关于“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”一文的讨论

1980年5期发表的《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》一文(以下简称《方法》),作者应用非稳定流定降深抽水试验的理论,推导了非稳定流定降深混合抽水试验求各含水层水文地质参数的若干公式。但对混合抽水试验过程中,各含水层的水头降深是否能同时保持恒定的实质问题未予证明。本文拟就这个实质问题进行讨论。     

根据流体运动的能量变化计算单井稳定流抽水涌水量

在抽水过程中,如果已知某一降深地下水通过井壁周围岩层的孔隙和裂隙流入井内的速度V、过水断面W,可以求出这一降深的涌水量Q=WV。就如图1所示承压井而言,此承压井含水层厚度为M,井半径为v,水位降深为S,抽水前的稳定水位距含水层底板的距离为H_1,抽水后井内的水位距含水层的底板的距离为H_2,设含水断面的有效孔隙率为n_e(即多孔介质     

钻孔单位涌水量换算的理论与实践

单位涌水量是评价煤矿区含水层富水性强弱和划分矿井水文地质类型的重要指标之一。分析了单位涌水量换算的意义及煤矿钻孔实际抽水资料,研究了具有三次降深、二次降深及一次降深资料单位涌水量换算的方法,结合某煤矿的实际抽水资料进行了验证,计算结果符合该煤矿区含水层富水性的实际情况。      

可地浸砂岩型铀矿床抽水试验方法对比及有关问题探讨

本文对新疆伊犁盆地库捷尔太铀矿床抽水试验及参数计算方法做了较为详细的对比分析，总结出适合于可地浸砂岩型铀矿床不同工作阶段求取 含水层渗透系数的抽水试验方法；阐述了在自喷井中用扬水试验求取含水层渗透系数方法的可行性及其在实际应用时应注意的问题；提出利用数量固定不可调的深井泵进行变流量抽水以控制不同的降深，解决了多年来因空气压缩机性能所限难以进行长时间抽水的问题，并对抽水试验的延续时间、降深次数以及降深等参数提出了具体建议。     

加大抽水降深的实例

抽水降深的重要意义在于:“抽水试验的水位降低深度是一个相当重要的指标,尤其在一些地下水充沛的复杂矿区,含水层厚度大、水柱高的情况下,水位降低深度更成为一个突出问题。水位降深越大,所得资料就越能代表未来开采的地下水流特性,所得数据也就越接近于实际。降深小了不能正确评价已揭露的深部含水层,常常是单位涌水量偏大,可以导致错误的结论。”      

基于数值模拟的含水层参数识别

利用地下水流数值模拟软件Modflow耦合大型抽水试验和长观孔水位两个模型的方法,对含水层参数进行了识别与校验,该方法求得的含水层参数避免了只利用抽水试验模型校验所带来的不确定性。同时利用抽水实验数据进行抽水与恢复的全过程曲线拟合,水位降深模拟相对误差小于6％,并且对均衡水量、泉水的溢出量以及末流场拟合程度进行了分析,均衡水量模拟相对误差最大为2．6％,泉水溢出量模拟相对误差最大为8．14％,末流场拟合程度也较好,从而提高了含水层参数的准确性。实例研究表明,这种求参方法精度高、切实可行,可以推广到其他的含水层参数确定中。     

抽水试验和长观水位联合模拟确定含水层参数

为了更加准确地确定含水层参数,提出了利用地下水流数值模拟软件Modflow耦合大型抽水试验和长观孔水位两个模型的方法,对含水层参数进行了识别与校验。该方法求得的含水层参数避免了只利用抽水试验模型校验所带来的不确定性,同时利用抽水实验数据进行抽水与恢复的全过程曲线拟合,水位降深模拟相对误差小于6%,提高了含水层参数的准确性。     

五沟煤矿第四含水层q值换算及富水性

为了给五沟煤矿第四含水层下正常开采及提高回采上限提供科学的水文地质依据,根据伸直法原理,在建立参数模型和曲线模型的基础上,判别出1016-1孔第四含水层抽水试验Q-S曲线类型,建立了抛物线方程,换算出井径为91mm、10m降深时的q值,精准地评价了第四含水层富水性,消除了野外施工中机械设备、降深等一些因素对抽水试验获取参数的影响。     

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.     

单井水文地质参数简化计算及意义

单井抽水试验是水文地质勘探中广泛实施的手段,其导水系数 K M 或渗透系数 K 值通常是从抽水结果的涌水量 Q 和井中水位降数据计算求得.但单井中水量的水位降深,多受井结构完善程度的制约,难以反映出井点处含水层真实的水位降.另外,在基岩含水层试验中,常以抽水井揭露所谓含水层的岩性岩层厚度作为含水层厚,这又给 K 值的确定带来一定的偏差.就日常工作中在对抽水成果整理方面所遇的一些问题提出见解,以共讨论     

水资源和环境工程中水平井研究简介

简单介绍了水平井在水资源和环境工程中的近期研究进展, 重点介绍了在不同含水层(如承压含水层、潜水含水层、越流含水层及河下含水层) 中, 水平井抽水条件下降深的半解析解, 同时分析了降深随抽水时间变化的标准曲线和微分标准曲线.这些半解析解可用于分析小流量水平井在中长时段的降深特性.分析了用于排水和供水的大流量水平井的水力学特征, 并介绍了求解渗流-管流耦合井流系统的一种新方法.同时介绍了在非饱和含水层中水平井抽取气体的动力学特征, 并分析了地面覆盖和未覆盖2种情况下的气体清除效率, 报告了在不同饱和含水层条件下水平井的捕获区和捕获时间的计算.      

扇环承压含水层的s_1—lgt求参方法

实际抽水试验暴露出了环状承压含水层的特点,本文依据作者1987年提出的扇环承压含水层扇顶井流模型,以及1988年提如的非均质效应假定,通过数学推导得出了在不同抽水阶段的降深解析式,又通过数值模拟归纳出了其三种s_1——lgt过渡曲线类型,最后以此s_1——lgt曲线特点及非均质效应临界降深(s_c),建立了环状非均质含水层的s_1——lgt求参方法,并应用它较好地解决了海泉含水层的实际求参问题。     

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。     

基于层间位移协调的承压水降压引起土层变形分析

承压水降压引起的地面沉降由含水层、弱透水层和潜水层的变形组成。当承压层降压时间短、弱透水层固结变形较小时,可以假设弱透水层为严格的隔水层。采用层状弹性体系理论,基于位移协调条件分别建立了单井抽水以及第三类基坑工程降水（隔水帷幕插入降水含水层）引起的土层变形分析模型,与数值模拟和现场抽水试验结果的对比,验证了文中方法的正确性。研究结果表明,上覆土层弹性参数变化对地表变形的影响可以忽略;抽水井附近的土层变形呈现“上小下大”特点,一定距离以外含水层与地面沉降大致相等,根据承压含水层降深要求,可估算出基坑外的水位降深。     

淮安市区某深基坑水文地质参数的确定与降水方案设计

结合淮安市区某深基坑工程实例,介绍抽水试验井设计、抽水试验情况和试验结果,通过不同的计算方法得出含水层的渗透系数、影响半径等水文地质参数。基于抽水试验的结果,提出了深基坑开挖降水的设计方案,采用管井井点降水法进行深基坑降水,根据基坑降深情况下的影响半径、涌水量等确定降水井的数量。同时分析了降水对周边环境的影响程度。     

用数值拉普拉斯逆变换方法分析泰斯问题

运用数值Laplace逆变换算法,分析了传统的定流量抽水问题。分别求出了考虑井孔半径及井孔贮存情况下的数值解,并与Theis解进行了对比。结果表明当井孔半径较大、含水层贮水系数较小、导水性较弱时,Theis公式不能确切地描述井孔及其邻近含水层中的降深。在井壁处的数值解还提供了一种利用抽水井降深资料求含水层参数的可能性。     

BP神经网络在BOULTON法确定潜水含水层参数中的应用

本文在分析具有迟后排水的N.S.Boulton第二潜水井流模型解析解的基础上,利用复合高斯求积法和学习速率、动量因子自适应的BP神经网络相结合对该模型数值求解,提出了确定潜水含水层系统参数的Boulton BP法。实例计算结果表明,用Boulton BP法求得参数正演出的降深—时间过程与抽水试验所得降深—时间过程拟合很好。该方法简单,快速,不需要将抽水试验所得降深—时间过程分为前、后两段分别求参,不仅简化潜水含水层的求参过程,而且有良好的求参效果。     

改进的Theis井流模型及其解析解——考虑含水层顶板的挠曲作用

传统承压含水层井流理论都假定承压水层顶面总应力不变，其隐含的意义是忽略含水层顶板的刚度，从而忽略了顶板弯曲对含水层释水的影响。指出考虑顶板弯曲时，抽水井周围承压含水层顶部的总应力将减小，从而产生比传统理论估计更大的地下水降深，并结合弹性板理论对Theis井流模型作出了改进，新模型的解析解证明Theis模型计算的地下水龙头降深偏低。     

分析含水层水位恢复数据的多次直线解析法

提出了一种分析含水层抽水试验中水位恢复数据的新方法。在方法的建立过程中,考虑了地下水位在上升和下降过程中,含水层的的释水系数和贮水系数之间可能存在着的差异。对表示水位恢复阶段降深变化表达式中的两个表达式都采用了相同的简化方式,即对由于持续抽水引起的降深项和停抽时刻开始的虚拟注水引起的降深项,均采用了保留Theis井函数的级数表达式中前三项作为其简化式,简化条件为无量纲时间 和 。在这样的简化条件下,建立了具有同时能够确定含水层导水系数、贮水系数和释水系数的方法。根据贮水系数和释水系数是否相等,可以判断含水层水位下降与水位恢复过程的形变是否可逆。最后,通过算例说明了方法的应用步骤。     

再谈反向抽水问题

已有人撰文指出,抽水试验的顺序应采用自上而下的正向抽水,而自下而上的反向抽水不可取,会造成失误。然而第六次优质地质报告评选中,有7件专业水文地质报告仍采用了反向抽水或跳跃式抽水,其中有群孔、有孔组、有单孔;有在第四系松散含水层中抽水的,也有在基岩裂隙和岩溶含水层中抽水的。群孔抽水出现观测孔曲线反常的地质报告就有3件。