承压含水层井流-盖层弯曲效应的解析理论

指出承压含水层盖层的弯曲变形与开采井周围的径向地下水运动存在相互作用, 而这一效应在传统的井流理论中没有被认识到.通过引入弹性薄板理论, 建立了无越流的承压含水层井流-顶板弯曲效应的解析模型, 同时考虑了含水层和水的压缩性, 结果表明Theis井流方程给出的抽水降深偏小.在此基础上推导了有越流承压含水层井流-盖层弯曲效应的偏微分方程, 求出了解析解, 并与传统理论的结果进行了对比, 表明Hantush-Jacob公式计算的降深也是偏小的.在抽水井附近和抽水初期, 传统理论可能导致显著的相对误差.      

承压完整井非稳定流抽水试验的观测时间要求

文章针对无界承压含水层中完整井的非稳定流抽水试验,将Theis公式描述的水位降深与时间的变化关系作为观测井外水位变化的理论真值,考虑观测井内外达到水力平衡所引起的滞后时间因素,推导了观测井内水位变化的理论测量值,分析了测量值与真值之间的相对误差以及测量值接近真值所需要的观测时间。     

压完整井非稳定流抽水试验的观测时间要求

文章针对无界承压含水层中完整井的非稳定流抽水试验,将Theis公式描述的水位降深与时间的变化关系作为观测井外水位变化的理论真值,考虑观测井内外达到水力平衡所引起的滞后时间因素,推导了观测井内水位变化的理论测量值,分析了测量值与真值之间的相对误差以及测量值接近真值所需要的观测时间.     

潜水含水层井流模型的对比研究

依托在潜水含水层中开展的10组高分辨率抽水试验,探讨了泰斯(Theis)、博尔顿(Boulton)和纽曼(Neuman)3种潜水井流模型的识别精度。结果表明:泰斯模型由于忽略了潜水含水层的三维流动和潜水含水层重力释水的滞后效应,因此无法真实反映潜水井流的运动特征和释水机理;博尔顿模型能够较好地刻画抽水试验早期潜水含水层重力给水滞后的主要特征;既考虑潜水含水层重力滞后给水机理,又同时考虑了潜水含水层三维流动特征的纽曼模型最能全面反映潜水含水层井流试验的运动特征和释水机理。     

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。     

基于广义径向流模型的非均质孔隙含水层井流试验分析

Theis模型、Dupuit模型等经典井流模型分析非均质含水层井流试验数据有一定的局限性,获取的参数不适合表征非均质含水层特性。而GRF模型可以获取含水层流动特性的数据。相比于Theis模型、Dupuit模型,GRF模型更能表征非均质含水层特性。以黄石东湖新村棋盘洲长江大桥的抽水试验数据为例,采用Theis模型和GRF模型计算含水层渗透系数,结合实际水文地质条件,对比分析不同方法计算的水文地质参数,并计算含水层水流维数和表观压力传导系数（K_f /S_sf）。结果表明:研究区含水层为细砂夹条带状黏土透镜体的非均质含水层,采用GRF模型计算结果更符合实际情况,渗透系数为 4.09×10?3cm/s;含水层水流维数为1.61,地下水为双线性流动状态,含水层对抽水试验的响应主要受黏土条带控制;观测井和抽水主井的K_f /S_sf呈非线性相关,进一步验证了含水层的非均质性。在非均质孔隙含水层中,应用多孔联合非稳定GRF井流试验方法不仅能确定水文地质参数,并且能丰富对含水层特性的认知。     

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。     

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。     

单井抽水试验的井损消除方法

单井稳定抽水试验是水文地质勘察中取得含水层参数的重要手段之一。依照裘布依水井理论,承压井的降深与流量成正比。但是,在水井动力场中,由于径向流速的不断增大,过滤器的阻力以及三维流等作用,使两者之间往往呈非线性关系,形成不同的涌水量曲线类型,即产生所谓井损。因此,利用单井抽水资料计算含水层参数,首先必须消除井损。单井抽水的井损消除,目前一般采用抛物线方程     

承压含水层对地壳应力应变信息的响应

以位于著名的郯庐断裂带中段沂沐带中的地声井含水层为例，在建立其水文地质模型的基础上，用Ｂｉｏｔ理论推导了承压含水层中地声波动的频率方程，结果表明，只有振动频率大于某一基频的地壳应力应变信息含水层对其才有响应。响应频率的大小取决于承压含水层的弹性常数，孔隙度，厚度以及水和骨架的质量密度等因素。     

共轭梯度法在新井参数设计中的应用

通常情况下,含水层的参数可分别借助于Dupuit和Theis井流公式,在局部地段利用稳定流和非稳定流抽水试验获得.在新井设计阶段,一般是依据现有参照井数据进行线性或非线性插值计算,但插值受插值表的约束,效率不高.本次研究采用2次优化方法,用网格法确定所求参数最优估计值作为下一步的叠代初值.用共轭梯度法逐步逼近所求参数的精确解,高效地利用参照井的基本数据得到了精度较高的新井参数,为准确地设计新井提供可靠的依据,实地应用效果良好.     

Improving hydrogeological understanding through well-test interpretation by diagnostic plot and modelling: a case study in an alluvial aquifer in France

Hydrogeology Journal - The study of groundwater resources using pumping test data is usually carried out with the Theis solution, which enables the hydraulic parameters of porous aquifers such as...     

“迭代法”求水文地质参数的原理及应用

在泰斯公式基础上，推导出定流量和变流量非稳定流抽水条件下关于S／T为变量的非线性方程，用“迭代法”解此方程，可方便地求出S、T等水文地质参数。此法可推广到多观测孔、单观测孔或无观测孔抽水试验求参数。     

基于遍历搜索算法的水文地质参数优化求解

为了解决传统的Theis配线法在求参过程中无法利用全部抽水试验数据、手动配线效率较低、求参过程受人为主观因素影响较大等问题,利用抽水试验数据,以Theis公式和叠加原理为理论基础,以理论计算降深与实测降深的Nach-Sutcliffe效率系数值达到最大为目标函数,基于Matlab软件编程,再利用遍历搜索算法对导水系数（T）、贮水系数（S）在其对应范围内进行遍历,实现了水文地质参数的自动精确求解。将遍历搜索算法应用于2个抽水试验实例的水文地质参数求解,并与传统求参方法的计算结果进行比较分析。结果表明：利用遍历搜索算法求参的计算结果与传统求参方法的计算结果相近,表明利用遍历搜索算法求解水文地质参数有效可靠;2个抽水实例利用遍历搜索算法得到的参数对应的理论计算降深与实测降深的Nach-Sutcliffe效率系数值分别为0.996 5、0.970 8,且相比传统的求参方法而言更接近1.000 0,说明其拟合程度更好。     

用水位恢复数据反演越流承压含水层参数

水文地质勘测中,由于水位恢复阶段没有人力和机械因素干扰,由测量数据可以画出平滑的曲线,更适宜于分析水文地质参数,但经典非稳定流Theis公式和Theis水位恢复法所依据的若干假设条件在实际中难以满足。针对越流承压含水层具有补给条件而很快稳定以及非稳定抽水阶段流量常“抖动”的特点,论证了利用稳定流量和Hantush-Jacob越流模型计算的可行性,并用扩展的卡尔曼滤波器反演水文地质参数,经文献中历史数据和实地抽水试验检验结果表明,由该方法反演的预测值和实测值吻合良好。     

Estimation of transmissivity and storage coefficient by means of a derivative method using the early-time drawdown

A novel methodology is proposed to calculate transmissivity (T) and storage coefficient (S) in a confined aquifer, based on the Theis (1935) solution and using only the first derivative of the drawdown with respect to time. By analyzing the behavior of the third derivative of the drawdown with respect to the logarithm of time, it is apparent that the third derivative vanishes when the first derivative attains its peak value. Since the third log-derivative is zero if, and only if, the argument, u, of the Theis well function is equal to unity, this condition can be used to estimate T and S, knowing the time at which the first derivative reaches its peak, and so overcoming the problem of actually computing the third log-derivative, which is very unstable. The main characteristic of the proposed method is that it does not require long pumping tests, since T and S are calculated using only the early-time drawdown. The proposed method was verified with a synthetic, an experimental and a field pumping test showing its validity when applied to homogeneous media. Theis CV (1935) The relation between lowering the piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using groundwater storage. Trans Am Geophys Union 16(2):519–524     

间断性阶梯抽水试验求解水文地质参数解析法

针对利用间断性阶梯流量抽水试验资料求解水文地质参数采用试算法、特殊标准曲线比对法及线性回归法等存在的计算过程繁复、人为误差难免、图表束缚严重等问题,采用优化拟合方法,在工程适应参数范围内,通过对以级数表示的泰斯井函数的简单函数替代,并依据抽水试验降深时间关系曲线上的选点,采用降深比值法,经对间断性阶梯流量抽水井流函数的整理推导,获得了可直接完成相关水文地质参数求解的一元二次方程,求解过程简捷直观,便于实际工程应用。精度分析表明,在工程适用参数范围内,最大相对误差小于2%,完全满足实际工程的计算精度要求。     

Environmental impact assessment using FORM and groundwater system reliability concept: case study Jining, China

In this paper, fist-order reliability method (FORM) is used to evaluate the impacts of uncertainties posed by traditional deterministic models on the environment in Jining, China. Because of groundwater contamination in shallow aquifer, and an increase in water demand, the new wells target the confined aquifer with constant pumping rate of 5,000 m³/d. Using Theis equation, the groundwater drawdown is analyzed to determine whether the confined aquifer will be contaminated. Although the piezometric level is higher than the phreatic level by 11.0 m, the risk of drawdown is still 19.49% when the pumping rate of 5,000 m³/d is maintained for 2 years. The deterministic model indicates a drawdown of 8.94 m which is lower than the maximum tolerance drawdown of 11.0 m. The sensitivity and uncertainty analysis reveal that the model result is more sensitive to transmissivity than specific yield, while the reliability analysis offers significant information for the decision makers. This approach exposes and minimizes the risk of undesirable consequences such as groundwater contamination.