西安地铁穿越地裂缝的抽水试验研究

查清地裂缝水文地质情况可以为西安地铁设计和施工提供科学依据。根据西安地铁勘察工作需要,2008年7月～9月选择地裂缝穿过的西安市劳动路小学院内场地首次尝试进行跨地裂缝水文地质专项现场试验。试验内容包括试坑渗水试验、钻孔注水和抽水试验,并以1号抽水井的稳定流抽水试验为典型,研究地裂缝对地下水渗流的影响。采用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式、带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式以及潜水完整井水位恢复速度计算公式等3个渗透系数计算方法,得到了地表浅层土体沿地裂缝走向和垂直于地裂缝走向的渗透系数,分析了渗透系数的差异性;最后利用MADIS有限元软件模拟场地内建筑物对地基土施加应力,探讨了建筑物对场地土体的影响。结果表明:利用上述3个公式计算,都得到沿地裂缝方向土体的渗透系数比垂直地裂缝方向的土体稍大;在同一落程中,利用潜水完整井水位恢复速度公式计算得到的渗透系数最大,利用带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数次之,利用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数最小,这主要是由井损造成的;建筑物对场地土体的影响主要集中在素填土层、黄土层和古土壤层,粉质黏土层以下影响则逐渐减弱,影响深度在18m左右;由于建筑物长期对地裂缝上盘土体施加荷载,附加应力作用使地基土固结压密,导致地裂缝上盘土体的渗透系数较下盘小。     

单孔稳定抽水试验水位恢复资料确定含水层参数

将抽水试验水位恢复过程看成是抽水和等量注水两个相反过程的叠加，并根据势函数叠加原理，从理论上导出了利用单孔稳定抽水试验水位恢复资料求解含水层参数的新公式，包括导水系数（Ｔ）、渗透系数（Ｋ）、贮水系数（Ｓ）及重力给水系数（ｕ）等。同时还导出了相对于某一稳定降深下影响半径的计算公式。该方法充分利用了单孔抽水试验的恢复资料。通过对几个实例进行验算，并与经验法计算结果作了比较，效果很好。     

超采深层地下水后地下水位下降规律的探讨

分析了非稳定流抽水中弱透水层的释水过程和规律,阐明了由于弱透水层释水特性的响,大量开采深层地下水后,地下水位迅速下降的内在规律,并进行了实例计算.分析和计算表明,地水位的下降规律已偏离非稳定流抽水理论.     

补给边界群孔放水试验的含水层参数计算

针对稳定流"大井"法或者直接利用Theis公式求解含水层水文地质参数时,未考虑边界条件、放水孔流量变化及放水孔间相互影响的情况,在Theis公式和阶梯流量理论的基础上,根据叠加原理和镜像原理,提出了补给边界条件下群孔阶梯流量放水试验的承压含水层渗透系数计算公式,并在桃园煤矿北八采区放水试验中进行了应用.利用所提公式计算的太原组灰岩含水层渗透系数平均值为1.68m/d,并用所求渗透系数对各观测孔的水位稳定降深进行了计算.结果表明:各观测孔水位降深计算值与实测值基本一致,误差率在0.07%~1.50%之间,验证了公式的可行性.     

利用含水层间水位差进行流量测井

利用含水层间水位差进行流量测井,评价含水层是水文地质勘探的新方法。在目前的水文地质勘探过程中,对含水层的评价,主要依靠在野外对钻孔揭露的含水层分层逐次地进行机械抽水。取得各含水层涌水量与水位降深资料,从而计算各含水层的渗透系数,参与矿井涌水量的预算,以了解含水层对矿井的影响程度。含水层的分层逐次抽水工作,其设备笨重,施工困难,耗费成本高,不能适应野外地质勘探的要求。如沉积     

河渠影响下地下水非稳定流计算(双层结构含水层情况)

为了验证公式的正确性,在电网络模拟机上进行了模拟试验,并与理论计算结果进行了对比,二者甚相一致,表明公式是可用的。根据双层结构含水层水位、流量计算公式,文中提出了利用河渠水位及附近地下水动态资料确定水文地质参数的方法和步骤,以及河渠水位呈阶梯状或折线变化时地下水非稳定流计算方法。     

干扰图解法

利用一口井的非稳定流抽水试验资料和一布井图式,根据干扰抽水理论,结合农田灌溉的要求,本文提出了一种确定井距的干扰图解法.     

浅层“二元结构”非完整井非稳定流下水文地质参数确定

本文针对“二元结构”含水层研究了在定流量抽水下非完整井非稳定流情况下的计算方法。推导出“二元结构”非完整井非稳定流计算的基本公式,并求得了抽水初期和抽水后期的近似解。为便于在生产上应用,并根据公式编制了初期(A组)和后期(B组)计算表,提出了“二元结构”水文地质参数的确定方法和计算实例。     

对专门水文地质孔抽水试验的阻力系数和渗透系数计算的探讨

抽水试验对含矿含水层渗透系数K值的获取对矿床地浸水文地质条件评价起着十分重要的作用,渗透系数K值亦是关健的参数.对求解单孔抽水试验Q-S多项式、阻力系数、提高K值计算精度进行了阻力修正方法、模式的探讨,并与以前多孔抽水试验资料中的K值作了比较、校准.     

许昌市建安区北部采空区三维地下水流数值模拟

近年来,许昌市建安区北部采空区出现了严重的地面塌陷、地下水水位下降、地裂缝等环境地质问题,严重影响了当地居民的生命财产安全,迫切需要对该地区地下水动态变化特征进行研究。在分析研究区大量工程地质及水文地质资料的基础上,运用Modflow软件,建立了建安区北部采空区地下水三维非稳定流数值模型,模型采用2015—2018年的水位数据进行了参数识别验证与水位拟合。结果显示:2015—2018年的地下水水位变幅较小,平均变幅为0.5 m,研究区东部雷庄地下水水位降落漏斗区与西张地下水水位降落漏斗区水位有0.2～0.5 m的下降,武庄矿区周围区域地下水水位升幅在0.5 m左右。为了掌握研究区在矿井继续抽水(抽水量不变)情况下地下水流场的动态演化过程,对2018年9月—2021年9月期间研究区的地下水流进行了预测。预测结果显示:该时段地下水水位缓慢上升,水位升幅为0.5～1.5 m,研究区地下水的开采与补给趋于均衡。该研究成果对矿区的持续开采及当地地下水的合理利用具有重要意义。     

简易流量测井法在红四井田中的应用

流量测井法是目前确定含水层位置、厚度、层数及分层流量和渗透性能最有效的方法.以银川市红墩子矿区红四井田S1801号钻孔为例,利用简易流量测井法确定了该钻孔的两个含水层深度和厚度,并采用承压稳定流计算公式求取了水文地质参数,该成果与抽水实验结果较为吻合,为矿区建井设计提供了依据.     

循环单井在不同水文地质条件下的运行特性

为研究含水层水文地质条件对循环单井的影响,通过大量算例模拟分析了循环单井在不同水文地质参数下的运行特性.结果表明:水平渗透系数较大的含水层提高了原水交换比,减轻了抽水温度的变化;对于渗透性能较好的含水层,含水层滞止导热系数对循环单井的影响不大,而对于渗透性能较差的含水层,抽水温度随着含水层滞止导热系数的增大而迅速提高....     

回灌技术在基坑工程中的应用研究

研究了潜水抽-注水井(群)耦合作用下浸润线的求解方法,利用势流理论和镜像原理,在假定含水层水平、土层渗透系数各向同性的条件下,推导了完整抽-注水井(群)耦合作用时浸润线的计算公式及非完整抽-注水井(群)耦合作用时浸润线的计算公式,还对潜水单个非完整抽水井及非完整抽-注水井(群)耦合作用时的解析解和数值解作了比较,结果表明两者吻合得较好.同时还给出了该理论用于回灌技术中求解抽水量和注水量的方法,对工程设计有实用价值.     

水文地质参数对单井回灌地下水源热泵抽水井温度场影响

采灌区温度差的变化将直接影响到热泵机组的工作效率和工程的持续利用寿命,而采能条件下水文地质参数是温度场演化的重要影响因素.应用FlowHeat有限差分模拟软件,对水文地质参数对承压含水层温度场的影响进行了数值模拟,结果表明：渗透率和孔隙度的综合作用、不同的孔隙度对抽水段温度的影响甚微,但是随着渗透比的升高,即竖直渗透率的降低,抽水温度的变幅不断减小.在其它条件不变时随着含水层的厚度越小,抽水段的温度变幅越大.     

咸水体修复过程中含水层物理堵塞试验研究

针对山东半岛大沽河下游咸水体修复过程中含水介质物理堵塞的问题,采用室内模拟试验,系统研究了悬浮物质量浓度和粒径对咸水体含水介质物理堵塞的影响,并通过测定人工回灌过程中渗透系数的时空变化,定量分析和评价含水介质物理堵塞的机理和程度。结果表明:悬浮物质量浓度和粒径是影响含水介质渗透性的关键因素; 在悬浮物质量浓度分别为50、100、200 mg·L^-1的条件下,含水介质的等效渗透系数分别为其初始值的38%、20%和10%; 随着注入悬浮物质量浓度、注入时间的增加和入渗深度的减小,相对渗透系数不断减小; 悬浮物的粒径越小,迁移距离越大,造成渗透系数下降区的厚度越大; 随着悬浮物粒径的不断增大,粒径大的颗粒容易被截留在表层,造成表层渗透系数下降幅度增大,其余各层渗透系数下降幅度随深度增加而减小。     

嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析

嵌入不透水球体的复合多孔介质广泛存在于地下水渗流领域,由于不透水球体的影响,多孔介质中的水在流经不透水球体时发生绕流,且距离球体越近绕流现象越明显。为求解该复合介质的渗流场和等效渗透系数,在球坐标系下采用非线性Brinkman-extended Darcy方程,以无穷远处单向来流均匀和球面不滑移条件作为边界条件,求解出球体周围渗流流速与压强的解析解。分析该解析解表达式可知,此复合介质渗流场流速和压强分布与多孔介质基质的渗透率和地下水动力粘滞系数有关。在此基础上对渗流场流速进行积分,求出了Darcy流平均流速,并将平均流速表达式与Darcy公式表达式进行对比,得出等效渗透系数表达式,并且理论证明球体与多孔介质的相对尺寸是影响复合介质等效渗透系数的最主要因素。最后以一定级配的砂作为多孔介质基质,用直径分别为4cm、6cm、8cm的三种有机玻璃球体作为不透水球体,自制试验装置,开展了嵌入不透水球体复合多孔介质的常水头渗流试验。试验中控制多孔介质基质的压实度来保证其渗透系数基本不变,改变填充在多孔介质基质中的不透水球体进行渗流试验,对每一个不透水球体分别进行三组试验,取平均值作为试验结果。试验结果与理论计算的等效渗透系数值误差较小,验证了所推求嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场的正确性。     

低渗透油藏渗流压力差分方法数值模拟

针对低渗透油藏中实测的压力降落或恢复曲线与经典的曲线拟合度不高的问题,基于幂律非线性渗流模式,采用差分离散方法,建立了一种快速求取压力的方法,并给出了动态渗透率和传导率的计算方法,进行了压力样板曲线敏感性分析。研究结果表明,幂律系数越大,压力样板曲线上翘幅度越大;井筒存储系数和表皮系数越大,流体进入拟稳态渗流的时间就越晚;封闭边界油藏曲线上翘的分辨点明显,并伴随曲线交叉,而定压边界则相反,但两者进入拟稳态径向渗流后,样板曲线均为一簇平行的倾斜线。     

渗流井合理竖井降深确定

通过采用单位面积河流在单位水头差作用下的渗漏量来表征河流渗漏能力,建立渗流井取水理想模型,分别计算了在不同河流渗漏能力和含水层渗透性能条件下,竖井降深对渗流井出水量的影响。建立渗流井取水非稳定流模型,计算了在前期稳定竖井降深不同条件下,河流断流后渗流井出水量衰减过程及竖井降深发展过程。提出渗流井合理竖井降深应根据河流与地下水是否脱节以及含水层渗透性能,在岸边渗流井中部及一侧各布设一个观测孔,根据观测孔水位进行确定。对于含水层渗透性能较强地区,渗流井竖井降深应使得渗流井范围内地下水位与河流脱节,但高于辐射孔顶面;对于含水层渗透性能较差地区,渗流井竖井降深应使得侧部观测孔水位接近河床底面或刚出现脱节。     

基于滚流比的某汽油发动机进气道优化设计和研究

为提高发动机燃油经济性,首先通过部分负荷试验,验证了滚流比对燃油经济性的影响;再通过气道稳流试验,验证了所建立的三维稳态计算模型的准确性以及气道评价参数之间的关系.基于计算机液体动力学（CFD）分析影响气道流通特性的几何参数,采用最优拉丁超立方抽样和响应面法（RSM）拟合出发动机进气道的近似模型,应用第二代非劣排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对气道中心线倾斜角和喉口下压角进行优化,通过比较流量系数、滚流比等参数确定优化设计方案.研究结果表明：优化后的进气道模型能够在保证流量系数不变的情况下一定程度上提高滚流比,最终获得了提升气道滚流比的优化设计结果.     

基于数量化理论Ⅰ的水文地质点参数确定

分析了目前水文地质参数研究中存在的一些问题,尝试以抽水试验资料和一般勘探资料为基础,根据含 水层岩性、含水层组的厚度、地层结构等因素对点参数确定的影响,采用数量化理论Ⅰ对区域水文地质参数进行 研究,建立了含水层渗透系数和给水度数量化理论模型,结合西北典型干旱灌区地下水流进行实例模拟,取得了 较好的应用效果。