Analysis of radial movement of an unconfined leaky aquifer due to well pumping and injection

Radial movement of an unconfined leaky aquifer was studied with respect to hydraulic forces that are induced by well recharge and discharge. New analytic solutions in the velocity and displacement fields were found and applied to describe transient movement in an unconfined leaky aquifer. Linear momentum and mass balance of saturated porous sediments, the Darcy-Gersevanov law, and the analytic solution of hydraulic drawdown for unsteady flow within the unconfined leaky aquifer were introduced to find the new solutions. Analytic results indicate that the nonlinear relation between the initial hydraulic head (h₀) and the well function has an insignificant effect on the aquifer transient movement when the drawdown s<0.02h ₀. When the well function is simplified with different assumptions and pumping conditions, the new solutions correspondingly reduce to cases that are similar to the Hantush-Jacob, Muskat, and Theis transient movement of a confined leaky aquifer. It was found that large leakance is important in slowing radial movement and reducing aquifer deformation. Flow velocity in the aquifer is more responsive to leakance than to cumulative displacement within the aquifer. The zones and boundary with tensile stress can be located using the same approach applied to a confined aquifer for risk assessment of earth fissuring.

---

Résumé Le mouvement radial dans un aquifère semi-perméable libre a été étudié en considérant les forces hydrauliques induites par la recharge et le prélèvement au niveau d’un puits. De nouvelles solutions analytiques des champs de vitesse et de déplacement ont été trouvées et appliquées pour décrire le mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre. Pour trouver les nouvelles solutions, le moment linéaire et le bilan de masse dans les sédiments poreux saturés, la loi de Darcy-Gersevanov, et la solution analytique du rabattement hydraulique pour un écoulement transitoire dans un aquifère semi-perméable libre sont pris en compte. Les résultats analytiques montrent que la relation non-linéaire entre le potentiel hydraulique initial (h₀) et la fonction de puits a un effet insignifiant sur le mouvement transitoire de l’aquifère quand le rabattements s <0.02h₀. Si la fonction de puits est simplifiée en tenant compte de différentes hypothèses et conditions de pompage, les nouvelles solutions se réduisent en conséquence à des cas similaires au mouvement transitoire dans un aquifère semi-perméable captif selon Hantush-Jacob, Muskat, et Theis. Il s’est avéré qu’une drainance élevée est importante pour le ralentissement du mouvement radial et la réduction de la déformation de l’aquifère. La vitesse d’écoulement dans l’aquifère est plus sensible à la drainance qu’au déplacement cumulé dans l’aquifère. Les zones et la frontière présentant des contraintes de traction peuvent être localisées en utilisant la même approche appliquée à un aquifère captif pour l’évaluation des risques de fissuration du sol.

---

Resumen Se ha estudiado el movimiento radial en un acuífero no confinado con fuga en relación a las fuerzas hidráulicas que son inducidas por la descarga y recarga del pozo. Se encontraron nuevas soluciones analíticas en los campos de desplazamiento y velocidad, las cuales se aplicaron para describir el movimiento transitorio en un acuífero no confinado con fuga. Se han introducido cálculos de balance de masa y momentum lineal de los sedimentos porosos saturados, la Ley Darcy-Gersevanov, y la solución analítica de descenso hidráulico para flujo sin régimen permanente dentro del acuífero no confinado con goteo para encontrar las nuevas soluciones. Los resultados analíticos indican que la relación no lineal entre la presión hidráulica inicial (h₀) y la función del pozo tiene efecto insignificante en el movimiento transitorio del acuífero cuando el descenso s < 0.02h₀. Cuando se simplifica la función del pozo en base a diferentes supuestos y condiciones de bombeo se reducen las nuevas soluciones a casos que son similares a el movimiento transitorio Hantush-Jacob, Muskat, y Theis de un acuífero confinado con goteo. Se encontró que las fugas grandes son importantes en la disminución del movimiento radial y en la reducción de la deformación del acuífero. La velocidad de flujo en el acuífero responde más a las fugas que al desplazamiento acumulativo dentro del acuífero. Pueden localizarse zonas y límites con esfuerzos tensionales usando el mismo enfoque aplicado a acuíferos confinados para evaluación de riesgo de generación de fracturas en el terreno.

---

     

山东济宁高硫煤与低硫煤煤层剖面地球化学特征研究

运用电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、离子选择电极（ISE）、显微镜光度计和煤化学等方法,对山东济宁矿区的高硫煤（太原组16号煤层）与低硫煤（山西组3上煤层）剖面的煤岩、煤质和煤地球化学特征进行研究。高硫煤中微量元素在垂向上呈现显著的变化规律：（1）Sr含量从煤层底板到顶板呈增高趋势,而Ba含量则相反;因而Sr/Ba比值从下向上呈逐渐变大趋势（0.04～47.7）;（2）Th/U比值从下向上也呈逐渐变大趋势（0.2～37.1）;（3）As含量在煤层顶板石灰岩（26.1μg/g）、透镜状黄铁矿夹层（14.7～19.3μg/g）中较高;（4）V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等元素在煤层底部和顶部分层中含量较高,而在煤层中部分层中含量较低;（5）Nb、Ta、Zr、Hf、Ga等元素从煤层的底部到顶部呈逐渐降低趋势;（6）煤中稀土元素总量（REE）,除透镜状黄铁矿夹层（第2、4、11分层）外,其它分层（第1、3、5、6、7、8、9、10分层）显示从上往下逐渐增高之规律性。低硫煤中微量元素的分布和垂向变化与高硫煤明显不同：As含量在14个煤分层中都较低（1.03～3.37μg/g）,Sr/Ba比值从下向上变化不大（0.4～2.2）,各个煤分层中稀土元素总量（REE）呈现随灰份含量增高而增高的变化趋势,低硫煤与高硫煤的稀土元素分布模式差别很大。上述研究结果表明济宁矿区高硫煤与低硫煤在地球化学特征上的差别,反映了上石炭统太原组与下二叠统山西组沉积环境和聚煤条件的差别,具有指相意义;太原组16号煤层中富集的硫及有害微量元素,对环境具有潜在危害。     

青藏高原云-辐射-加热效应和南亚夏季风--1985年与1987年对比分析

文中首先利用NCEP NCAR再分析的风场资料 ,分析了南亚夏季风的时空特征 ,选取了有代表性的典型强、弱夏季风年 ,继而利用ISCCP C2、ERBE S4卫星观测资料和NCEP NCAR再分析资料 ,对比分析了强、弱夏季风前期青藏高原地区的云—辐射—加热状况及其在海、陆差异中的作用。分析结果表明 ,南亚夏季风强或弱 ,其前期青藏高原地区的云—辐射—加热效应有明显的差异。在强 (弱 )南亚夏季风的前期 ,青藏高原大部分地区为相对少 (多 )云区 ,其云量变化不仅表明了此区的云—辐射—加热效应的不同 ,更重要的是与此同时出现的海、陆之间云量分布的“跷跷板”现象 ,进一步改变了海、陆之间的热力差异。而且 ,在强南亚夏季风年 ,这种热力差异不但开始得早 ,而且持续时间长、作用范围大 ,从而对南亚夏季风的形成和变化产生重要的影响     

蒙古国东方省海塔盆地塔南凹陷断裂特征及其油气意义

以三维地震资料解释为基础,通过编制相关构造图件揭示了海塔盆地塔南凹陷的断裂构造特征和构造演化过程,分析了构造活动对沉积作用的控制以及对烃源岩发育、圈闭形成和油气运移聚集条件的影响。塔南凹陷白垩纪经历了叠合断陷期(铜钵庙组—南屯组沉积时期）、叠合断拗期(大磨拐河组沉积时期）和反转拗陷期(伊敏组—青元岗组沉积时期）共3期演化,发育伸展和走滑—伸展两套断裂系统。受断裂活动影响,不同时期各次凹的沉降中心发生了明显的分异与迁移。断陷期沉降中心沿断陷边界断层上盘分布,断拗期沉降中心向凹陷中心迁移。断陷期结构样式及主干断裂活动强度控制着沉积相的分布,也影响油气成藏。     

基于双曲线法的分级填筑路堤沉降预测

在软土地基上修筑路堤多采用分级施工的方法。基于传统双曲线沉降预测法基础上,提出一种软土地基上路堤分级施工情况下沉降预测的新模型,该模型考虑了土体变形的非线性特性和固结性质随荷载的变化,将沉降拟合方程中的待定参数在2个不同荷载级中分别确定。利用有较长预压期的前一级实测沉降,确定与土的固结性质有关的参数,待预测沉降荷载级的最终沉降量由该级较短预压期内实测沉降确定。通过工程实例验证了所建议模型的适用性。     

松辽盆地北部泉三、四段储层物性影响因素分析

发育于泉头组三、四段的扶余油层和杨大城子油层是松辽盆地的主力油层之一,该油层低孔特低渗的物性特征制约了扶杨油层的勘探开发.为了研究松辽盆地北部泉三、四段储层物性的影响因素和低渗透储层的成因,本文以12 062组实测孔隙度和渗透率数据为基础,讨论了泉三、四段的物性影响因素.结果表明,总体上影响泉三、四段储层物性的主要因素...     

基于改进NL-Means的医学CT图像降噪

医学CT图像在成像的过程中,不可避免地会引入噪声。图像噪声会降低图像质量,影响临床诊断。因此,医学CT图像降噪在诊疗中起着重要作用。本文首先介绍了经典的NL-Means(非局部均值算法)算法,然后在此基础上改变对降噪起关键作用的加权核函数。实验证明本文算法对医学图像降噪有一定的效果,并且能够更好保留原图像的细节信息。在图像降噪后的峰值信噪比(PSNR)方面,本文算法比NL-Means算法最大可提升2.59 dB。     

渤海湾西岸全新世海面变化

在讨论海面标志点基本定义的基础上,从渤海湾西岸534个原始数据中获得了136个指示高水位、潮间带或低水位的海面变化标志点,并重建了它们的相对海平面时空分布,进而获得了渤海湾西岸全新世相对海平面变化带.约10cal.ka B.P. 时,相对海平面变化带达到-25m,以约6m/1000a(即约6mm/a)的平均速率上升,在6cal.ka B.P. 前后达到现代海面的高度; 6cal.ka B.P. 至今,变化带的高度介于+1m~-2m之间,未发现中全新世相对高海面.再搬运海相贝类和陆相泥炭类样品的 14C 年龄,分别存在约600年和660年的驻留时间.经过驻留时间校正的新海面变化年代学序列,将渤海湾相对海平面达到现代高度的时间点确定为约6cal.ka B.P.,从而与全球海面变化的对比更为准确.渤海湾盆地的长期稳定下沉和沉积自重压实的共同作用,可能抵消了冰川均衡调整(GIA)引起的中全新世数米高的相对高海面.     

盾构机穿越江河浅覆土层最小埋深的研究

盾构机穿越江、海、湖泊等浅覆土层时,由于隧道衬砌所受浮力作用,上部覆土厚度极为重要。针对传统上覆土层厚度计算方法中没有考虑土体自身剪切强度对抗浮作用发挥的问题,提出了一个新的覆土厚度计算方法,并通过算例对所提的计算方法与简化计算方法进行对比分析。说明了新的计算方法比传统计算方法更符合实际。最后,通过有限元数值计算浅覆土层的应力、应变情况,进一步验证了该计算方法的合理性。     

20世纪南极菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱比例变化的同位素混合模型比较分析

稳定同位素比值分析已成功用于示踪动物的食物来源研究,近年来已发展了多个同位素混合模型用于计算混合物中多来源物质的组成比例。本文以过去百年来南极菲尔德斯半岛南极毛皮海豹(Arctocephalus gazella)毛发的C、N同位素数据为基础,运用同位素混合模型中的欧几里得距离法、线性模型和贝叶斯模型进行计算、分析和比较,得到毛皮海豹食谱中南极磷虾(Euphausia superb)、南极电灯鱼(Electrona antarctica)和尼氏裸灯鱼(Gymnoscopelus nicholsi)所占比例随时间的变化趋势。各模型计算得出的结果可分为两组,分别是欧几里得距离法公式(1)和(2)的结果,表现为近百年来毛皮海豹食谱中Euphausia superb比例与其毛发稳定N同位素比值呈同步上升的趋势;第二组为欧几里得距离法公式(3)、线性模型和贝叶斯模型的结果,Euphausia superb比例与毛皮海豹毛稳定N同位素比值呈反相关关系。综合对比研究区域气候、海冰环境变化背景和已有的南极磷虾种群密度调查资料分析,第二组模型结果与实际情况较为相符,可用于讨论食物比例的时间变化趋势。近百年来,菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱中Euphausia superb的比例显著下降,很可能是由于区域气候快速变暖和海冰的消退造成的。本文的计算结果指示西南极半岛气候变暖已显著影响到区域海洋食物链变化。