大厚度粗颗粒含水层井损值的确定

依据实际勘探资料,深刻分析了大厚度粗粒含水层井损值的影响因素。认为井损值主要受抽水井井壁管降深和井的最大出水量两个因素的影响和控制,三者之间高度相关,并建立了回归方程,井损值计算结果与实际观测值基本一致,应用效果较为理想。而采用现成的理论方法计算的井损值,由于其加坡系数在野外的不确定性,计算结果与实测观测值往往有着较大的差别。     

承压含水层中非完整井附近“非达西-达西”两区渗流模型近似解析解

抽水井附近由于流速过快往往发生非达西流,而远离抽水井随着流速下降又变为达西流.为了描述这些特征,建立了承压含水层中非完整井附近“非达西-达西”两区渗流模型,即距离抽水井较近的区域由于流速较快假设发生非达西渗流,并利用Izbash公式刻画,而距离抽水井较远由于流速较慢假设仍然满足达西定律,含水层中垂向流速较小也利用达西定律描述.通过线性化近似方法结合Laplace变换和有限Fourier余弦变换对模型进行了求解,分析探讨了该两区模型下水位降深曲线特征.结果表明:抽水初期,非达西渗流区域水位降深与全非达西渗流模型结果吻合,而抽水后期两区模型非达西渗流区域的水位降深与全达西模型水位降深基本一致,但大于全非达西渗流模型的水位降深;抽水初期,两区模型中达西渗流区域的水位降深比全达西渗流模型结果大,但比全非达西渗流模型结果小;对不同时间的水位降深随井距变化曲线分析发现非达西渗流区域水位降深随Izbash公式中的幂指数n增大而减小,而在达西渗流区域水位降深基本不受n值的影响.研究成果对非完整井抽水试验参数反演具有重要理论意义.      

井筒水位预报的一种新方法

数值法预报出抽水井处的水位是均衡域的平均值，它既不代表抽水井井壁水位，更不代表抽水井井筒水位。在数值法拟合、预报结果的基础上，若以抽水井处拟合水位与实抽水位之差作为由计算方法和井的作用共同产生的附加除深（△hf），以附加降深（△hf）与实际单井涌水量（Q实）之比作为附加降深系数（β）；多个抽水井时，可取其算术平均值作为平均附加降深系数（β），附加降深系数（β或β）与设计单井开采量（Q设）之积则是设计开采条件下抽水井的附加降深（△hf），再以抽水井处的预报水位（hj）减去该附加降深（△hf），便可得到抽水井井筒水位（hn）。     

场地地下水源热泵系统抽灌实验及数值模拟研究

基于野外实际地下水源热泵系统和长时间抽灌实验,构建场地水文地质概念模型和水热耦合模型,进行场地地下水温度场数值模拟研究。利用场地群井观测数据对所建模型进行验证,诸观测孔各时段的绝对误差均值为0.38℃,平均相对误差率为2.00%,表明模型模拟结果良好。模型经验证后,预测不同抽灌模式下温度场分布,发现季节性交替抽灌结果优于正常抽灌,但均产生热贯通现象,说明现状抽灌井距(30 m)偏小。设计不同抽灌井距情况模拟回灌井对抽水井的影响,得到研究场地合理井距为50 m。进一步研究渗透系数、热弥散度、抽灌水量和回灌水温差对合理井距的影响,发现抽灌水量和回灌水温差的影响最大。     

地下水库反滤回灌井渗流移位规律数值模拟分析探究

以地下水库反滤回灌井为研究对象,利用ADINA水工数理计算系统,以有限元数理模拟计算的方式,对地下水库反滤回灌井渗流移位规律开展专题计算分析,结果可知:在回灌过程中,地下水含水层系统中,水位与回灌量呈显著线性关系。在抽水井附近区域,地面降沉最为显著,表现出明显的曲线分布状态。通过采用在抽水井附近搭建回灌井,可避免地下水头持续降低,形成平衡渗流场,控制地面沉降影响范围。该计算分析形式和规律揭示成果可为同类水工计算和工程应用提供研究和技术参考。     

北京地铁X站暗挖段干扰降水降深预测与应用

以北京地铁某线X站为例,研究由于该站受施工工法(两端明挖中部暗挖)限制及交通和地下管线的影响,无场地实施封闭式管井井点降水,利用现有场地条件,在无法实施降水井封闭的区域周边布设降水井,进行干扰降水的方法对该区域地下水进行控制的问题。本文通过计算基坑涌水量,并运用等值线预测地下水降深的方法,对暗挖段地下水位降深进行计算与预测,结合预测结果并综合考虑周边环境和场地实际情况等因素,优化降水井布置,合理选择降水井泵量,通过实践检验达到了预期效果,既解决了由于无法实施封闭式管井井点区域的地下水控制问题,降低了工程风险,又节约了施工成本。     

间断性阶梯抽水试验求解水文地质参数解析法

针对利用间断性阶梯流量抽水试验资料求解水文地质参数采用试算法、特殊标准曲线比对法及线性回归法等存在的计算过程繁复、人为误差难免、图表束缚严重等问题,采用优化拟合方法,在工程适应参数范围内,通过对以级数表示的泰斯井函数的简单函数替代,并依据抽水试验降深时间关系曲线上的选点,采用降深比值法,经对间断性阶梯流量抽水井流函数的整理推导,获得了可直接完成相关水文地质参数求解的一元二次方程,求解过程简捷直观,便于实际工程应用。精度分析表明,在工程适用参数范围内,最大相对误差小于2%,完全满足实际工程的计算精度要求。     

侧向有限越流承压含水层中非完整井非稳定流模型及解析解

工程建设中当距离抽水井r=rb处水位基本没有变化或不受抽水影响时,或当此处存在止水帷幕时,含水层系统视为侧向有限延伸,rb为有限半径。为此,构建更加符合工程实际的侧向有限延伸的典型弱透水层-承压水层系统中非完整井非稳定流计算模型,同时考虑井径和井储效应的影响,应用Laplace变换和分离变量法得到了水位降深在拉氏空间下的解析解,并应用拉氏数值逆变换Stehfest法得到真实空间下的水位降深。新建立的解析解可以进一步退化为诸多已有解,并进一步将其与已知解和有限元数值解进行对比,验证了所得解的正确性和可靠性。基于新建解重点分析了侧向边界和井的完整性对承压水层水位降深的影响。结果表明:含水层系统的侧向有限边界仅对抽水后期的水位降深影响明显,含水层系统侧向无限延伸情况下的水位降深要大于情形1(在r=rb处为定水头边界)且明显小于情形2(在r=rb处为不透水边界)下的水位降深,rb越小,两者之间的误差越大;抽水井的完整性对整个抽水期间不同情形下的水位降深均有明显的影响,承压含水层顶板处的水位降深随着抽水井滤管的长度和埋深的增加而减小。     

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。     

用水头损失法计算井的出水量初探

抽水试验过程可以看成是井内形成的水位下降迫使含水层的水向集水井流动，运动的水流要克服阻力损失水头，而水头的损失来源于井内形成的负压水头，其数值应加到井水位降深上。根据这一设想，结合裘布衣条件下流量与降深的比为常数的等量关系导出一公式，此公式经笔者对37眼抽水井资料进行对比验算，发现与传统的经验公式法的计算误差很小，而计算过程大大简化了。     

承压含水层井流-盖层弯曲效应的解析理论

指出承压含水层盖层的弯曲变形与开采井周围的径向地下水运动存在相互作用, 而这一效应在传统的井流理论中没有被认识到.通过引入弹性薄板理论, 建立了无越流的承压含水层井流-顶板弯曲效应的解析模型, 同时考虑了含水层和水的压缩性, 结果表明Theis井流方程给出的抽水降深偏小.在此基础上推导了有越流承压含水层井流-盖层弯曲效应的偏微分方程, 求出了解析解, 并与传统理论的结果进行了对比, 表明Hantush-Jacob公式计算的降深也是偏小的.在抽水井附近和抽水初期, 传统理论可能导致显著的相对误差.      

考虑止水帷幕的深基坑降水预测解析计算

提出止水帷幕条件下的深基坑降水预测的解析算法。以武汉长江航运中心深基坑为实例,概化其水文地质模型,以现场抽水试验数据分析止水帷幕的止水效果。基于此,修正非完整型干扰井群降深公式,结合镜像法原理编制计算程序进行降水预测解析计算,并与实测结果和数值模拟结果分别进行对比验证。研究表明：所概化的水文地质模型为承压含水层,东侧止水效果最差,南侧止水效果不如北侧,西侧止水效果最好。按原布井方案进行降水解析计算发现,在基坑南侧将达不到安全降水的目的,当增加2口降水井后降水效果有所改善,与实测结果和数值模拟结果基本一致。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。     

单井抽水试验的井损消除方法

单井稳定抽水试验是水文地质勘察中取得含水层参数的重要手段之一。依照裘布依水井理论,承压井的降深与流量成正比。但是,在水井动力场中,由于径向流速的不断增大,过滤器的阻力以及三维流等作用,使两者之间往往呈非线性关系,形成不同的涌水量曲线类型,即产生所谓井损。因此,利用单井抽水资料计算含水层参数,首先必须消除井损。单井抽水的井损消除,目前一般采用抛物线方程     

非稳定流大井径经验井损分析

本文用离散影响函数核(discrete kernel)方法分析了在承压含水层非稳定流的井径经验井损问题。并得出如下结论:井的容量可以减小井损量,且井容量对抽水初期是有影响的;增大井径可以克服井的无效性;大井径经验井损的比降深与抽水量呈非线性关系;在大井径中的无量纲时间降深曲线(其井损分量遵循Jacob方程)不是唯一的,它与抽水量有关。     

双层抽水试验中观测井井筒效应的数值模拟研究

建立了具有代表性的双层含水层抽水概念模型,基于等效渗透系数法建立了井筒—含水层耦合数值模拟模型,利用该模型模拟了双层抽水试验中观测井井筒及周边水头降深的分布、观测井内部水流的垂向分布、含水层与观测井的补给关系。分析了井筒效应的发生机理及观测井井筒内径和径距对井筒效应的影响规律,得出以下主要结论:在双层含水层中利用不完整井抽水时,同一水平位置不同高度处的水头降深不一样,由此导致的垂直方向的水头差会导致观测井内产生垂向水流,水流的流量受观测井井径和径距影响,井径越大流量越大,径距越大流量越小;观测井中的垂向流量会导致井筒周边含水层水头的重分布,此即井筒效应。距离观测井越近,受井筒效应影响越大。同时井筒效应的影响程度和影响范围受观测井井径和径距决定,井径越大影响程度和范围越大,径距越大影响程度和范围越小。     

抽水试验中最大降深与其影响因素的关系初探

在抽水试验中,观测孔的最大降深与很多因素有关,比如地层渗透系数、观测孔与抽水孔的距离、抽水孔的抽水量等.本文通过对山东省泰安新泰市汶南镇某村不同井距、不同流量抽水对比试验,获得流量一定,井距越大,最大降深越小;井距一定,抽水量越大,最大降深越大的关系特性,并由此总结出该抽水试验最大降深分别与抽水量及井距有较好的线性关系;利用spss软件较好的给出了山东省泰安市新泰市汶南镇某村最大降深与抽水量及井距之间的线性回归方程Smax=3.580+0.102Q-0.066L,对山东省新泰市汶南地区野外抽水试验提供了参考依据.     

无越流含水层中完整井的井流试验确定隔水边界位置

讨论了在未知无越流含水层隔水边界的方向和位置时,通过完整井的井流试验,利用观测井降深-时间的数据以及Cooper-Jacob简化公式的直线图解法来确定隔水边界的问题。运用数学建模的方法,分析讨论了当观测井个数为两个时的隔水边界位置。结果表明:使用两个观测孔降深-时间的数据可找出隔水边界的两个可能解,但无法确定哪个是真实解。因此笔者在此基础之上提出了确定隔水边界的一种方法:使用三个不在一条直线上的观测井降深-时间的数据,通过直线图解法和作图,利用三个圆的交点近似确定隔水边界的位置。     

单位涌水量与渗透系数关系的探讨试验和应用

在钻井生产实践中,对取水井和降水井如何正确设计,稳定流和非稳定流计算方法,都无法给予很满意的解决.通过对单位涌水量与渗透系数之间关系的探讨试验初步发现:井抽水单位涌水量除以所利用含水层厚度等于含水层渗透系数.这一结果用于生产实践,可以通过科学计算解决对取水井和降水井的正确设计问题.     

抽水井周围饱水介质场三维水位动态观测及地下水流运动特征

利用设计建造的抽水试验装置,采取多项潜水及承压水的抽水试验,获得大量的抽水井周围饱水介质场三维动态观测数据。试验发现：无论是潜水还是承压水状态,抽水井附近观测井的水位变化,均具有距抽水井愈远愈高、愈近愈低的漏斗状分布,抽水井附件的地下水位降落漏斗是显著的;同时发现每个观测井不同高度上的观测点的水位,均呈现上高下低的特征,说明地下水具有由上到下的运动分量,地下水由周边的供水边界向抽水井聚集运移时,运动方向是下斜向的,潜水如此,承压水也如此。分析认为,这是水头压力与水体自身重力同时起作用的结果。由此推断,在抽水时,靠近承压水含水层顶板存在强势水流,且越靠近补给源,这种强势水流越强。