神木县马镇渗流井抽水试验分析

为获得渗流井优化设计的理论基础,寻求技术经济合理的渗流井取水方案,以神木县马镇S3号渗流井为例,设计了5个落程的定流量抽水试验。结果表明,抽水试验初期,涌水量较小,涌水量主要来自于渗流井及其所在含水层,河流渗漏补给水量较少,水位能在较短的时间内达到稳定状态,而随着抽水量的增大,渗流井及其所在含水层出水量逐渐减少,河流渗漏补给量逐渐增加,水位达到稳定状态所需的时间逐渐变长;涌水量-降深曲线符合传统抽水试验结论,涌水量可达19 267.2 m~3/d。     

渗流井辐射管-含水层间水量交换数值模拟研究

渗流井取水工程因其高产、高效、低耗、供水成本相对较低等优点被广泛运用,但目前的渗流井取水工程对取水量关注较多,对辐射管-含水层间水量交换系数缺乏研究。为此,通过大型砂槽物理模拟试验,设计不同辐射管仰角、不同辐射管长度、不同渗漏补给能力河流及不同竖井降深共101种试验方案,分析渗流井取水效果的影响因素。对辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式进行推导,并利用MODFLOW软件建立数值模型,对部分试验方案进行模拟,并将C1值计算公式应用于模型中,利用试验数据对模型识别验证,并对辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式进行验证。最终,确定出辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式。     

渗流井取水方式地下水允许开采量计算

文章在分析渗流井井流特征的基础上,通过引入等效渗透系数,构建渗流井取水的"渗流—管流"耦合模型,建立了渗流井取水的数学模型,提出了渗流井取水计算模型。以陕西省悖牛川水源地为例,通过水文地质条件的分析,提出悖牛川陕西段河谷区地下水渗流井的开采方式。结合具体的水文地质结构及有关参数,采用地下水流三维有限差分法计算了各渗流井的出水量及其组成。在考虑河流持续断流45d的情况下,计算了断流条件下渗流井出水量的衰减过程,在此基础上,确定了悖牛川陕西段河谷区地下水渗流井开采方式新增允许开采量。     

悬挂式止水帷幕深基坑减压降水的简化计算方法

采用悬挂式止水帷幕结合坑内减压降水的墙-井系统可有效减小坑内降水量或坑外水头降深。将基坑按面积相等等效为井壁进水的大直径承压水非完整井,幵令流入井内的水量等于止水帷幕内坑底承压水含水层内的竖直向渗流量,以此建立坑内减压抽水量与坑外承压水头降深的关系式。该理论公式计算结果在止水帷幕插入比大于0.6且基坑半径与承压含水层厚度之比小于2.0时与有限元计算结果比较接近。因未考虑渗流方向变化时的水头损失,数值计算结果和工程案例实测数据均表明理论公式计算结果偏大。利用参数分析研究承压含水层渗透系数各向异性、基坑平面面积、止水帷幕插入长度等因素对减压降水的影响规律。坑内减压抽水量或坑外水头降深与墙-井系统三维渗流场有关,渗流场越接近竖向渗流,坑外水头降深越小,水位接近初始状态。相比数值分析,理论公式简便直观,可用于减压降水的初步分析。     

承压含水层中非完整井附近“非达西-达西”两区渗流模型近似解析解

抽水井附近由于流速过快往往发生非达西流,而远离抽水井随着流速下降又变为达西流.为了描述这些特征,建立了承压含水层中非完整井附近“非达西-达西”两区渗流模型,即距离抽水井较近的区域由于流速较快假设发生非达西渗流,并利用Izbash公式刻画,而距离抽水井较远由于流速较慢假设仍然满足达西定律,含水层中垂向流速较小也利用达西定律描述.通过线性化近似方法结合Laplace变换和有限Fourier余弦变换对模型进行了求解,分析探讨了该两区模型下水位降深曲线特征.结果表明:抽水初期,非达西渗流区域水位降深与全非达西渗流模型结果吻合,而抽水后期两区模型非达西渗流区域的水位降深与全达西模型水位降深基本一致,但大于全非达西渗流模型的水位降深;抽水初期,两区模型中达西渗流区域的水位降深比全达西渗流模型结果大,但比全非达西渗流模型结果小;对不同时间的水位降深随井距变化曲线分析发现非达西渗流区域水位降深随Izbash公式中的幂指数n增大而减小,而在达西渗流区域水位降深基本不受n值的影响.研究成果对非完整井抽水试验参数反演具有重要理论意义.      

关于用稳定流抽水降落曲线q—s关系建立求解水文地质参数(Rs、K、R)新模型的探讨

本文以q/s曲线长度A和单位涌水量q、水位降深s之间关系,用达西渗透公式诱导和假设建立了求地下水向井q/s曲线及q/s曲线段间渗流速度公式,并用q/s曲线段间渗流速度Rs求得含水层渗透系数K,又用渗透系数K建立了反求影响半径R的假设公式。所建立的公式只适用于稳定流抽水试验中计算含水层的K和R的水文地质参数。     

浅述砂卵石含水层的辐射井

砂卵石含水层的辐射井成井技术较复杂,施工条件高,难度大,而打成的辐射井比一般含水层的辐射井出水量多,调控浅层地下水时,地下水位降深大,稳定的快,单井效益高。1 砂卵石含水层的辐射井成井技术 砂卵石含水层的辐射井主要由竖井和集水管两部分组成。1.1 竖井的成井技术 竖井是辐射井的主体部分,采用反循环回转式钻井成孔,漂浮下管法成井。这种方法较沉井法投资少、速度快。竖井井壁是由不透水的钢筋混凝土构成,井座外径一般为2.8m,内径为2.5m,井筒的外径一般为1.86m,内径为1.60m。用反循环钻机成孔,然后将事先预制好的井座、井管一节接一节吊装到井孔中,漂浮下管,直到井座下到预定深度为止,并确保井筒直立。井筒接头采用“三油两毡”封闭接口,最后在井筒周围均匀回填好土。这种建造大口径竖井的方法,既简便,又稳妥。钻竖井时锥形钻头要有足够的重量,方能破碎土层。钻头刮刀的角度要合理,泥浆泵量与钻孔成比例,才能取得好的钻井效果。     

无限承压含水层中主孔涌水多孔观测定降深井流试验水文地质参数计算

利用自溢井(孔) 做放水试验确定含水层水文地质参数, 是简便而经济的确定含水层水文地质参数的试验方法.涌水试验基本上属于定降深井流试验.在无限承压含水层中进行涌水试验, 使涌水孔(井) 降深s_w保持不变, 涌水量随时间的延续而减少, 除涌水孔(井) 本身以外, 含水层中任意点的水头H随时间的延续而降低.在单孔(井) 定降深井流试验利用涌水孔1/Q-lg t直线图解法计算水文地质参数的基础上, 建立一孔(主孔) 涌水多孔观测水位降低的直线图解法, 即s/Q-lg t直线图解法.      

河流附近非水平初始面潜水渗流分析

考虑初始面非水平条件,建立河流边界控制下的半无限含水层渗流模型,提出非水平初始面及其相关参数（a、t_N）的简易计算方法,并探讨模型的适用条件。分析表明,该法适用于观测数据较少、地下水水位变幅相对于潜水含水层厚度较小、且观测孔距河岸较近条件下河流附近潜水含水层渗流计算。结合实例,采用查表法和配线法求解模型。计算结果表明:参数a和t_N的计算值不同,水位计算误差在0.02 m以内,较原公式精度有明显提高。新模型为初始面非水平条件下的潜水渗流计算提供一种简易方法。     

冲洪积平原渗流和管流耦合的辐射井结构

利用新疆阿克苏台兰河流域冲洪积平原区非稳定流抽水试验资料,以辐射井为研究对象,结合辐射管内的水头损失及流态,建立粗颗粒潜水含水层渗流和水平管流耦合的地下水流数值模型。利用数值模型,分析在粗颗粒含水层中辐射管不同根数、不同长度、等效渗透系数、辐射井的井径以及不同含水层的渗透系数、不同降深对辐射井出水量的影响,并且根据各参数的相互关系,提出冲洪积平原辐射井的出水量的经验公式。为优化设计辐射井结构及辐射井布置提供依据,对台兰河地下水库的建设及后期运行管理提供了技术支撑。     

地下水位变化对透—阻型岩溶塌陷影响的分析

文章从一维地下水运动和渗透力学的角度,分析比较潜水位上升与承压水位下降对岩溶地区透—阻型盖层中阻水层渗透稳定性的影响,重点讨论了承压水位下降速度(降速)与下降深度（降深）对阻水层中渗透坡降的影响,结果表明:地下水位变化（潜水位上升或承压水位下降）产生的非稳定渗流不利于岩溶洞穴开口上方阻水层的稳定,承压水位的下降对岩溶开口附近处阻水层中渗透力的影响远大于潜水位的变化;在承压层水位最大降深确定的条件下,承压水位下降速度愈快,岩溶开口附近处阻水层中向下渗透力愈大。因此,在覆盖型岩溶地区抽取地下水时,为了减缓或避免覆盖型塌陷的发生,应同时控制好最大降深和最大开采速度。      

Pumping-induced Well Hydraulics and Groundwater Budget in a Leaky Aquifer System with Vertical Heterogeneity in Aquitard Hydraulic Properties

In groundwater hydrology, aquitard heterogeneity is often less considered compared to aquifers, despite its significant impact on groundwater hydraulics and groundwater resources evaluation. A semi-analytical solution is derived for pumping-induced well hydraulics and groundwater budget with consideration of vertical heterogeneity in aquitard hydraulic conductivity (K) and specific storage (Ss). The proposed new solution is innovative in its partitioning of the aquitard into multiple homogeneous sub-layers to enable consideration of various forms of vertically heterogeneous K or Ss. Two scenarios of analytical investigations are explored: one is the presence of aquitard interlayers with distinct K or Ss values, a common field-scale occurrence; another is an exponentially depth-decaying aquitard Ss, a regional-scale phenomenon supported by statistical analysis. Analytical investigations reveal that a low-K interlayer can significantly increase aquifer drawdown and enhance aquifer/aquitard depletion; a high-Ss interlayer can noticeably reduce aquifer drawdown and increase aquitard depletion. Locations of low-K or high-Ss interlayers also significantly impact well hydraulics and groundwater budget. In the context of an exponentially depth-decaying aquitard Ss, a larger decay exponent can enhance aquifer drawdown. When using current models with a vertically homogeneous aquitard, half the sum of the geometric and harmonic means of exponentially depth-decaying aquitard Ss should be used to calculate aquitard depletion and unconfined aquifer leakage.     

基于FEFLOW的地下水热源渗流温度研究

为研究地下水"热"源对于渗流场的影响,选取某水库水源地辐射取水区及部分扩张区为研究范围,使用地下水通用软件FEFLOW对单一地下水热源作用下的Y型河道的渗流场和温度场进行研究,得出地下水热源对渗流场和温度场的影响规律,结果显示:地下水位受水源的影响,在不同位置水位不同,含水层内随着到水源点距离的增加,水位逐渐降低,到达某个位置时会保持稳定不变;靠近地表的地下水温会随着到水源点距离的增加逐渐降低,在垂向上,含水层内地下水温随着高程的降低逐渐降低,而在库水区,受库水的影响垂向水温变化规律则刚好相反,研究结论可为实际工程提供理论指导。     

Vertical movement of water in a High Plains Aquifer induced by a pumping well

Field observation and numerical simulations were carried out to evaluate the hydraulic relationship between the shallow and deep aquifer of a High Plains Aquifer system, in which shallow and deep aquifers are separated by an aquitard. Pumping from the lower aquifer resulted in a small drawdown in the upper aquifer and a larger drawdown in the aquitard; pumping from the shallow aquifer caused a small drawdown in the aquitard and the deep aquifer. Analysis of pumping test data gives the values of the hydraulic conductivity of the aquitard and the deep aquifer. Long-term observation of groundwater levels in the shallow and deep aquifers showed that a strong downward hydraulic gradient was maintained during an irrigation season. Numerical simulations were used to calculate the induced leakage of water from the shallow to the deep aquifer. Water budget analyses suggested that after pumping continues for a couple of days, the leakage from the overlying layers begins to supply the majority of the withdrawal from the deep aquifer. However, the induced leakage from the upper shallow aquifer can travel only a few meters into the aquitard, and it can not reach the lower aquifer during a 90 day pumping period. The major portion of the induced leakage occurred during the pumping period, but a small leakage can continue as a residual effect after the pumping period. The vertical hydraulic conductivity of the aquitard plays a major role in partitioning the ratio of the induced leakage for the pumping and after-pumping periods.     

第二松花江干流傍河开采潜力评价

在第二松花江傍河开采适宜性评价的基础上,根据研究区的地质和水文地质条件,建立了水文地质概念模型及相应的数学模型,建立了基于Visual MODFlow的地下水流数值模型;以地下水水位降深不大于含水砂层厚度的1/3为准则,通过使预测流场与允许降深条件下的流场尽量接近,给出了第二松花江干流傍河开采条件下的地下水允许开采量。结果表明:现状年条件下区域地下水资源开采强度较小,而傍河开采条件下各适宜区地下水开采潜力巨大,在多年平均降水保证率条件下,地下水允许开采量可达140×104 m3/d;适度规模傍河开采可引起地表水与地下水转化关系的变化,但不会对河流生态功能产生不利影响。     

大清河流域平原区地下水人工补给潜力与补给方式分析

为了有效提升大清河流域平原区地下水水位,亟需在此区域开展地下水人工补给工程,并确定合理的建设位置及有效的补给方式。首先基于研究区可利用补给水源、地下水位、地表高程、地表坡度及与河道距离5个指标的分布特征,构建地下水补给潜力评价体系,采用ArcGIS空间分析功能对研究区进行了地下水人工补给潜力区划;然后在此评价体系基础上,在典型人工补给高潜力区进一步开展系列野外现场试验,探讨适宜可行的地下水人工补给方式。结果表明：研究区西北部及南部河道附近区域开展人工补给工程潜力较高,而中部、北部及西南部远离河道的区域潜力较低。高潜力区——白沟引河地段包气带及含水层渗透性良好,整体渗透系数均在5 m/d左右或更高,适宜地表补给,但河床渗透性较差,渗透系数基本在0.01~0.09 m/d间,若通过河道补给需配合清淤等措施。其中,在上游及中游沿岸适宜将河道水通过生态水渠引至修建的地表入渗池或借助天然渗坑内入渗补给,在中下游沿岸区域适宜将补给水进行严格的水处理后采用井灌方式补给,在白沟引河中下游河道适宜修建拦水坝,利用河道进行入渗补给。     

Flash flood mitigation as a positive consequence of anthropogenic forcing on the groundwater resource in a karst catchment

The Mediterranean coastal region is prone to high-intensity rainfall events that are frequently associated with devastating flash floods. This paper discusses the role of a karst aquifer system in the flash floods of a Mediterranean river, the Lez river. Most of the Lez river watershed is located on karst terrains where interactions between surface water and groundwater take place. During extreme rainfall events, the presence of fractures and well-developed karst features in carbonate terrains enhances the infiltration processes and involves the concentration of the recharge into highly organized and permeable flow paths. The groundwater, therefore, quickly moves towards the natural outlets of the karst system. The influence of the Lez karst aquifer system on the associated river floods dynamics is analysed while considering the spatially distributed rainfall, as well as the time series of the groundwater level within the aquifer and of the Lez river discharge measured at various gauging stations. Special attention is given to the relative importance of the surface and underground processes involved in flash flood genesis. It is shown that the karst groundwater contributes to flash floods under certain conditions, while high-rate pumping within the karst aquifer, which generates significant drawdown, may mitigate flash floods under other conditions.     

某地下工程区域渗流场特征及结构渗漏水来源分析

某大型地下工程结构完工后出现普遍渗水现象,严重影响其使用功能,并造成了不良社会后果。通过建立区域三维渗流分析模型,结合现场结构渗漏水特征,研究了该工程的区域渗流场特征和结构渗漏水的主要来源。结果表明:①模型计算结果与工程现场实测数据基本吻合,为该地区地下工程建设中的渗流场分布问题提供一种分析方法。②工程区域内浅表层地下水主要接受大气降雨的补给,丰季时河流水位上涨,对浅表层地下水有一定反补,市政雨污管网的渗漏也是不容忽视的补给来源。③区内西溪河洪峰水位270.2m,北湖地表水体水位270.5m,工程主体的抗浮水位以270.20~270.50m考虑为宜。④根据地下结构病害特征和所在位置,提出相应的病害整治建议,整治效果良好,可在类似工程应用。     

应力历史对弱透水层参数影响试验研究

弱透水层储存的地下水是地下水资源的重要组成部分,弱透水层水文地质参数对地下水资源管理与评价以及地面沉降等具有重要意义。通过室内试验对定降深条件下弱透水层水流运移规律进行了研究,并探讨了弱透水层释水过程中的变形规律和释水规律。试验结果表明,在相邻含水层定降深条件下,弱透水层固结变形滞后于相邻含水层的降深变化,且变形速度逐渐变小并趋于零。基于室内试验,利用配线法求得弱透水层不同应力状态下的水文地质参数,对比分析,大变形和小变形试验中土层的渗透系数变化不大,但贮水率明显变小,土层的固结系数变大。因此,土层的应力历史对土层的渗透系数影响不大,而对贮水率有较大的影响。