水位变化条件下粘性土渗流特征试验研究

开采孔隙承压含水系统,引起含水层水头下降。通常认为相邻含水层一经出现水头差,便会有通过粘性土层的越流渗透。但在粘性土两侧含水层出现水头差初期,粘性土内部水头降低缓慢,并伴随有释水压密过程。笔者采用多用途饱水粘性土固结和渗透试验装置,对不同岩性的粘性土原状样进行了释水、吸水与越流发展过程之间关系的试验。试验表明,含水层水位升、降变化,首先引起相邻粘性土吸水回弹或释水压密,而后出现粘性土吸水或与释水越流并存阶段,越流的出现,明显滞后于含水层水头变化,当吸水或释水过程结束后,越流渗透达到稳定。越流滞后时间与土的固结程度有关,笔者采用一维固结理论提出了计算越流滞后时间的方法。     

研究粘性土释水和渗透特性的多用途渗透固结试验装置

(一) 目前,国内外对由松散沉积物组成的孔隙承压含水系统进行水资源评价时,愈来愈重视承压含水系统中粘性土层释水和渗透特性的研究。达不仅是因为粘性土层的释水和渗透特性直接关系到孔隙承压含水系统中水资源的资源属性和垂直流入量的评价问题,而且还涉及到孔隙介质的供水机制、开采过程中水资源时空变化,以及由于粘性土释水压密引起的地面沉     

沧州市深层水中氟离子变化与地层释水估算

沧州市地面沉降过程中地层压密释水导致水资源组成发生变化,这部分释水量是水均衡计算中必须要考虑的,但现有的调查数据并不明确。通过地下水中氟离子浓度的变化来解释地面沉降与弱透水层释水机理,并采用二元混合模型估算地下水开采资源组成中越流与释水所占份额。结果显示:沧州市承压含水层中氟离子浓度与地面沉降量存在着对应关系,在压缩释水阶段,开采量中有56%来自黏性土压密释水;在越流发生阶段,开采量中有36%来自越流补给。这表明压密黏性土释水是水资源评价的重要组成部分。     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

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。     

西安地区含水系统释水压密效应及微结构变化

西安地区诱发地面沉降地裂缝灾害最主要的因素是过量开采地下水。承压水地下水头下降引起的含水层骨架有效应力增加,粘性土释水压密一方面造成了地面沉降地裂缝灾害;另一方面引起含水层孔隙率、储水系数、渗透系数等水文地质参数的变化。笔者选取西安地裂缝最活跃的F4号地裂缝两侧钻孔岩心进行了压密CT扫描,获取了300m以浅地层粘性土在不同压力(水头下降幅度)条件下的空隙大小的微结构变化,并建立了渗透系数与微结构变化耦合关系。结果显示:在地下水开采引起的土层应力增加过程中,大孔隙度、长孔隙度会随着压力增加而明显降低,地裂缝上盘和下盘含水层大孔隙分别降低了39.05%和9.22%,不利于水分在孔隙间运移,中小孔隙度基本保持不变或略有上升;渗透系数随压力的增加呈现出减小趋势,最大下降幅度为71.08%,且随深度增加含水层渗透系数减小幅度逐渐降低。研究结果对于科学评价和预测西安地区地面沉降地裂缝地质灾害具有指导意义。     

深层水漏斗区开采量组成变化特征与机制

为阐明强烈开采条件下华北平原深层水的开采水量来源及组成问题,以德州地区深层水漏斗分布区为重点研究区,通过基于大量钻孔资料对含水层组及其粘性土夹层或透镜体的分析和野外地下水采样、动态监测及地面沉降测量资料等分析,采用分层、分区计算方法对漏斗中心至外围的各分区弹性释水量、粘性土压密释水量、侧向流入和越流补给量进行均衡计算。结果表明:在强烈开采条件下,深层水开采量中弹性释水量和压密释水量所占比率不是常量,随着深层水位下降的幅度和深度增大、超采释压持续时间愈长、开采层中粘性土夹层或透镜体愈多,则区内弹性释水和压密释水的强度及累积地面沉降量愈大;愈靠近漏斗中心,弹性和压密释水强度愈大,相同降深下平均单位降深的地面沉降量愈小。在深层水开采量中粘性土压密释水占35.5%~61.9%,与地面沉降密切相关。     

粘粒表面吸附水厚度与介电常数计算方法简介

粘土颗粒表面吸附水膜的厚度计算具有十分重要的工程地质学意义。通过准确计算吸附水膜的厚度,可确定饱和粘土孔隙中吸附水所占比例,更好地解释饱和粘性土渗透固结机理、土的剪切机理、粘性土层释水压密机理和粘性土的渗流规律。计算粘土颗粒表面吸附水膜厚度     

天津市平原区咸淡水界面下移特征分析

本文通过对开采条件下水动力场和水化学场变化特征的分析，认为集中超采深层地下水引发的浅层咸水向深层淡水的越流，是第Ⅱ含水组水质咸化的根本原因。并从咸水下移溶质运移模拟、渗透速率、粘性土层的越流滞后等方面，讨论了咸淡水界面下移速率及其影响因索。     

关于地面沉降地区的地下水运动计算(一)

文中通过固结试验资料和现场观测资料论述了地面沉降地区抽水引起的土体变形不是弹性变形,而是非弹性变形。研究的模型是在均质、各向同性、等厚以及侧向无限延伸的围闭或半围闭含水层中以定流量进行抽水。由于含水层中的水头压力降低,致使土颗粒的粒间压力增加,从而导致含水层和弱透水层的压密,这种压密过程是一种非强性变形过程,可用Merchant模型描述;抽水含水层的水流为流向井的平面径向流,通过弱透水层的水流只是     

地下水位变化对透—阻型岩溶塌陷影响的分析

文章从一维地下水运动和渗透力学的角度,分析比较潜水位上升与承压水位下降对岩溶地区透—阻型盖层中阻水层渗透稳定性的影响,重点讨论了承压水位下降速度(降速)与下降深度（降深）对阻水层中渗透坡降的影响,结果表明:地下水位变化（潜水位上升或承压水位下降）产生的非稳定渗流不利于岩溶洞穴开口上方阻水层的稳定,承压水位的下降对岩溶开口附近处阻水层中渗透力的影响远大于潜水位的变化;在承压层水位最大降深确定的条件下,承压水位下降速度愈快,岩溶开口附近处阻水层中向下渗透力愈大。因此,在覆盖型岩溶地区抽取地下水时,为了减缓或避免覆盖型塌陷的发生,应同时控制好最大降深和最大开采速度。      

常州市地面沉降以及用水化学标志研究的探讨

常州市过量开采第Ⅱ承压含水层的水使水位大幅度下降,造成含水砂层压密和粘性土层固结而导致地面沉降。试验资料表明该区粘性土层的压缩性较低,它们的压密主要是由主固结阶段完成的。视压榨液,浸提液成分和含水层多年水质的变化,以及抽水时水质与氚量资料说明粘性土层释水在造成本区地面沉降中起着相当重要的作用。这种条件下,用对含水层水化学成分的检测来监视地面沉降的发生、发展是一个经济可靠的方法。     

复杂地质条件下某深大基坑降水方案优化设计

某深大基坑位于长江下游岸边,场地地层为典型的二元结构,基坑开挖涉及的两层承压含水层间的弱透水层局部缺失,之间水力联系密切,基坑场地地质条件极为复杂,基坑施工降水直接关系到基坑工程的安全。这里将基坑分3个区,分别进行降水设计。具体降水方案:Ⅰ区两层承压含水层和Ⅱ区第一承压含水层被围护结构隔断内外水力联系,采用疏干井降水;Ⅱ区第二承压含水层未被围护结构隔断,Ⅲ区两层承压含水层水力联系密切,针对这两个区域设计了两套降水方案,方案一在Ⅱ区和Ⅲ区均布置有降水井,在Ⅱ区对第二承压含水层降水,在Ⅲ区对第一承压含水层降水;方案二仅在Ⅲ区布置降水井对第一承压含水层降水。为了更好地对降水方案进行对比分析,验证方案的可行性,对此进行了数值模拟分析,计算结果显示,两种方案均能满足降水要求,不过方案二布井数量少,基坑外水位降深较小,对周边环境影响更小,优于方案一。     

露头处具有淤泥层的滨海含水层系统中海潮引起的水头波动

滨海地区社会与经济的发展引发了各种各样的水文地质问题, 因此对滨海地区的水文地质条件, 尤其是地下水与海水之间的水力联系的研究尤为重要.本文考察了海底露头处具有淤泥层的滨海含水层系统中由海潮引起的水头波动.该系统由潜水含水层、承压含水层和介于其间的弱透水层构成.建立了该系统的数学模型, 得到了该模型的解析解.该解析解包含2个无量纲参数: 弱透水层的相对越流系数和淤泥层的相对透水系数.解析解表明, 淤泥层使各处的水头波幅被缩小了一个常数倍(波幅缩减因子), 并使各处的波动相位产生了一个不超过45°的正位移常数(时滞).该时滞对半日潮不超过1.5h, 对全日潮不超过3h.波幅缩减因子和正位移常数只与弱透水层的相对越流系数和淤泥层的相对透水系数有关.当这两个无量纲参数取某些特殊值时, 本次研究的解和前人考虑的几种较简单情形所对应的解一致.承压含水层中水头波幅随着淤泥层的相对透水系数的递增而严格递增, 随弱透水层的相对越流系数的递增而严格递减; 波动相位随着这2个无量纲参数的递增均严格递减.分析表明弱透水层的越流和淤泥层的存在均对承压含水层水头波动有显著影响.      

岩溶场地地表水体对抗浮水位影响及取值研究

文章针对贵州山区岩溶场地中,近湖泊或水库分布场地、靠河流岸边场地、河湾场地、河流三角地场地等4种不同地表水体场地的抗浮水位取值进行了研究,得到如下结论:①抗浮水位取值可通过:勘察期间场区地下水最高水位（H_kmax）、可能的意外补给造成该层地下水位的变幅值（ΔH₀）、该层地下水相对勘察时的最大变幅值（ΔH_e）三者之和求得;②近湖泊或水库分布场地抗浮水位取值可以利用反推法或经验法获得。通过场地与湖（库）水水力比降反推在洪水期场地的最高地下水位;靠河流岸边场抗浮水位取值应以历史最高洪水位为基础,根据场区岩溶发育程度、建筑物与河流距离及水力比降综合分析确定,抗浮水位应在历史最高洪水位基础上增加0.5~1.0 m为宜;河湾地段场地抗浮水位取值应查明历史最高洪水位、水力坡降和场地岩体完整性、岩溶发育程度及规模,在岩体透水性、岩溶贯通好的场地增加0.5~1.0 m应较为宜;河流三角地段抗浮水位取值应确定地下径流方向、与河流间的水力比降及工程位置的最高水位,在岩体透水性、岩溶贯通好的场地增加0.5~1.0 m应较为适宜。      

Land subsidence caused by groundwater exploitation in Suzhou City,China

Suzhou City, located at the lower reaches of the Yangtze River in southeastern Jiangsu Province, is one of the few cities in China which suffer from severe ground settlement. A research project was carried out to investigate this problem. Geological and hydrogeological studies show that there is a multi-layered aquifer system with three distinct, soft mud layers of marine and lagoonal origins. An examination of historical records of groundwater extraction, water levels, and ground settlement shows that the ground subsidence is associated with the continuously increasing groundwater extraction in the deep, confined aquifer. It is believed that the consolidation of the soft mud layers, especially the third layer which is thick and close to the main pumped aquifer, contributes to the ground settlement. A three-dimensional finite difference numerical model representing the multi-layered aquifer system was developed to study the ground settlement in response to groundwater extraction. By calibrating the model with both the measured groundwater level and ground settlement, the aquifer parameters were estimated. The model outputs fit reasonably well with the observed results, which indicates that the numerical model can reproduce the dynamic processes of both groundwater flow and soil consolidation. The hydraulic conductivity of the third mud layer near the center of the ground settlement has been reduced by over 30% in the last 14 years. The gradual deterioration in the hydraulic conductivity of the mud may have significant adverse effect on the sustainable groundwater resource of the deep confined aquifer, since the recharge from the shallow aquifers through the mud layer is the only source of water to the deep aquifer. An analysis of the spatial distributions of groundwater drawdown and ground settlement shows that the area with maximum drawdown is not necessarily the area with maximum ground settlement due to the occurrence of the soft mud layer. A simple reallocation in pumping rates on the basis of the spatial distribution of the thick mud layer could significantly reduce the ground settlement. Electronic Publication     

松散承压含水层水文地质参数分区及水流场数值模拟

为了揭示华北型煤田松散承压含水层水文地质参数及其对地下水流数值模拟的意义,以安徽淮北煤田宿南矿区祁东煤矿松散层承压第四含水层(简称“四含”)为研究示范,对多个影响因素综合分析,采用层次分析-模糊综合评价法,对研究区四含水文地质参数进行分区,合理确定各分区的水文地质参数,并用于采煤情景下地下水流动态数值模拟。数值模拟结果表明：祁东煤矿2008-2012年浅部煤层开采过程中四含地下水流场没有明显改变,但南北分区水头差逐年增大,地下水流向始终从南向北,而且在井田北部水力梯度逐渐减小,在井田南部水力梯度逐渐增大,南北区以倾角为60°~70°、断距为10~320 m的魏庙断层为分界线,基岩中大倾角与大落差断层的出现是引起上覆松散承压含水层水力梯度异常的根本原因。     

Determination of the distance of the fresh water–salt water interface extending into coastal confined aquifers

In a coastal zone an understanding of the distance of the fresh water–salt water interface and its extension inland is important for prevention of sea water intrusion. In this article estimating methods are described for calculating the distance of a fresh water–salt water interface in a coastal confined aquifer based on the submarine fresh groundwater discharge. This groundwater discharge is controlled not only by the aquifer properties and hydraulic head difference, but also by the position of the fresh water–salt water interface in the coastal zone. A homogeneous and isotropic coastal confined aquifer is considered and fresh groundwater flow in the confined aquifer is thought to be at a steady state. Two observation wells at different distances in a profile perpendicular to the coastline are required in calculation of the distance of the interface toe in the coastal zone. Four coastal confined aquifers with horizontal and sloping confining beds and with varying thickness are also considered. Reasonable results are obtained when examples are used to illustrate the application of the methods. The methods require hydraulic head data at the two wells and thickness of the confined aquifers, but the hydraulic conductivity and fresh groundwater flow rate of the confined aquifers are not needed.     

应用地下水匀坡与加坡原理计算渗透系数

应用匀坡及加坡原理,推导出了单井（孔）稳定流承压完整井渗透系数的计算公式,该公式已考虑到无效降深对渗透系数计算的影响,同时在计算过程中充分利用了水位恢复资料,而水位恢复的过程也排除了一些干扰因素的影响,因此,参数计算结果应更接近实际。