承压含水层非完整反滤回灌井的稳定流计算

反滤回灌井是地下水库中一种有效的回灌设施,它由回灌井和井口反滤层组成。非完整反滤回灌井井流运动由砂反滤层的竖向流和非完整回灌井井流组合而成。文中提出了承压含水层非完整反滤回灌井稳定流的计算方法,分析了反滤层、井损和回灌堵塞等因素对回灌量的影响,并结合实例证明了反滤回灌井回灌量大大低于普通回灌井的回灌量。     

东营市中心城区地热田地热回灌可行性分析

利用东营市中心城区鲁班公寓的地热生产井,对新近纪馆陶组和古近纪东营组热储层进行了自然压力条件下的异层和同层回灌试验。结果表明,回灌量与水头升高呈正相关关系,单位回灌量与水头升高呈负相关关系,馆陶组东热2井回灌能力为东营组东热。井的3倍左右。通过对该地热田热储地质条件、回灌能力及地热水开采潜力的分析,认为目前条件下东营城区还不适宜全面推行地热回灌。     

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

地下水库反滤回灌井渗流移位规律数值模拟分析探究

以地下水库反滤回灌井为研究对象,利用ADINA水工数理计算系统,以有限元数理模拟计算的方式,对地下水库反滤回灌井渗流移位规律开展专题计算分析,结果可知:在回灌过程中,地下水含水层系统中,水位与回灌量呈显著线性关系。在抽水井附近区域,地面降沉最为显著,表现出明显的曲线分布状态。通过采用在抽水井附近搭建回灌井,可避免地下水头持续降低,形成平衡渗流场,控制地面沉降影响范围。该计算分析形式和规律揭示成果可为同类水工计算和工程应用提供研究和技术参考。     

深基坑工程回灌管井设计若干问题探讨

针对深基坑工程回灌管井设计中的一些问题进行了探讨,根据不同回灌目的,将基坑工程地下水回灌分为基于环境控制和基于水资源保护这两类不同控制要求的地下水回灌,同时阐述了这两种不同回灌模式下的控制原则、定水头回灌与定流量回灌模式的选取原则、极限回灌压力及设计最大回灌压力的计算、最大安全回灌水头和最大可回灌量的确定方法以及回灌井开启时间的设定等回灌管井设计问题。     

振荡试验确定倾斜承压含水层水文地质参数

为评价振荡试验在获取倾斜承压含水层水文地质参数过程中含水层倾角对计算结果的影响,基于Kipp模型推导了考虑承压含水层倾角的振荡试验解析解模型。倾斜承压含水层量纲一贮水系数和量纲一导水系数不变条件下,测试井-含水层系统的量纲一阻尼系数随着倾角的增加而增加。修正模型计算的量纲一阻尼系数与Kipp模型计算的量纲一阻尼系数偏差10%以上时,必须考虑倾角的影响并且承压含水层倾角对水头响应曲线造成影响临界角度约为34°。修正模型和Kipp模型对现场振荡试验水头响应曲线分析结果的差异表明,忽略含水层倾角会对倾斜承压含水层导水系数和贮水系数的计算结果产生较大误差。     

热屏障井对地下水源热泵换热影响模拟

对于场地受限的地下水源热泵项目,随着系统运行时间的增加易引发热贯通现象进而降低机组运行效率。地下水源热泵设计中,在抽灌水井连线间布设热屏障井可改变地下水流场,降低热量在抽灌井间的运移速度,有利于延长热贯通发生时间并缓解热贯通程度。通过构建地下水换热模型,模拟计算夏季制冷工况条件下36组热泵运行场景,分析了热屏障井的位置,过滤管长度及回灌量对热贯通和含水层温度场的影响规律。结果表明:热屏障井回灌量的增加有利于提升热屏障效果,但提升幅度随回灌量的增加逐渐减弱;最大水位降深值随着热屏障井回灌量的增加呈线性增长;增加热屏障井滤管长度可提升热屏障效果,提升效果随屏障井回灌量的增加逐渐增强。通过模型多周期、长时间模拟计算发现,热屏障井的运行可促使回灌的冷热量集中在回灌井一侧,对于采用冬夏季抽灌井交换运行模式的热泵系统,可充分利用含水层储能,提升机组运行效率。     

地下水回灌技术在浅层承压含水层中的实践与探讨

上海地区承压含水层埋深较深,深基坑围护的止水帷幕难以深入到承压含水层底板进行地下水水平向的完全阻隔,减压降水过程势必对周边环境产生一定影响。以上海盛大国际金融中心深基坑回灌试验为依据,表明人工回灌地下水对控制承压水位具有一定效果,并运用数值方法模拟了不同回灌条件下坑外承压水位的变化。     

郑汴新区中细砂含水层水源热泵井回灌新技术

在郑汴新区中细砂含水层中,通过新、旧回灌技术的现场试验对比研究发现,新回灌技术在成井时间、回灌量等方面大大优于旧(传统)回灌技术;单位回灌量、抽灌比大为提高,回灌稳定时间大为缩短,并对其原因进行了分析探讨.依据多落程(升程)的抽水、回灌现场试验,建立了回灌量与水位、井距关系方程.依据本研究成果,在郑汴新区一带地下水源热泵系统可实现一抽一灌的地下水换热模式,换热系统(室外)费用节约率可达50％,基本上解决了中细砂含水层回灌困难的老问题.     

上海市承压含水层系统应力-应变特征及地面沉降防治对策

1990年以来，上海市地下水开采与人工回灌格局发生了较大的变化。承压含水层地下水位变化与压缩变形均表现为新的特点与发展趋势。通过对上海中心城区含水层系统的应力一应变特点分析，总结了承压含水层随地下水位下降所表现出的弹性一弹塑性一塑性变形的演化规律。上海中心城区第Ⅱ、Ⅲ承压含水层总体上处于地下水开采与人工回灌的平衡状态，表现为弹性变形；而第Ⅳ、Ⅴ承压含水层由于地下水位目前已严重低于其“临界水位”，表现为持续压缩的塑性变形。目前，第Ⅳ承压含水层对中心城区地面沉降贡献率已达到了49．3％，西部华漕地区第Ⅴ承压含水层变形的贡献率为46．7％。针对各承压含水层不同的变形特点，提出了地下水资源管理与地面沉降防治对策。     

上海市地下水超采现状及防范措施

本文通过对上海市各承压含水层采灌现状的分析,进行了地下水可开采量的预测。针对上海市因过量抽取地下水,造成大范围的地下水水位降落漏斗,并导致地面沉降等环境地质问题,提出了做好人工回灌、调减限制地下水开采量等防治措施。     

反滤回灌井的结构设计理论和方法

反滤回灌井是地下水库中一种有效的回灌设施,它由回灌井和回灌池组成,回灌池位于井口、具有反滤功能。介绍了反滤回灌井单井回灌量的计算方法,提出反滤回灌井结构设计的原则和方法。回灌池反滤结构应有两层,上部反滤层应能过滤回灌水中的杂质,选择较细的砂粒;下部反滤层应能防止上层反滤料通过井盖的孔口落入井内,选择较粗的砾类。从过流能力和水流流态的角度。对回灌池的外型进行了优化,探讨了回灌池池口和池底横截面面积的比例,提出应选择抛物线型竖向剖面,同时介绍了回灌池防淤和抗冲设计的方法。     

复杂周边条件下异形基坑承压水抽水试验研究

以上海自然博物馆深大异形基坑为背景,为了保护周边环境,针对日益突出的承压水问题,降压前进行了承压水抽水试验。试验结果表明,当地下连续墙插入承压含水层的深度小于承压含水层厚度的1/3时,可以忽略地下连续墙的阻隔效果;用水头恢复比 表征抽水试验结束后的水位恢复情况,发现停抽10 min 可达到10%,水位稳定时 只能达到94.5%;单井抽水能够达到的降压效果是有限的,与降压前的承压水头埋深无关;群井的降压效果随着抽水井数量的增大而增大,但是随着承压水头埋深的加大,增加相同数量的降压井产生的效率降低。     

成都平原地下水库调蓄作用初探

本文通过对成都平原两个回灌试验资料的整理,概略确定了平原上部含水层注水时水位变动带的储水度及沉井在3m水头条件下稳定注水量的平均值等参数;并以上述参数为基础,以郝江堰来水东调川中后平原地下水均衡及蓄洪削峰为问题,探讨了成都平原地下水库的调蓄作用。     

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。     

承压层快速减压与回灌应用于隧道抢险的理论与设计

我国软土地区承压层中盾构隧道频发的涌水涌砂事故带来了巨大的经济损失和不良影响,传统的注浆抢险等措施由于承压层水压力较高难以快速生效。根据渗漏灾害发生时的沉降时程曲线提出灾害发展阶段,基于经过现场试验验证的6～8h快速成井技术,提出在盾构隧道渗漏灾害缓慢发展期对承压层进行快速减压与回灌的抢险方案,利用考虑井内水位的降水计算理论分析该技术应用于隧道抢险的可行性。分析结果表明,承压层快速减压与回灌可在短时间内将渗漏点处水位大幅降低,同时对周边水位进行控制;抢险时间要求越短,所需抽灌水量越大;当抽水井和回灌井距渗漏点距离比值不变时,距离值越小,所需抽灌水量越小;以减压中心为圆心环形布置回灌井可以有效保护周边建构筑物。最后提出承压层减压抢险的设计步骤和布井原则。     

浅层地下水人工回灌应用于上海市工程性地面沉降防治的试验研究

上海地面沉降主要由过量开采地下水资源和大规模工程建设等因素共同影响,工程性地面沉降引起的地面沉降漏斗严重影响了周边地区生命线工程的建设及运营安全。通过开展试验研究,将深部承压含水层中应用成熟的地下水人工回灌技术引入浅部含水层中,但由于浅部含水层砂层结构及水动力条件与深部含水层差异较大,回灌工艺及方法也存在差异。本次试验工作中,改进了地下水人工回灌工艺流程,并通过同步地面形变监测分析了浅层地下水人工回灌对控制地面沉降的作用效果。结合上海地区实际地层特征以及各种回灌工艺的实际效果,评价了浅层地下水人工回灌技术在防治工程型地面沉降中推广应用的可行性及适用性。     

MODFLOW中两种模拟混合井流问题方法的耦合

对于无(弱)水力联系的多含水层,混合井改变了含水层的结构,通过井筒将无(弱)水力联系的含水层联通。对于大区域井流问题数值模拟,MODFLOW中显式流量分配法和"High Kv in Wellblock"法的假设条件都很难得到满足,将两者耦合起来拓展其适用范围。采用质量守恒定理和Darcy定律计算井网格的平均等效渗透系数,结合显式流量分配法模拟混合井流问题。最后,通过两个典型算例来验证该方法的合理性,其中一个算例是非完整井穿透相邻的两个含水层,另一个算例是完整井穿透两个含水层,且中间有隔水层。将耦合法的计算结果与显式流量分配法对比,结果表明:只有在第一个例子中当水流达到稳定时,两种方法的计算结果几乎相同,且井网格的水头差很小;而其它情况两者的差别很明显,且采用流量分配法计算井网格的水头差大于耦合法计算井网格的水头差。根据Neville等的相关结论可知采用耦合法对于文中的两个例子都比较合理。     

天津地区新近系地热回灌井不同完井工艺应用效果对比

针对新近系地层国内外普遍存在回灌效率低的问题,通过对滤水管和射孔两种不同完井工艺对回灌效果的影响入手,开展两种完井工艺地热回灌的试验研究。研究表明,在地层沉积环境和地层参数相同的情况下,射孔完井工艺回灌量大,回灌持续性好,不易产生堵塞,比滤水管完井工艺效果显著,对提高新近系地热回灌井的回灌效率具有明显的促进作用。