“大井法”中渗透系数及含水层厚度的优化

大井法"是矿井涌水量预测的常用方法之一,但预测误差较大,分析误差原因,主要是含水层厚度与渗透系数不能完全反映实际情况,且取值人为影响较大。通过区域构造复杂程度与抽水试验所得渗透系数的统计分析,发现构造复杂程度与渗透系数呈正相关关系,运用分形理论,对"大井法"的渗透系数取值进行了优化,使其更贴近实际;针对采动破坏沟通顶底板不同含水层导致涌水量变化,提出含水层厚度采用累计加权厚度以及分层涌水量叠加。经过参数优化,避免了其取值时的随意性,范各庄2190工作面涌水量预测结果表明,改进的"大井法"精度大幅提高。      

孔隙-管道型西南岩溶地下河系统参数与流量衰减系数关系的数值试验研究

流量衰减分析是地下河系统研究中常用的方法之一.为深入流量衰减分析研究,在对地下河系统概化的基础上,使用作者编制的地下河系统水流运动数值模拟程序UGRFLOW09分析了孔隙-管道型地下河系统特征与衰减特征之间的关系.结果表明:第一段衰减系数与渗透系数、衰减含水层厚度、模型宽度及面积、管网密度和管道流量系数均成幂函数关系,随着其数值的增加而减小;第一段衰减系数与给水度关系不明显;第二段衰减系数与渗透系数和管网密度成直线关系,随着其数值的增加而增加;第二段衰减系数与给水度、衰减含水层厚度、模型宽度及面积成幂函数关系,随着其数值的增加而减小;管道衰减系数与渗透系数、衰减含水层厚度和管网密度均成幂函数关系,随着其数值的增加而减小,与相应的管道流量系数也为幂函数关系,管道衰减系数与给水度和含水层宽度关系不明显.     

松散承压含水层渗透系数变化规律与估算模型研究

我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。      

含水层对地下水热泵承载力数值评价及其实用化:以北京平原区为例

针对北京平原区的水文地质条件,运用地下热传递数值法评价了年内地下热量均衡、失衡两种状态下,各水文地质亚区单位面积含水层对地下水热泵的承载力,并利用多元线性回归方法阐明了承载力、抽灌井间距与含水层各参数之间的关系。研究表明:承载力仅与含水层厚度显著正相关,而抽灌井间距与含水层的渗透系数和厚度均显著正相关。研究结果为类似地区的地下水热泵定量规划提供了简捷的估算方法及参考依据。     

基于变渗透系数的地下水开采-地面沉降三维模拟研究

在地面沉降过程中伴随着土体孔隙率和渗透系数的变化,但在模拟计算中为了降低计算量而忽略其变化,因而在一定程度上造成模拟结果与实际偏离。为了研究地面沉降数值模拟过程中孔隙率和渗透系数变化对模拟结果的具体影响,在Biot固结理论的基础上,耦合了Kozeny-Carman方程,建立了考虑固结过程中渗透系数变化的三维固结模型。以北京平原区的典型含水层结构为模拟对象,分别在考虑和忽略渗透系数变化的情况下进行抽水模拟,发现在考虑渗透系数变化的情况下,抽水后地层的渗透率体现了不均匀变化,在抽水井井壁附近渗透系数有所降低;考虑渗透系数变化下的地表最终形变量大于忽略渗透系数变化的情况;忽略渗透系数变化导致的模拟误差在沉降初期较小且具有继续发展的趋势,中后期较大并逐渐趋于平稳,且这一误差与抽水量正相关,与承压含水层压缩模量和渗透系数负相关,且随着承压含水层厚度的增加呈现先增大后减小的趋势。     

含水层厚度的估算法

(一)在潛水含水层与隔水层是渐变性的岩层中,若钻探时简易水文地质观测作得不够,虽知道钻孔己穿过了含水岩层,但不能具体确定含水层的厚度,使计算渗透系数时带来很大的困难,即使有抽水成果,而未知含水层的厚度要计算R值是不可能的。在这种情况下为了含水层厚度问題往往返工复求此资料,用去大量的资金。本文提出了一个只根据抽水成果估算含水层厚度的方法,使用该方法并结合已有简易水文地质资料及岩心情况共同考虑,可以获得满意的效果。     

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.     

榆神矿区小保当二号井田水文地质条件

榆神矿区小保当二号井田主要含水层是萨拉乌苏组,含水层厚度20~40 m,最厚可达66.64 m(XE4钻孔),钻孔平均单位涌水量0.066 75~0.161 0 L/s·m,平均渗透系数1.142 2~1.305 8 m/d。风化岩含水层平均厚度43.05 m,最厚78.32 m(XE10钻孔),最薄5.85 m。新近系红土隔水层厚度变化大,据钻孔揭露,厚度为0~93.22 m,平均厚度29.16 m,总体变化趋势南部厚。论述了研究区水文地质条件,提出了保水采煤建议,即在小保当二号井田开采前,应该进一步查明含水层及隔水层组合特征,研究采煤对含水层的影响,提出合适的采煤方法,确保采煤与环境保护的统一。     

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。     

确定渗透系数的地下水位计试验法

以摆纪磷石膏堆场为例,应用空压机对磷石膏含水层进行提水试验,采用地下水位计方法求解磷石膏渗透系数。实例研究表明,结果与室内试验一致,且该方法求解简单、速度快、精度高,既适用于潜水含水层渗透系数的求解,又可推广到承压含水层渗透系数的求解,有着较好的实际应用价值。     

常州地区含水层渗透系数与特征粒径的相关性研究

渗透系数受到土层颗粒级配的影响。基于常州地区第5层粉土粉砂层渗透系数及特征粒径实测数据,建立土层渗透系数K与特征粒径之间的关系式。结果显示,该含水层渗透系数与土层等效控制粒径d60之间的关系式相关性高,对该含水层渗透系数的确定具有参考意义。     

综合物探在日喀则地区水文地质调查中的应用

为查明日喀则地区地下水含水层结构和特征,评价水文地质参数,以区域地质及地球物理科学为基础,分别对大地电磁测深法、高密度电阻率法的原理、工作方法及应用效果进行综合分析,解释推断了该地区地层、覆盖层厚度、含水层结构等。同时建立了单孔水文地质参数测井模型,对含水层的深度、厚度、渗透系数、孔隙度、地下水矿化度等进行了估算,对涌水量等进行了推测。应用结果表明,测井解释与实验结果吻合度较高,综合物探技术在水文地质调查中具有较好的适用性。     

五彩湾矿区一号矿井地下水水文地质参数获取的试验研究

水文地质参数是研究地下水运动的重要参数,抽水试验是获取水文地质有关参数的一种重要方法。本文以五彩湾矿区一号矿井地下水为研究对象,在分析区域水文地质条件资料的基础上,进行了7组单孔稳定流抽水试验。研究结果表明:对具有供水意义的第四系松散岩类孔隙含水层渗透系数为0.13~2.85 m/d,新近系碎屑岩类裂隙孔隙含水层渗透系数为0.07~0.316 m/d,白垩系碎屑岩类裂隙孔隙含水层渗透系数为0.02 m/d,侏罗系碎屑岩类裂隙孔隙含水层渗透系数为0.009~0.034 m/d。本次实验结果与对比收集资料结果完全一致。     

确定含水层渗透系数的冲击试验方法

运用Hvorslevr冲击试验方法测定CIRP试验场地下研究设施(URF)试验含水层的渗透系数。由于含水层厚度小、富水性差,正在进行核素迁移试验,以及操作空间有限,因此不能进行抽水或注水试验,同时考虑到试验范围较小,故采取冲击试验求含水层的渗透系数。含水层介质为亚粘土,隔水底板距URF底板面约6m。试验的冲击量小,可以忽略URF内南部含水层对试验结果的影响。试验钻孔的孔径和井管内径相近,减小了钻孔结构对试验结果的影响。试验结果(472×10-4、658×10-4cm/s)与采用自URF内试验含水层的未扰动土柱所作的室内渗透试验结果(41×10-4～82×10-4cm/s)在同一数量级。     

隐伏岩溶区的水文地质分带和定量评价(一)——以山西延河泉域为例

根据水文地质单元的简易水文地质、抽水试验、水化学等资料与O_2灰岩含水层顶板标高关系的分析,获得了一些曲线和方程,依据各曲线特点分析研究区水文地质空间分带及相应的指标,划分出径流带,并确定研究区的边界条件以及供水的最佳勘察地段,布孔优先考虑地段。在此基础上,用化学热力学和动力学理论,确定区内O_2含水层(组)的渗透系数及分区,为水资源评价和管理奠定了坚实的基础。经过勘察实践证明上述理论和方法基本符合实际。     

层状非均质性影响下河流对地下水的补给过程研究

河流对地下水的补给过程研究是科学认识水循环规律及地下水资源可持续管理的基础。河床沉积层与其下伏潜水含水层岩性差异是河流下伏含水层的主要结构特征,也是控制河流对地下水补给过程的主要因素。为揭示含水介质分层结构特征影响下河流对地下水的补给过程,基于黄河干流河南段野外试验结果,建立了地表水地下水相互作用概念模型,并以地下水流路径为对象,精细刻画了地表水地下水的相互作用过程。结果表明：(1)河流对地下水的补给量主要受河床沉积层渗透性影响,河床沉积层厚度变化对河流向地下水的补给量影响不大。即：河床低渗透性沉积物的存在是河流向地下水补给量降低的主要原因,当河床沉积层与其下伏含水层厚度比(HS/H)由0增大为0.125时,河流向地下水补给量的减小幅度达72%。(2)与均质条件相比,河床沉积层渗透性及其厚度变化均明显改变了河水向地下水补给的水流路径及径流时间。随着河床沉积物与下伏含水层渗透系数比K_U/K_L的增大,河水向地下水补给的水流路径穿透深度增大,径流时间延长。(3)河流对地下水的补给量及地下水径流时间对低渗透性河床沉积层渗透系数的敏感性随渗透系数的减小...     

基于GIS多源信息集成的含水层富水性模糊层次分析法

对含水层富水性进行分析评价,是煤矿开采、隧道掘进时防止涌(突)水发生的重要前提。通过分析影响含水层富水性的因素,以某煤矿为例,选取含水层厚度、钻孔冲洗液消耗量、构造发育密度、单位涌水量及渗透系数五个指标进行分析;引入模糊层次分析法确定各因素对含水层富水性影响的权重;应用GIS的数据管理和空间分析功能,计算评价了研究区的富水性;将研究区含水层按富水性强弱分为五个区域。评价分区结果与研究区水文地质条件变化基本一致。为区域含水层富水性评价提供了一种新思路。     

新疆白杨河流域达坂城地下水文参数及出流测评

新疆白杨河流域达坂城位于天山博格达峰山前冲击、洪积山间盆地干旱区,源于天山多支源流汇集于盆地南端峡口,形成下游并由有多支流沿程补给白杨河干流,穿越极端干旱戈壁荒漠托克逊县直至末端吐鲁番市境内尾闾—艾丁湖,是我国典型少有干旱极端干旱叠加型流域灌区。为探寻流域上游达坂城地下水文地质特征,基于潜水非完整井观测抽水试验,采用裘布衣模型和正交试验评估地下水含水层主要水文地质参数及单井出流能力。结果表明,高崖子和阿克苏河段潜水层地下水文地质平均含水层厚度H、渗透系数K和导水系数T分别为10～11 m、18～21 m/d和200～203 m/d,含水层厚度变幅与井水深动态相呼应,单井流量丰富且与渗透系数K和导水系数T相互影响较大,地下含水层渗透速率处于较高水平状态,与河流河床多戈壁砂砾地质吻合,为流域上游达坂城源流区地下水文地质及出流评估提供依据。     

井抽水地下水直线运动规律探讨

与法国达西同时期的水力学者裘布依于1857年把达西德渗透定律应用到天然含水层中。得到了著名的裘布依微分方程。然而,它只能局限于某种特定的条件下去解释地下水运动规律。这个理论方程式无法处理和解释地下水在天然水力坡度的作用下,进入抽水井降落漏斗影响范围内的天然径流量这个客观事实,其计算结果可信度低。本文提出了渗透系数一种新的计算方法。渗透系数等于井管抽水单位涌水量除以所利用含水层厚度。     

江汉平原典型含水层水文地质参数反演

含水层参数对于定性分析区域地下水资源评价、数值模拟及预报、开发利用与保护及科学管理具有重要意义,而江汉平原水文地质参数求解的研究却相对较少.2015年江汉平原1:50 000水文地质调查项目完成杨林尾图幅与陆溪口图幅,选择杨林尾图幅和陆溪口图幅中的4个代表性钻孔,分别做了3组抽水试验和一组压水试验.对抽水数据使用Dupuit公式法结合抽水稳定阶段数据求解含水层参数,同时利用Aquifer Test软件中Theis标准曲线法、直线图解法对抽水试验中非稳定条件下抽水数据对含水层参数求解,得到孔隙水含水层渗透系数及弹性给水度;利用压水试验工程规范求解基岩裂隙含水层的渗透系数.探讨了利用非稳定抽水试验条件下求解含水层参数方法的可行性及该方法的优势.计算结果表明:杨林尾镇浅层(20.2~64.55 m)含水层渗透系数为0.075 m/d,弹性给水度为5.8×10-2;深层(138~160 m)含水层渗透系数为9.89 m/d,弹性给水度为2.3×10-5;陆溪口镇浅层(19.4~36.4 m)含水层渗透系数1.26 m/d,弹性给水度为1.1×10-1;基岩渗透系数为0.012 m/d.通过结果对比分析发现对于单孔非稳定抽水试验,对前期水位降深数据筛选分析,同样可以利用非稳定井流理论反演含水层参数,结果比较可靠.