流量测井技术的理论研究及应用

流量测井作为矿井水文地质勘探的新技术在我国八十年代初开始使用。它以混合流理论为基础,动用流量测井仪,在钻孔抽注水条件下,通过测量钻孔不同截面上的水流流速及流量分析计算含水层的位置、厚度、渗透系数、导水系数等水文地质参数。与传统的分层抽水方法相比,它一...     

用谢才—曼宁公式计算均质边壁河道中垂线平均流速问题初探

传统的谢才－曼宁公式只能计算断面平均流速，不能计算垂线平均流速。但垂线平均流速的研究对于解决断面流速分布以及对水力学理论研究等方面都有很重要的意义。作者通过对均质边壁矩形、对称三角形断面的垂线平均流速与断面平均流速之间关系的分析研究和水力学试验，建立了用谢才－曼宁公式计算上述断面的垂线平均流速公式。进而通过拟手段求出均质边壁不规则断面的垂线平均流速。经用实验资料验证表明，计算与实验点据拟合良好。     

西北某干旱区多级储水洼地地下水数值模拟

西北某放射性废物处置场预选区,区域地下水系统包含多级独立第四系储水洼地,洼地出口以泉水排泄地下水,继而回渗补给下级洼地。根据含水层底板起伏特征,利用GMS模拟软件中的排水沟模块与溪流模块概化了泉水,通过泉流量校准与监测孔水位拟合,校正了研究区渗透系数、给水度、和储水率等水文地质参数,计算了地下水流速、流向以及地下水资源量。结果显示,研究区地下水由南向北东径流,东北部为最终排泄洼地,地下水流速缓慢,水资源相对匮乏,有利于放射性废物处置的安全。     

实测流量计算方法分析及建议

本文提出流速面积法计算断面实测流量的通用公式，分析和比较了国内外流速面积法常见的几种实测流量计算方法的精度，指出了我国现行实测流量计算方法存在的理论缺陷，和由此形成的系统偏差。提出了新的实测流量计算方法。分析和实例证明，这种计算方法易操作，且能大大提高实测流量计算的精度，对我国目前的流量观测计算具有重要的现实指导意义。     

裘布依公式在实际应用中的缺陷分析

主要通过对裘布依公式中：1）实际流量（Q）-降深（s）曲线与理论的差异,2）实际井径对流量的影响与理论的差异,3）井中最大流量,4）影响半径等问题的分析,指出裘布依公式的缺陷,并分别提出了一定的解决方案。同时还结合土力学的相关知识,从“达西定律的适用范围”,“渗透系数的不唯一性”,“地基沉降导致含水层变形”三个方面分析了公式的不足之处,更全面地对问题进行了剖析。     

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.     

三峡库区黄土坡滑坡非饱和水力参数研究

非饱和水力参数在计算滑坡降雨入渗过程与稳定性时是至关重要的材料参数。在三峡库区黄土坡滑坡上进行双环渗透试验,获取黄土坡滑坡表土层的饱和渗透系数。对黄土坡滑坡表土层的含水率和基质吸力进行实时监测,采集了黄土坡滑坡表土层中含水率和基质吸力随时间的变化数据,采用van Genuchten土-水特征曲线模型拟合了4个实时监测剖面的土-水特征曲线及其拟合参数。将饱和渗透系数与土-水特征曲线拟合参数代入van Genuchten渗透系数函数模型,求出了黄土坡滑坡表土层在非饱和条件下的渗透系数函数,为黄土坡滑坡在降雨作用下的稳定性计算提供了可靠的水力参数     

原位高压旋喷注入修复地下水的影响半径计算

基于紊动射流理论和渗透注浆理论提出了高压旋喷注入修复地下水影响半径的计算方法,它是钻杆半径、高压旋喷切割半径与药剂径向扩散距离之和。药剂影响半径主要与高压旋喷施工参数和土体物理力学性质有关。土体渗透系数对药剂扩散距离有显著影响,渗透系数越大,扩散距离越大,而土体无侧限抗压强度越大,其临界侵蚀速度越大。就相对变化率而言,喷嘴直径、注入流量、土体特征速度、参数等对修复半径影响显著,而土体渗透系数、注入时间、土体孔隙率和无侧限抗压强度对修复半径影响较小。在确定影响半径时,既要考虑旋喷注入施工参数,也要考虑土体物理力学性质。     

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。     

一种实验确定弱透水层水文地质参数的原理与方法

弱透水层是含水层系统的重要组成部分,弱透水层的水文地质参数(如渗透系数、传导系数、贮水率)不仅对预测、评价和控制地面沉降有重要意义,而且对地下水资源开发、评价和计算以及含水层系统污染物运移规律和热能传导规律的研究有着重要的意义。以饱和承压弱透水层柱体为模型,在一侧水头降低某一常量条件下推得了弱透水层单位水平面积的流量公式,给出了基于流量随时间变化的实验资料采用配线法确定弱透水层传导系数、渗透系数和贮水率的具体方法,并结合实验及相关资料进行了参数的确定和验证。这一方法不仅理论严密,而且具有实验装置及实验过程简单、易操作,获取的参数较多,精度高等优点。因此有很好的推广应用价值。     

泄滩滑坡碎块石土饱和与非饱和水力学参数的现场试验研究

碎块石土由于块石含量较高,块石粒径较大,其水力学参数的确定具有一定困难。首先,采用双套环法对三峡库区泄滩滑坡的滑体碎块石土饱和渗透系数进行了原位试验,并根据土层孔隙率、颗粒级配等因素采用相关经验公式对试验结果进行了分析。其次,结合使用张力计和体积含水率仪对其土水特征曲线进行了现场模拟试验,并采用Fredlund模型对试验结果进行了拟合分析。最后,根据土水特征曲线和饱和渗透系数,采用经验公式估算了其非饱和渗透系数。试验及分析表明,该滑坡的碎块石土层的饱和渗透系数为(1.78～3.2)×10-2 cm/s,为强渗透性;材料的细颗粒含量越少,有效粒径及控制粒径越大,不均匀系数越小,相应的渗透系数越大。相关研究成果可以为泄滩滑坡非饱和非稳定渗透计算提供参数依据,并对同类型土体非饱和水力学参数的确定具有一定的借鉴意义。     

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。     

基于相关指标的裂隙岩体渗透系数估算模型研究

掌握岩体的渗透性是精细化描述一个地区水文地质特征的重要工作。渗透系数是表征岩体渗透性的重要指标,研究渗透系数估算模型对于实际工程应用具有重要意义。在现有的渗透系数估算模型中,单因子模型忽略了其他因素对该地区渗透系数的综合影响,复合因子模型存在参数选取不够灵活、部分参数较难获取等问题。基于公开数据,分类整理和对比分析了影响裂隙岩体渗透性的正、负相关参数,提出一种拟合效果好、参数选取灵活的渗透系数估算模型——PNC（Positive and Negative Correlation）模型。研究结果表明:在研究区一,PNC模型的拟合效果（可决系数R2=0.964和R2=0.801）优于HC模型的拟合效果（R2=0.905和R2=0.563）;在研究区二,PNC模型的拟合效果（R2=0.959）优于RMP模型的拟合效果（R2=0.927）;在研究区三,PNC模型的拟合效果（R2=0.94～0.99）优于ZRF模型的拟合效果（R2=0.92～0.99）。利用纳什效率系数（Nash-Sutcliffe Coefficient,NSE）进行模型误差分析,7组数据中有5组数据的误差系数在0.95以上。这说明PNC模型具有便利性和可靠性,可以为实际工程估算和验证渗透系数提供一定的参考。     

破碎、较破碎岩体渗透系数与埋深关系的研究——以某石灰石矿山为例

岩体的渗透性与其埋深关系紧密,一般表现为岩体的渗透性随埋深增加而逐渐减小的规律,本文开展破碎、较破碎岩体随单一埋深关系的渗透系数研究,采用负指数相关性模型和幂次函数模型对丽江古城某石灰石矿山在地表浅部55 m深度范围进行的5次压水水样数据进行拟合相关模型计算参数,发现幂次函数模型的相关性(R=0.916 5)比负指数模型相关性(R=0.884 2)优越。并根据拟合参数与CHEN Y F(2018)通过我国西南地区12个大坝上万组注水试验数据得出的拟合参数进行对比,得出基于常数头注水试验在地表以下较浅深度段的渗透系数可以代替地表渗透系数,采用多段不同埋深渗透系数拟合K₀时宜采用负指数相关模型,确定地表渗透系数后或已知地表渗透系数的情况下宜采用幂次函数模型预测不同深度渗透系数。     

纵向弥散作用与渗透介质非均质性定量关系的模拟研究

在地下水污染模拟预报中,弥散参数是很难确定的一个模型参数。因实验室小尺度弥散规律一般不能用于大尺度弥散过程,而野外示踪试验却耗资大、周期长,限制了其实用性。文中利用随机数值模拟手段、基于随机理论的蒙特卡罗方法及序贯高斯模拟技术来生成渗透系数随机场,并研究渗透系数对数场的方差、相关长度以及变异函数类型在不同尺度上对纵向弥散度的影响,进而建立纵向弥散度与随机分布渗透系数场的方差和相关长度的统计定量关系,并与Gelhar理论计算结果进行比较。数值模拟结果表明,经过一定迁移距离后纵向弥散度与随机分布渗透系数对数场的方差和相关长度具有良好的线性统计关系,与Gelhar理论公式表达的关系类型类似。但对于较大的方差,纵向弥散度模拟结果明显大于Gelhar理论计算值,而对于较大相关长度在迁移距离不很大时,纵向弥散度模拟结果明显小于Gelhar理论计算值。本研究可为野外大尺度地下水污染预报模型中水动力弥散参数的确定提供方法借鉴。     

基于土颗粒级配预测非饱和渗透系数函数的物理方法

针对非饱和渗透系数函数研究中引入未知经验参数会降低预测可靠度的问题,对土样颗粒级配曲线上划分的粒组分别构建形如立方体的天然土颗粒集合体与理想球体颗粒集合体。通过分析两者的几何特征和物理性质,提出计算土孔隙半径的理论表达式;将每个粒组对应的孔隙简化为理想圆柱形孔隙,基于天然土孔隙与理想孔隙内水分流量的相似关系,结合Hagen-Poiseuille公式,构建预测非饱和渗透系数函数的物理方法。依据非饱和土水力特性数据库UNSODA中8个典型土样的持水试验结果验证了孔隙半径表达式在表征土孔径分布时的合理性。结合该数据库及已有文献中26个土样的非饱和渗透试验结果对物理方法进行了验证,通过计算非饱和渗透系数预测值与其实测值之间的相关系数发现其在0.703～0.999范围内变化,并对土样非饱和渗透系数与体积含水率关系的形态和吻合度描述较好,为研究土的非饱和渗透特性提供了一种无需引入未知经验参数的新方法。     

对单井抽水资料的处理及精度评价的讨论

本文阐述了井损的基本特征，着重讨论了单位涌水量、涌水量曲线方程及参数获取三个方面在实践中存在的问题、推举一种计算井损及校正降深的有效方法，并通过实例说明裘布依渗透系数与泰斯渗透系数间的理论相对误差关系同客观实际相吻合。由理论误差分析式结合实例进一步说明所推举的校正降深方法之理论的可靠性。     

岩溶地下工程地质环境影响区范围划定初步研究

在大量建设城市地下轨道交通及城市更新工程的背景之下,我国城市岩溶地质灾害日趋严重。文章以深圳市3个岩溶地面塌陷事件为例,开展岩溶地下工程地质环境影响区的划定研究。首先运用高频岩溶地下水气压力监测技术对工程影响实际范围进行监测分析,然后结合工程施工参数、岩溶塌陷主要影响因素与水文地质试验参数,采用定性分析和量化计算的综合研究方法,推导出岩溶地下工程地质环境影响范围理论计算经验公式。结果表明:岩溶地下工程影响范围主要与渗透系数、工程深度成正比,与土层厚度成反比,推导的半定量理论公式适用于岩溶承压水条件下,可快速为缺乏地下水监测资料的岩溶地区地下工程安全建设及城市防灾减灾工作提供依据。      

黄河中游测区输沙率与流量异步施测法分析

在悬移质输沙率与流量异步施测法基本原理分析的基础上,采用理论公式法及经验相关法对测点位置流速权重系数进行了分析计算;根据河流断面特性,建立了多年综合及相邻流量测次累积面积百分数与累积流量百分数相关曲线法等不同的部分流量权重系数借用方案。经实测资料检验,输沙率与流量异步施测法的计算误差符合《河流悬移质泥沙测验规范》的精度要求,能满足悬移质泥沙测验的生产需求。     

泥石流泥痕深度的计算研究

泥石流泥痕深度是一个通过勘测调查获取的重要参数,它直接关系到泥石流运动流速、冲击力等特征参数的定量计算。但实际调查中却往往因为时间久远、沟道冲淤变化等原因致使泥痕痕迹难以准确判断,甚至无法判断而造成误判。鉴于此,本文试图通过泥石流流量、流速等参数间的数量关系推算出泥石流泥痕深度的计算方法,并以工程实例验证其具有一定的实用性,可为相关研究与设计提供参考。