北京通州地区深部地热井间的影响分析

为了认清北京市通州地区深部地热井间是否存在相互影响,本文选取研究区内新钻凿成功地两眼地热井(京通-3井和京通-4井)进行抽水和观测试验,对京通-4井进行大流量和小流量的抽水试验,同时观测其邻近的京通-3井中的水位变化。试验结果表明,在对京通-4井进行抽水试验时,附近的京通-3井中的水位未发生明显变化,说明京通-3井没有受到抽水影响,这可能主要是由于两眼地热井距离约2km,相对较远,在对其中一眼地热井进行抽水试验时,其并不能影响到邻近相对较远的地热井中的水位变化。     

基于Modflow软件的德州市城区馆陶组热储数值模拟研究

德州市位于山东省西北部,区内地热资源丰富,城区已有地热井75眼,地热资源大量开发,对地热资源的管理提出了新的要求,本文以德州市城区为研究区,充分收集资料,采用Modflow软件建立德州市城区馆陶组热储模型,对馆陶组热储的埋藏分布规律及城区地热田的地热水储量进行计算评价,将馆陶组热储概化为平面上无限延伸且顶、底板为隔水层的均质含水层。采用非稳定流抽水试验求取的水文地质参数对模型进行识别,利用两眼长期监测孔的水位动态观测数据及历年来地热资源的开采情况对模型进行校正。校正过程中发现与热储砂岩互层分布的泥岩压密释水是热储地热水的主要来源之一。以地热水水位降幅2 m/a为限制条件,德城区馆陶组热储地热水的允许开采量为532万m~3/a。     

山东省汶泗河冲洪积平原孔隙含水层层间水力联系研究

山东省汶泗河冲洪积平原轴部第四系厚度较大,孔隙地下水分层分布,由于补给径流条件不同导致其水质差别较大,研究含水层间的水力联系对于水资源管理及优质地下水可持续开发利用等具有十分重要的意义。采用群孔抽水试验方法研究苑庄水源地浅层和深层孔隙水之间的水力联系。群孔抽水后6眼抽水井水质指标整体高于抽水前,附近有串层水井的抽水井增加最大,4项指标平均升高1.07倍。抽水试验期间深层观测孔水位变化与抽水井相一致;浅层观测孔水位除有串层的孔稍有下降趋势外,其它孔均呈现自然波动状态。附近有串层水井的抽水井抽水量中浅层孔隙水的补给量比例比其它抽水井要高4倍。抽水前后水质、抽水期间水位动态变化规律、抽水井抽水量中浅层孔隙水补给量占比均表明深层孔隙水在开发利用过程中会受浅层孔隙水影响,但是可通过合理止水减弱含水层之间的水力联系。     

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。     

基于巴拉素井田多孔抽水试验的含水层特征及水力联系研究

抽水试验是获取地下水含水层水文地质参数的有效手段之一。为了准确掌握各含水层特征及水力联系,以巴拉素井田为例,通过抽水试验、理论分析、水质化验等方法对井田先期开采地段内开采煤层富水情况、各主要含水层水文地质特征及其水力联系等进行研究。结果表明:矿井未来开采的2、3、8号煤的富水性均较弱;主要含水层中,除第四系含水层富水性中～强、白垩系洛河组含水层富水性中等以外,其它含水层均富水性弱;第四系含水层和白垩系洛河组含水层之间水力联系密切,侏罗系直罗组含水层与白垩系洛河组含水层之间未发现水力联系,侏罗系直罗组含水层与2号煤之间未发现水力联系;3号煤与8号煤之间未发现水力联系。本次抽水试验成果,为矿井未来水文地质及防治矿井水害工作提供了有力的理论依据,同时对周边条件类似矿井具有一定的借鉴价值。     

水力联系系数法定量评价含水层之间水力联系

为了定量研究与评价含水层之间地下水水力联系程度,首次提出了水力联系系数C（hydraulic connection coefficient）的概念。将水力联系系数C定义为观测孔目的含水层水位降深与该观测孔位置抽水含水层水位降深的比值。通过水力联系系数,可定量评价某含水层水平上同层之间和垂向上不同含水层之间的水力联系程度。依据鄂尔多斯盆地白垩系洛河组各含水层段的水力联系系数C值,将含水层之间水力联系分为5个等级。其中,0.000 0 ≤ C<0.062 5,0.062 5 ≤ C<0.125 0,0.125 0 ≤ C<0.250 0,0.250 0 ≤ C<0.500 0,C ≥ 0.500 0,分别代表水力联系等级为极弱、弱、中等、强、极强。以高家堡井田钻孔抽（放）水试验数据为例,采用水力联系系数和观测孔水位响应时间两个指标定量评价了区内巨厚层状非均质洛河组含水层内部水力联系。结果表明：洛河组中上段水平同层之间的水力联系系数分别为0.373 0、0.413 8,观测孔水位响应时间较短（约为5 min）,水力联系强;洛河组下段水平同层之间水力联系系数分别为0.440 1、0.491 1,观测孔水位响应时间较短（为9~20 min）,水力联系强;洛河组中上段与下段垂向水力联系系数分别为0.000 2、0.007 2、0.089 7,观测孔水位响应时间较长（大于60 min）,水力联系极弱至弱。     

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。     

济宁市王楼煤矿侏罗系含水层水文地质条件分析

王楼煤矿目前正在开采3上煤层,主要水害为顶板水和采空区积水。顶板水主要水源为3煤顶部砂岩水及侏罗系砂砾岩水,其中侏罗系砂砾岩水是矿井防治水工作的主要对象。区内局部地段侏罗系砂砾岩含水层直接覆盖在煤层露头之上,成为3煤层开采的直接充水含水层。运用历年来的抽水试验成果及水位动态变化资料,对侏罗系含水层的水文地质特征进行了分析,并对断裂构造对含水层及矿井充水的影响进行了评价。结果表明:侏罗系下部砂砾岩段大部地区富水性弱-中等,是开采浅部煤层时矿井的主要补给水源之一;上侏罗统砂砾岩裂隙含水层与山西组3上煤层顶底板砂岩水存在较好的水力联系;在区内该含水层除二段上部富水性较弱外,其余的层段富水性均较强,主要接受上部岩浆岩含水层的补给;煤层开采造成的冒落裂隙带在局部地段影响到侏罗系含水层,从而使侏罗系含水层成为煤层开采的直接充水水源。     

北京昌平高崖口—南口岩溶水分布区水文地质特征

在北京市昌平区高崖口-南口岩溶水分布区,通过水文地质钻探4眼勘查井,进行"非稳定流"抽水试验,采用配线法计算渗透系数、导水系数;按舒卡列夫分类,划分岩溶水水化学类型,并根据Piper图论述了岩溶水水化学特性;根据国家《地下水质量标准》(GB/T14848—93)进行水质标准评价;结果表明区内蓟县系雾迷山组岩溶裂隙含水层空间分布受到南部、西部和西南部3个方向岩浆岩体的明显挤压,空间范围减少,地下水补给受阻,区内东北部南口-孙河断裂上升盘800m以浅,岩溶裂隙发育、渗透性好、导水性强,地下水质量为Ⅲ类,可选作集中生活饮用水水源地靶区。     

深部地热水多开采井联合运行模式优化

深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源,对促进实现“双碳”目标具有重要意义,但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题。以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础,构建表征地热水运移的水文地质模型及对应的数学模型,利用Galerkin有限单元法对模型进行识别与验证。针对现有地热井单独运行、按需开采的弊端,围绕开封市城区主采的埋深1 200～1 400 m热储层,以水位降深最小、井间干扰最小、运行费用最低为目标函数,以水位降深、供需平衡为约束条件,建立地热水开采井运行模式优化模型。为提高收敛的准确性和结果可靠性,引入Pareto-灰狼算法求解模型并用TOPSIS理论对结果进行排序。研究表明：优化后剖分节点水位降深之和减少70.3%,地热井之间水位降深影响值之和减少10.83%,分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水位降深分别减少12.85%、28.14%、43.77%,-80和-90 m水位等值线包围的降落漏斗面积分别降低15.5%和28.7%,地热井运行总费用降低28.7%。研究成果通过构建优化模型和引入改进算法,为地热水合理开发提供科学依据,优化地热水开采井的运行模式,不仅可以减少水资...