重点分析评价了盆地内第四系孔隙水的补给来源及补给量、储存量、允许开采量,并对酒钢公司水资源的供需平衡进行了深入分析。其结论是,酒西盆地地下水多年平均补给量为76.342 5万m3/d,北大河出山冰沟口—北大河水源地以南约34.5km长度内渗漏补给和盆地基底深层基岩承压水顶托越流补给是其主要补给来源,占总补给量的89.6%;储存量为191.73亿m3;已探明允许开采量为34.558万m3/d。现状地下水可供水量满足酒钢公司未来30年对水资源的需求,供需基本平衡。同时,从保护黑河流域下流生态环境的角度出发,提出了建立节水型钢铁企业的设想。     

水文地质边界性质s～lgt直线斜率关系的探讨

本文在研究了直线任意强度补给边界附近承压单井井流公式 s～lgt 曲线斜率变化与边界性质关的基础上,推导了利用 s～lgt 曲线斜率 i_1和 i_2计算边界性质参数α的简便公式,并对该公式在直线任意强度补给边界条件下的水文地质计算中的应用作了进一步探讨。     

多层含水层系统水文地质参数计算

为求取含水层水文地质参数,常用的试验方法是抽水试验。在进行抽水试验时,经常有越流现象,计算时一般采用越流模型计算。越流模型假定非抽水含水层的水位恒定不变,但在实际抽水过程中,抽水含水层和非抽水含水层间通过越流相互影响、相互作用。如果只考虑抽水含水层的水位变化而不考虑非抽水含水层的水位变化,会导致计算的水文地质参数不准确。实际工作中,有时会在非抽水含水层中布置一口观测井来观测抽水含水层抽水时对非抽水含水层的影响。如果采用多层含水层系统模型的方法,即可利用各含水层观测井中的数据计算出每个含水层和相关弱透水层的水文地质参数,提高参数计算精度、节省资金和工作量。     

基于流量衰减分析的次降水入渗补给系数计算方法

次降水入渗补给系数是地下水资源量评价的重要参数,次降水对地下水的入渗补给受气候、地形、地质等多种因素影响。以湖北宜昌香溪河流域雾龙洞地下河系统为例,进行次降水入渗补给系数获取方法的探索。在泉流量衰减规律分析基础上,探索新方法进行次降水入渗补给系数计算,分析其规律特征及影响因素,对计算结果的科学合理性进行验证。研究结果表明:雾龙洞泉流量衰减服从分段指数衰减方程;研究区次降水入渗补给系数受次降水强度及降水前下垫面条件影响。基于泉流量衰减分析计算次降水入渗补给系数方法合理可行,该方法在岩溶水资源评价中有一定的推广应用价值。     

水文地质边界性质s—1gt直线斜率关系的探讨

本文在研究了直线任意强度补给边界附近承压单井井流公式s-1gt曲线斜率变化与边界性质关系的基础上，推导了利用s-1gt曲线斜率i1和i2计算边界性质参数α的简便方式，并对该公式在直线任意强度补给边界条件下的水文地质计算中的应用作了进一步探讨。     

三维地下水流中常规观测孔水位的形成机理及确定方法

对地下水三维流中常规观测孔中水位的传统计算方法提出质疑, 认为计算观测孔中水位的Hantush Бочевер方程是缺乏物理基础的纯数学方法.分析了形成观测孔中水位的机理, 提出三维地下水流中常规观测孔中只是孔口的流量为零, 而孔内却存在"抽水"和"注水"的井孔; 多层井(multilayerwell) 不一定要求"多层"的条件, 在均质单一含水层中的井孔可以具有多层井的基本特征; 混合井孔的水位并不"混合", 混合观测孔中存在符合机理的水头分布和流量分布规律等观点.普遍而言, 三维流中的观测孔不能用通常所说的线汇/线源刻画, 也不能用近几年提出的孔内为层流(线性流) 的假定来研究该问题, 然而可用笔者于1993年提出的"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"方便、有效地模拟.就说明性算例而言, Hantush Бочевер方程只能近似用于孔径大于0.2m且径距大于10~20m的条件.      

具有越流补给的含水煤层渗流模型求解与典型曲线

为了分析水层越流补给对煤层气井早期排水的影响,根据不稳定渗流理论,引入越流系数,建立了考虑层间越流现象的煤层中水的渗流数学模型。通过Laplace变换对模型求解,并利用Stehfest反演得到实空间的解,采用新的参数组合,分别绘制了压力和压力导数双对数曲线图版。从物理渗流机理上分析了层间越流对曲线形态的影响,随着越流系数的增大,径向流结束的时间越早;同时提出了利用典型图版拟合确定储层渗透率、表皮系数以及越流系数的方法。典型图版有助于定量评价越流的强弱,对煤层气井后续排采制度的调整具有指导意义。