潜水含水层井损计算方法探讨

本文根据潜水含水层稳定流多落程抽水试验所取得的△hw2～f（Q）关系曲线，推导出了潜水含水层中井损计算公式或并结合实例阐述了潜水含水层中稳定流抽水试验井损的计算方法；对利用稳定流抽水试验准确求解水文地质参数具有一定参考意义。     

Excel软件在稳定流计算中的高效应用

本文以裘布依稳定流理论为基础,结合工程中常用的单孔稳定流抽水试验实践,介绍利用Excel办公软件的单变量求解和次坐标轴图表功能,从而简单、高效、精确地解决单孔稳定流抽水试验中数据处理、图表绘制问题的新方法。     

利用非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数的解析法

本文针对目前利用非稳定流抽水试验资料,采用图解法或试算法进行逼近求解水文地质参数所存在的问题,以泰斯非稳定流计算公式为基础,通过对井函数的优化拟合,提出了采用非稳定流抽水试验资料确定水文地质参数的解析计算法,与其它求解方法比较,具有计算简捷,不依赖图表,求解精度高等优点。     

利用非稳定流抽水试验资料求解水文地质参数的新方法

针对目前利用非稳定流抽水试验资料求解水文地质参数所存在的问题,通过对泰斯非稳定流计算公式中井函数的优化拟合,建立了一个二元线性回归方程,利用求解回归方程中的待定常数反求含水层的水文地质参数的新方法,与传统的其它计算方法比较,本文方法具有计算简捷,不依赖图表,求解精度高等优点.     

关于潜水完整井单孔稳定流求参的两个问题

本文就如何充分利用潜水完整井单孔稳定流抽水试验资料、计算含水层渗透系数及水位变动带的给水度等问题,进行了简要分析对比,认为消除水跃值后单孔稳定流计算结果,与利用非稳定流方法和用带观测孔的稳定流方法计算结果相近。     

额济纳旗盆地傍河潜水蒸发型稳定流解析解

黑河下游的额济纳旗盆地,气候干旱,降雨稀少,濒临崩溃的生态系统靠其有限的地下水资源维持着,如何有效的评价地下水资源量,怎样合理的开发利用地下水资源,成为亟待解决的问题。本文通过建立额济纳旗盆地傍河潜水蒸发的稳定流数学模型,通过对一维蒸发型稳定流进行分析和计算,得到了一维稳定流在线性蒸发条件下的定水头补给和定流量补给的解析解;通过龙格-库塔方法,在excel中实现了一维稳定流在非线性蒸发条件下的定水头补给和定流量补给的潜水面形态;并且在计算的过程中分别对定水头补给和定流量补给做了无量纲化处理,计算结果对傍河典型剖面具有一定适用性。     

对非稳定流与稳定流抽水试验的关系及应用的一些看法

长期以来,在水文地质勘探中广泛使用着稳定流的理论和方法。近几年来,非稳定流的理论和方法也比较迅速地在水文地质勘探中得到应用,并取得了一些成效。然而,对于稳定流及非稳定流两者间的区别、联系及应用条件和应用范围等问题却存在着各种不同的认识,妨碍这些理论和方法的正确使用。为此,笔者拟对这些问题作一概略的探讨。本文如能起抛砖引玉的作用,则感幸甚。      

井流模拟试验

为了解决水文地质教学与试验实习难的问题,依据井流理论设计和修建了大型的井流模拟试验场,作为水文地质试验实习基地。 本文详细叙述了模拟场的设计、修建、安装与试验。其是取园形海岛状含水层的四分之一,构成一个直角的扇形,直角边和模拟试验含水层的顶底板为隔水边界,扇形弧为供水边界。用裘布依公式和泰斯公式来解析稳定流抽水试验与非稳定流抽、放水试验,这对于解决水文地质试验具有很好的实用价值,并可作为模拟生产与科研有关的实际问题。     

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。     

基于单孔稳定流抽水试验观测值的非稳定流求参方法

在分析单孔稳定流抽水试验求参方法优缺点的基础上,介绍了一种基于多段降深单孔抽水试验观测值的非稳定流求参方法.在刘庄西区风井的应用实例表明,该方法不仅求参精度较高,而且还可利用稳定流抽水试验的观测值定性地评价含水层的储量性质,因此比常用的非稳定流求参法具有更多的优点.     

直线补给边界非稳定井流数值模拟研究

针对解析方法求解半无限含水层井流问题,对直线补给边界附近的井流采用数值方法进行模拟计算,并将两种方法进行比较,数值计算结果表明,存在补给边界时,抽水一定时间以后降深能达到稳定,但仅仅代表观测点处降深达到稳定,而整个渗流场并未达到稳定状态.     

龙格—库塔法计算明渠恒定渐变流水面线

用龙格—库塔法计算棱柱体明渠恒定渐变流水面线,可求得距控制断面任意长度的断面水深,避免逐段试算法产生的系列问题。推导出分别由上游和下游控制断面计算水面线的两种模型,基于龙格—库塔法的Matlab函数ode45计算水面线。算例表明,与逐段试算法相比,ode45的计算结果精度更高,计算水面线的新方法简单易行,便于在工程中推广。     

多种计算方法确定黄土渗透系数的对比分析

渗透系数是工程降水设计重要的水文地质参数之一,由于水文地质本身的复杂性和计算的多样性,致使渗透系数计算值往往存在着较大的差异。而对于渗透系数的计算模型较多,究竟哪种数学计算模型比较接近黄土渗透性的实际情况,不同的专家有不同的观点。以西安地铁四号线火车站地下车站段抽水试验为例,运用了完整井稳定流中的单井法、带观测井法考虑井损的单井法数学计算模型,非完整井稳定流数学计算模型,水位恢复法数学计算模型3种方法综合确定黄土的渗透系数。分析对比了各种数学计算模型优缺点,给出了计算黄土渗透系数较为合理的数学计算模型。     

均质非饱和土一维稳态流水头垂直分布的解析解

渗流场水头分布计算是进行渗流量和渗流水力坡降计算的基础,准确、有效地求取渗流场水头分布是渗流计算的关键环节。对均质非饱和土体一维稳态流的流动方程进行分析,考虑到渗透系数是与基质吸力相关的函数,通过数学变换,给出了稳定渗流场的解析通式,并基于渗透性函数中的Gardner模型,给出了非饱和土一维稳态流水头垂直分布的解析解。该解析通式表明,均质非饱和土一维稳态流水头垂直分布主要受地表水头、深度和流动率3个因素控制。分别计算了一维稳态蒸发条件下粉土和黏土两种典型土类水头沿垂直方向的分布。计算结果表明：稳态蒸发条件下粉土层和黏土层内的水头分布表现出相似的变化规律,即自地表至地下水位处随着土层深度的增加,水头分布呈现出加速递减的趋势;在相同的蒸发条件下,对于相同深度处的黏土和粉土而言,黏土层内水头更高些;对同一种土类而言,在较大的蒸发状态下同一深度处土层内水头更高。反之,则较低。     

浅水型河道中扩散器垂向排放的三维数值模拟

采用作者给出的三维紊流模型,结合混合有限分析法及交错网格对浅水型河道中扩散器垂向排放的流动进行了数值计算。重点对该类流动的两个流动特征进行了分析:一是水面的隆起高度,二是在横流情况下的流动转变条件。进而给出了这类排放水面的最小稀释度。这些特征的探讨对废水排入江河的水力设计有重要的参考意义。     

龙羊峡、刘家峡水库运用对黄河上游水沙关系的调控机制

依据龙羊峡、刘家峡水库进出库水沙定位观测资料,根据河流动力学原理,分析了水库运用对径流泥沙过程的调节作用及其影响,揭示了水库对其下游河道水沙关系的调控机制。结果表明:①大型水库运用对进、出库径流泥沙的调节作用与水库的运用方式有关,多年调节的龙羊峡水库对径流为线性调控,对泥沙为非线性调控,而不完全年调节的刘家峡水库对径流、泥沙均为线性调控;②水库运用对其下游河道水沙关系具有很强的干扰作用,主要是打破了天然条件下河道通过长期自动调整所形成的输沙规律,改变了挟沙水流的本构关系;③大型水库运用对水沙关系动力学机制的影响主要归因于重新调整了挟沙水流的平衡条件,使洪水传播过程中切应力降低,临界弗劳德数增大,改变了相对平衡输沙状态,挟沙水流则需通过淤积增大比降,满足临界弗劳德数状态下的水流切应力要求,重新实现挟沙水流的平稳状态,从而致使水沙关系发生相应变化。     

明渠恒定紊流的总流控制方程与能量损失特性

为进一步深化对明渠总流控制方程的认识,探究总流能量损失的构成与分布特点,通过理论分析,在黏性流体力学理论的框架下构建了描述明渠恒定紊流总体特性的总流积分模型与总流微分模型的控制方程,其模型参数能直接通过流动统计特征量在过流断面上的分布来获取,由此实现明渠流的流场特性描述与总流描述的统一,并得到了总流能量损失的显示表达式。同时指出,总流能量损失由黏性耗散与维持紊动两部分构成,在矩形明渠恒定均匀流紊流的分类能量损失构成中,壁面上以黏性耗散部分为主,维持紊动部分的能量损失密度随着离开壁面距离的增加而快速增加,且随着雷诺数的增大,其增加速度也越快。     

明渠恒定紊流的总流控制方程与能量损失特性

为进一步深化对明渠总流控制方程的认识,探究总流能量损失的构成与分布特点,通过理论分析,在黏性流体力学理论的框架下构建了描述明渠恒定紊流总体特性的总流积分模型与总流微分模型的控制方程,其模型参数能直接通过流动统计特征量在过流断面上的分布来获取,由此实现明渠流的流场特性描述与总流描述的统一,并得到了总流能量损失的显示表达式。同时指出,总流能量损失由黏性耗散与维持紊动两部分构成,在矩形明渠恒定均匀流紊流的分类能量损失构成中,壁面上以黏性耗散部分为主,维持紊动部分的能量损失密度随着离开壁面距离的增加而快速增加,且随着雷诺数的增大,其增加速度也越快。     

A new parabolic variational inequality formulation of Signorini's condition for non‐steady seepage problems with complex seepage control systems

By extending Darcy's law to the dry domain above the free surface and specifying the boundary condition on the potential seepage surfaces as Signorini's type, a partial differential equation (PDE) defined in the entire domain of interest is formulated for non‐steady seepage flow problems with free surfaces. A new parabolic variational inequality (PVI) formulation equivalent to the PDE formulation is then proposed, in which the flux part of the complementary condition of Signorini's type in the PDE formulation is transformed into natural boundary condition. Consequently, the singularity at the seepage points is eliminated and the difficulty in selecting the trial functions is significantly reduced. By introducing an adaptive penalized Heaviside function in the finite element analysis, the numerical stability of the discrete PVI formulation is well guaranteed. The proposed approach is validated by the existing laboratory tests with sudden rise and dropdown of water heads, and then applied to capture the non‐steady seepage flow behaviors in a homogeneous rectangular dam with five drainage tunnels during a linear dropdown of upstream water head. The non‐steady seepage flow in the surrounding rocks of the underground powerhouse in the Shuibuya Hydropower Project is further modeled, in which a complex seepage control system is involved. Comparisons with the in situ monitoring data show that the calculation results well illustrate the non‐steady seepage flow process during impounding and the operation of the reservoir as well as the seepage control effects of the drainage hole arrays and drainage tunnels. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

油气幕式成藏及其驱动机制和识别标志

连续稳态流动和周期性(幕式)瞬态流动是沉积盆地流体的 2种流动方式。幕式流体流动是压力和应力的作用引起地层周期性破裂或断裂、先存裂隙周期性开启的结果。幕式成藏是沉积盆地中油气与地层水组成的混相、不连续流体的多期次充注/聚集过程,超压顶界面附近、底辟和深断裂附近是幕式成藏的有利场所。与油气稳态连续聚集过程相比,幕式成藏更快,大 中型油气田可在较短的时间内形成,根据传统模式难以成藏的年轻圈闭可成为有效的勘探目标。幕式流体流动的主要特征是流体成份和流动过程的不连续性、流体流动过程中温度、压力的快速变化及流体流动的多期性和周期性。流体的时空非均质性、流体流动的瞬态温度响应和运移相态分异及其揭示的多期流体相互作用是幕式成藏的有效识别标志。