某水源地渗透系数K值计算的探讨

本文通过某水源地参数计算实例探讨渗透系数K值,以单孔抽水试验和多孔抽水试验、稳定流和非稳定流抽水试验数据采用不同公式计算方法,探讨渗透系数K值的计算与选用问题.     

关于地热井抽水试验中“井损”的一些探讨——以河北省安国市代表性地热井为例

抽水试验是确定含水层水文地质参数最常用的技术方法,在水文参数计算中必须考虑井损问题。以河北省安国市地热井为例,进行该井为抽水孔进行单孔三降深抽水试验、并带两个观测孔的孔组抽水试验,通过采用不同的稳定流公式对该地热井进行渗透系数的计算对比,并利用三种井损计算公式对该孔的井损值进行计算分析,同时探究了井损的相关影响因素。结果可知：水文地质参数单孔降压试验计算中若不扣除井损值,则求得渗透系数明显偏小。采用单孔三降深实测降深值计算的渗透系数过小。一般经常采用抛物线方程法、三次曲线方程法两种井损计算法。对不同地区、不同热储的代表性地热井进行应用对比可见,单孔三降深试验采用稳定流公式计算时必须要消除井损后再进行参数运算,采用抛物线法计算的渗透系数整体比采用三次曲线方程计算的结果偏大,抛物线法计算的渗透系数更能反应地层真实渗透能力。影响井损的因素主要有一般有井径、成井结构、滤料层的有效粒径、洗井质量(洗井不彻底井损值占比就大)及成井工艺,同时含有较多的随机因素。     

基于Aquifer Test的含水层水文地质参数计算——以塔城市供水改扩建工程为例

水文地质参数的计算是水文地质勘察的一个重要环节。根据在塔城市北东方向喀拉墩地区进行的抽水试验资料,分别采用Aquifer Test软件和Dupuit公式迭代法计算抽水试验参数,对所求取的参数进行对比分析,通过Aquifer Test软件求取的参数与Dupuit公式迭代法求取的参数相近,各参数偏差率低,最终通过抽水试验数据,经不同的方法计算,确定含水层渗透系数K值为31.14 m/d。     

三峡水库蓄水前后下游河床沉积物渗透系数的变化分析

三峡水库蓄水改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及泥沙输移特性发生变化,影响下游河床沉积物的渗透系数。基于黄河花园口实测沉积物渗透系数与颗粒粒度参数,拟合了渗透系数K关于平均粒径d50及分选系数σ的经验公式,并用该公式分析了三峡水库蓄水前后下游河床沉积物K的变化。结果表明:(1)三峡水库蓄水前、后三峡大坝下游渗透系数K整体上均呈向下游减小趋势,且越接近河口,变化幅度越小;(2)城陵矶以上河段,水库蓄水运用之后,渗透系数K值较蓄水前明显增大;(3)大通至徐六径断面间河段,水库蓄水后较蓄水前渗透系数K值变化幅度存在减小趋势。     

海岛地区单孔稳定流抽水试验求取水文地质参数探讨

基岩裂隙水水文地质参数是研究海岛地区地下水运动及计算地下水资源量的重要参数。本文以广东省珠海市横琴新区大横琴岛单孔稳定流抽水试验数据为基础,使用裘布依公式与吉哈尔特经验公式,通过迭代法计算海岛地区基岩裂隙含水层渗透系数K和影响半径R。结果可知：稳定流抽水试验较为成功,试验数据可信,所采用的计算方法可用,所得结果较为可信、可靠。证明这是一种简单、有效、可行的方法,对于海岛地区基岩裂隙含水层水文地质参数的求取具有一定参考意义。     

裘布依R解析法探讨

在计算含水层涌水量和渗透系数时,R值是一个重要的原始数据,人们都要采用R的经验数值或经验公式给予的数值后,应用裘布衣公式计算涌水量和渗透系数。如以R的经验数值来确定,由于数值范围较大(如φ3—5mm的砾石,R=500—1500m),其取值就任人而选定,就其R的经验公式来确定时,由于经验公式繁多,其所得数值相差也大,因此也难选取,它们的共同之处:一、选取不便,精度不高;二,各种经验公式的建立均与裘布衣稳流理论无关,因此它们与裘布衣公式不是匹配的,这就产生能否冲破R的经验公式办法,代之以应用裘布衣稳流理论直接推导出     

考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数确定方法简述

系统总结了近四十年来国内外不同学者计算裂隙岩体渗透系数的经验公式,介绍了确定渗透系数的试验方法,讨论了影响渗透系数的若干因数.     

水井影响半径之确定方法

确定水井影响半径的方法很多,如:利用观测孔直接观测;利用经验公式计算;根据单位涌水量或单位水位降低,根据含水层岩石特性等求得。当然最精确的方法是直接观测。应该指出,当计算地层渗透系数(K)时,影响半径(R)对它影响并不大;因为在计算渗透系数公式中,影响半径(R)是取其对数值。但为供水目的而正确布置水井时,影响半径的意义就特别显得重要了。     

不同饱和黏性土渗透系数预测方法的应用与对比:以苏北沿海平原黏土为例

渗透系数(K)是水文地质、岩土工程领域的重要参数,而低渗透介质的结构较为复杂,在实际应用中,场地的尺度、介质的扰动程度等均会对K的确定产生影响.利用δ18O化学示踪法、室内试验及经验公式法估算饱和黏性土的垂向渗透系数,并对比分析不同预测方法的适用性.以苏北沿海平原第四纪厚层黏土为例,δ18O化学示踪法预测厚层黏性土的渗透系数低于10-11 m/s,室内法测得渗透系数为2.61×10-8~9×10-12 m/s,经验法预测值较大,是室内法的几倍到几十倍.δ18O化学示踪法是表征天然条件下长时间的实验结果,除了反映数十米厚层黏性土的等效渗透性能,还可预测黏土孔隙水的渗流时间;结合测定黏土样品液塑限等室内实验参数,室内实验和经验公式法可以提供系列剖面黏土的渗透系数,更清晰地说明厚层黏土剖面不同渗透系数预测方法的差异性.      

一种层状岩体压水试验成果计算分析渗透性的新方法

通过对西南某坝区压水试验数据的计算分析,提出了基于中值理论和几何均值的埋深域渗透系数取值区间法。首先将压水试验资料采用巴布什金经验公式和达西公式把吕荣值转换成渗透系数,并分析各分类项的数据分布类型。在分析研究区层状裂隙岩体岩性特征及其组合关系的基础上,运用均值和中值理论从宏观上分析研究区垂向和平面渗透特征,得出均值和中值分析的侧重点;再用渗透系数与埋深散点图绘制小值和大值取值趋势线,继而进行曲线拟合,并完成数理可靠性和物理含义的检验;运用通过检验的方程计算每米埋深的渗透系数,而后在划分的各埋深域内,依据小值和大值取值数量的差别,分别求取其几何平均值,最终得到各埋深域渗透系数取值区间。     

稳定井流直线图解法确定含水层参数

对于潜水井流,利用Dupuit公式计算的参数往往相差很大,难以直接选用。对Dupuit公式进行线性化,建立降深(s)与距离(r)的s-lnr直线关系,利用直线斜率、直线在x轴上的截距,可以直接求得唯一的渗透系数K和影响半径R。利用松花江河谷的承压水井抽水试验资料和洮儿河扇形地27个潜水抽水井及其观测孔的抽水试验资料,应用直线图解法分析计算,得到唯一的含水层参数T、K和R。将计算结果与直接利用Dupuit公式所计算的结果相比较,前者的求参效果较好。     

关于上海勘察规范中钻孔降水头注水试验计算公式几点讨论

本文分析了钻孔降水头试验的渗透系数计算公式,并与上海勘察规范的渗透系数计算公式进行对比,发现上海规范公式未能反映渗水段的各种边界条件、套管内径与渗水段直径差异、土层各向异性。在粉土或砂土层做注水试验、且套管隔水设置在上覆粘性土层中或者在夹粉土较多粘性土层做注水试验,采用上海规范公式计算得到的渗透系数将偏小。采用钻孔+隔水带注水试验方法时,采用上海规范公式计算得到的渗透系数将偏大。综合分析结果,建议对上海规范公式进行适当修正。     

粒径及级配特性对土体渗透系数影响的细观模拟研究

渗透系数是体现土体渗透特性的主要参数。已有关于粒径及级配特性对土体渗透系数影响的研究主要采用试验研究方法,在试验研究中各个变量相互影响,很难完全独立改变某一参数进行研究,从而造成已有研究结论差异较大。在其它参数不变条件下数值模拟基本可以独立改变某一参量,弥补试验研究方法的不足。本文采用离散元数值模拟方法,通过调节控制粒径的方式,随机生成不同粒径、不同孔隙率、不同级配的土体多孔介质。利用格子Boltzmann方法从细观孔隙流体尺度模拟了土中的渗流。研究结果表明,格子Boltzmann方法可以准确有效的模拟土中的渗流;在渗流过程中存在主通道现象和大粒径效应;本文计算结果与Kozeny-Carman(KC)公式完全一致,且证明KC公式适用于不同级配的土体;渗透系数随不均匀系数和曲率系数的增大而增大;给出了一个包含级配参数的渗透系数计算公式,该公式与KC公式基本等价,但所含参数是工程中较易测量的,对实际工程有一定的参考意义。     

粒径及级配特性对土体渗透系数影响的细观模拟研究

渗透系数是体现土体渗透特性的主要参数。已有关于粒径及级配特性对土体渗透系数影响的研究主要采用试验研究方法,在试验研究中各个变量相互影响,很难完全独立改变某一参数进行研究,从而造成已有研究结论差异较大。在其它参数不变条件下数值模拟基本可以独立改变某一参量,弥补试验研究方法的不足。本文采用离散元数值模拟方法,通过调节控制粒径的方式,随机生成不同粒径、不同孔隙率、不同级配的土体多孔介质。利用格子Boltzmann方法从细观孔隙流体尺度模拟了土中的渗流。研究结果表明,格子Boltzmann方法可以准确有效的模拟土中的渗流;在渗流过程中存在主通道现象和大粒径效应;本文计算结果与Kozeny-Carman(KC)公式完全一致,且证明KC公式适用于不同级配的土体;渗透系数随不均匀系数和曲率系数的增大而增大;给出了一个包含级配参数的渗透系数计算公式,该公式与KC公式基本等价,但所含参数是工程中较易测量的,对实际工程有一定的参考意义。     

人工内分泌网络模型在水文地质参数研究中的应用

传统方法在计算含水层渗透系数的过程中通常面临着不均匀系数C难以确定、对研究区水文地质条件较为依赖等困难。通过分析和概括内分泌系统独特的信息处理功能,构建了人工内分泌网络模型。在详细介绍模型算法和计算步骤的基础上,将其应用到华北平原滹沱河冲洪积扇前缘,根据孔隙度及粒度分布特征对含水层渗透系数进行预测,并与传统的经验公式Beyer法和Slichter法进行对比。计算结果表明：Beyer法的预测精度最低,其相对误差主要集中于0.078~1.342;Slichter法的预测精度有所提高,但对于渗透系数极端值的预测仍存在较大误差,相对误差主要集中于0.046~0.643;人工内分泌网络模型具有较高的预测精度,其相对误差主要集中于0.006~0.420。与传统经验公式相比,人工内分泌网络模型具有较高的计算精度和良好的通用性,且能够直接计算出含水层的垂向渗透系数,无需后期的数据验证。     

关于用稳定流抽水降落曲线q—s关系建立求解水文地质参数(Rs、K、R)新模型的探讨

本文以q/s曲线长度A和单位涌水量q、水位降深s之间关系,用达西渗透公式诱导和假设建立了求地下水向井q/s曲线及q/s曲线段间渗流速度公式,并用q/s曲线段间渗流速度Rs求得含水层渗透系数K,又用渗透系数K建立了反求影响半径R的假设公式。所建立的公式只适用于稳定流抽水试验中计算含水层的K和R的水文地质参数。     

用排水资料确定潜水蒸发参数

本文通过对水平排水地段的地下水在蒸发及排水双重作用下的回降过程所进行的水动力学分析,建立了以排水地段实测地下水回降过程资料为依据的求解潜水蒸发参数的数学模型,该模型在计算机上采用多维全范围搜索法。不仅可以计算得出潜水蒸发指数 n 及停止蒸发深度△.并且还可以计算求得含水层的渗透系数 K 值。     

不同方法求解疏排水引起的地面沉降对比研究

地下水开发利用和疏排水过程引起的地面沉降是一个渗流场与应力场耦合的过程。基于算例模型,分别采用目前常用的基于渗流-沉降分步计算的土力学经验公式、渗流-沉降部分耦合的GMS软件中SUB模型以及目前少用的基于渗流-沉降全耦合的COMSOL Multiphysics模型对疏排水引起的地面沉降量进行了计算。对比不同方法计算结果表明,COMSOL Multiphysics计算疏排水引起的地面沉降可行且计算结果较经验公式法、GMS中SUB模型的结果更为合理、更符合实际沉降特征。在此基础上,采用COMSOL Multiphysics和GMS中SUB模型对比研究了不同渗透系数对地面沉降计算的影响,结果进一步验证了COMSOL Multiphysics求解疏排水引起地面沉降的可靠性。     

試樣加工K值試驗方法的研討

試样加工所用K值的試驗方法,在地質部所颁发的“地質勘探工作金屬矿产采样工作暫行规范”中所附的有兩种試驗方法。經詳加研究,发觉都有未尽妥善之处。茲就管見所及加以分析,并拟具新的試驗方法三种,以供大家研究討論。一、原試驗方法有缺点規范所附的K值試驗方法有兩种:第一种是采用Q=Kd~2公式中的d值不动,使Q起变化,决定了Q之后再計算出K的数值;第二种是Q相同,使用不同的K值(也就是不同的d值),將相同的試样进行縮分,用所得出的結果来比較而决定K值。这兩种試驗方法的基本精神是正确的,但在方法上就出了毛病,     

利用测井方法估算渗透系数

利用煤田测井中的声波时差测井、密度测井及中子测井,可以有效的求出岩层的孔隙度,根据水力学中确定渗透率与孔隙度关系的卡门公式,以经验估算渗透率,进而计算渗透系数。以内蒙古胜利煤田东二露天矿含水层的渗透系数计算为例,测井参数估算含水层的渗透系数与传统的专门水文孔法确定的渗透系数比较接近,仅个别误差较大（44%）。实例表明,测井方法计算的渗透系数相对偏大,另外埋深浅的地层渗透系数误差相对较大。可见利用测井参数基本能够估算出渗透系数,反映其含水层的渗透性能。