基于MODFLOW的含水层间水力联系分析研究

为了探查桃园煤矿Ⅱ2采区太原组灰岩含水层与深部奥灰含水层之间的水力联系,开展了井下太灰含水层的放水试验。基于放水试验成果资料,利用Visual MODFLOW三维有限差分软件,经过多次模型调整,最终确定了符合采区水文地质条件的数值模型,查明了两含水层间的水力联系。结果表明:Ⅱ2采区太灰含水层与奥灰含水层间存在宽度为50~60 m,长度约为300 m的垂向直接补给带,其垂向渗透系数为5 m/d,侧向渗透系数为3 m/d,具有明显的各向异性,该方法可作为判定含水层间水力联系的一种新方法,研究结果可为采区下一步防治水措施提供依据。     

利用电测井方法确定含水层及相互间补给关系

利用井液与地层水之间存在的电阻率差,采用人工盐化井液,测量其井液电阻率值的变化,以了解地下水的运动情况,进而划分含水层位置及其水力联系。实际操作中以盐化后井液电阻率为清孔后地层水电阻率的1/10为测量起点,并以一定时间间隔测绘电阻率曲线。根据电阻率测井曲线的变化形态,对一个含水层与二个含水层的位置进行了解释,并推断其含水层位的渗透性及补给关系。     

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。     

利用测井法确定水文地质参数的探讨

目前水文地质测井资料主要用于确定含水层和隔水层的厚度、位置以及划分地层,指导成井,利用率较低。若能利用测井资料计算水文地质参数,就大大地提高了其利用率,达到事半功倍的效果。下面就我队对测井资料的综合研究程度做一些探讨。     

山西庞庞塔矿地下水化学特征及含水层间水力联系分析

依据矿区补勘钻孔抽水取得的水质化验资料,重点对影响煤层开采的奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层和太原组灰岩岩溶裂隙含水层进行了水化学特征分析,结果发现,奥陶系峰峰组含水层中SO42-离子含量普遍较高,大部分地段高于HCO3-离子含量,阳离子以Ca2+和Mg2+离子为主,水化学类型以SO4-Ca· Mg型为主;上马家沟组含水层SO42-离子含量较峰峰组岩溶裂隙水明显下降.根据各钻孔水质化验的主要离子成分、矿化度、总硬度及水化学类型进行各含水层间的水力联系分析,认为峰峰组含水层与上马家沟组含水层、太灰含水层与奥灰含水层水力联系均较弱.该研究可为矿井开采中开展水害防治提供参考.     

复杂含水层水文地质参数初值的确定

水文地质参数优选(简称调参)可以归结为条件极值问题。     

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。     

上海市第三、四承压含水层间存在直接水力联系地段

以往上海地区地质、水文地质有关报告和文章都以为上海地区第三、四承压含水砂层间的隔水粘性土层(顶板一般埋深为140米左右)层位稳定,分布普遍,隔水性能良好。第三、四承压含水层无垂向直接水力联系。这就在一定程度上,简化了水文地质条件和相应的地下水资源计算、水化学评价等方面的工作。     

振荡试验确定倾斜承压含水层水文地质参数

为评价振荡试验在获取倾斜承压含水层水文地质参数过程中含水层倾角对计算结果的影响,基于Kipp模型推导了考虑承压含水层倾角的振荡试验解析解模型。倾斜承压含水层量纲一贮水系数和量纲一导水系数不变条件下,测试井-含水层系统的量纲一阻尼系数随着倾角的增加而增加。修正模型计算的量纲一阻尼系数与Kipp模型计算的量纲一阻尼系数偏差10%以上时,必须考虑倾角的影响并且承压含水层倾角对水头响应曲线造成影响临界角度约为34°。修正模型和Kipp模型对现场振荡试验水头响应曲线分析结果的差异表明,忽略含水层倾角会对倾斜承压含水层导水系数和贮水系数的计算结果产生较大误差。     

用非稳定流混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法

为了减少因分层抽水而造成的钻探施工过程中的困难,长期以来水文地质工作者在探讨用混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法。在已有的方法中,多采用稳定流混合抽水试验加做某些辅助工作的办法,以确定含水层水文地质参数。但由于稳定流抽水试验本身在理论上的缺陷,尤其是因为有的方法需要     

孟加拉国巴拉普库利亚煤矿含水层水力联系研究

为进一步查明孟加拉国巴拉普库利亚煤矿水文地质特征及含水层间水力联系,为矿井水害防治提供理论依据,以19组水质化验数据为基础,结合含水层及隔水层空间展布特征、井田构造特征、水位历时曲线、水化学类型、氢氧同位素特征等,综合分析新近系UDT含水层、Ⅵ煤顶板含水层、Ⅵ煤含水层之间的水力联系。结果表明,井田北部LDT隔水层局部缺失,为UDT含水层水向含煤地层补给提供了条件;井田北翼煤层顶板含水层与UDT含水层水位变化规律密切相关,且水位相近,初步证明两者存在水力联系;各含水层水均为HCO₃-Ca·Na·Mg型,均为低矿化度水,进一步证明各含水层间存在水力循环;聚类分析结果表明各含水层水质存在一定关联度,推演含水层间水力联系程度;氢(δD)氧(δ18O)同位素特征点分布于全球大气降水线附近,表明大气降水是各含水层共同的补给水源。研究成果可以指导孟加拉国巴拉普库利亚煤矿Ⅵ煤层开采时水害防治方向。      

在多隔层含水层中抽水的水力联系问题

在多隔层含水层中抽水,由于各含水层能通过隔水层,相互进行补给,形成一个相当复杂的水力联系问题。在作了相邻含水层的水头保持常数的假定下,雅各布(Jacob,1946)、汉土什(Hantush,1956)等早已推出了漏含水层、抽水的计算公式。嗣后又由纽曼(Neuman)及威瑟斯庞(Witherspoon,1969)作了更加完善的补充,但对于相邻含水层间,相互补给的问题还很少研究。但选一问题在实际生产工作中却大量存在,这里我们先不考虑隔水层的释水作用,并用一个简易的方法探讨含水层之间的相互影响的关系。     

用定降深井流试验确定均质各向同性含水层水文地质参数的方法

过去最常用的是借助抽水试验测定含水层的水文地质参数。由于在抽水试验过程中,流量比较易于控制,因而通常均采用定流量抽水试验法(或称定流量井流试验法)。但是实践表明,在许多情况下,采用定降深的井流试验,能够达到多快好省地测定含水层水文地质参数的目的。例如,在某些自流盆地中,在某些矿井下,由于井孔所处的位置较低,下部承压含水层中的地下水往往具有“自喷”的特点。如果在这种情况下,先把井口关闭一定时间,     

用地下水潮汐效应确定潜水含水层水文地质参数

目前对潜水含水层地下水潮汐效应和水文地质参数求解方法的研究相对较少.通过对福建古雷半岛滨海潜水含水层地下水潮汐效应和海水潮汐动态的观测, 运用Fourier频谱分析方法确定了研究区海水潮汐波动方程(波动特征参数), 并以此作为地下水的边界条件, 推导了潜水含水层地下水潮汐效应的波动方程, 利用最小二乘法以地下水水位波动观测值为目标函数对潜水含水层的渗透系数与重力给水度的比值进行了反演识别, 为类似地区水文地质参数的确定提供了借鉴, 也为该区后续地下水中溶质迁移规律的研究奠定了基础.      

鹤岗矿区新陆煤矿主要含水层之间水力联系分析

鹤岗矿区新陆煤矿主要充水含水层为白垩系石头庙子组砾岩裂隙含水层与石头河子组砂岩裂隙含水层,石头庙子组含水层富水性强,石头河子组含水层距离可采煤层较近,两含水层均为煤层顶板直接充水含水层,若发生水力联系,将会严重威胁煤矿开采。在分析矿井水文地质条件的基础上,从水化学特征、水位、隔水层、断层影响区地面瞬变电磁特征等方面对两含水层特征进行综合对比分析,得出了两含水层一般区域水力联系弱,在断层影响区域水力联系相对强的规律,为煤矿防治水工作提供了重要参考依据。     

水文地质测井在嵊泗浅海第四系沉积层钻孔中的应用

嵊泗列岛位于舟山群岛北部,属于海上列岛,淡水匮乏,迫切需要寻找第四系古河道中赋存的淡水.根据该区的地质情况及地层岩性的物性特征,通过合理选择自然伽马、三侧向电阻率、不同极距的视电阻率及自然电位等参数来确定地层中含水层的赋存情况.勘探结果表明,由于隔水层的作用,使咸水层和淡水层的地层水得以独立存在.当自然电位受干扰,参数畸变时,用不同极距的电位电极系划分咸、淡水含水层,是一种有效的手段.     

利用单井抽水试验确定含水层系数

本文阐述了井中水跃值的存在，分析论证了影响半径Ｒ与渗透系数Ｋ的关系。从而利用井中水跃值ΔＳ和Ｄｕｐｕｉｔ稳定渗流理论可推导的完整井出水量公式建立方程Ｓ＝Ｓｃ＋ΔＳ。再用单孔（井）多落程（不少于三次）稳定渗流抽水资料计算含水怪渗透系数Ｋ。通过室内模拟试验和室外抽水试验，将试验的精度提高到９０％以上，且无需增打观测孔，从而节省了大量的资金。该方法也可作为观测孔抽水试验对照计算方法之一。     

利用水井视电阻率确定含水层分布

为加强地下水管理,摸清区域含水层分布,介绍了利用现有水井,应用物探方法测量其剖面视电阻率曲线,确定含水层分布的方法。