干扰非稳定流抽水试验求解水文地质参数的新方法

针对目前利用干扰非稳定流抽水试验资料求解水文地质参数所存在的适用条件受限或资料利用不充分等问题,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,具有计算简捷,不依赖图表,求解精度高等优点。     

通用非稳定井流试验数据分析的原理与方法

针对目前在分析非稳定井流试验数据以确定机井井损参数与含水层水文地质参数的方法，仅能在泰斯假设条件下应用的问题，文中对三次定流量非稳定流抽水试验过程中的降深表达式进行均值处理，构成一个三元非线性方程组，利用迭代法求解该方程组，能够计算出机井的井损系数C与非线性指数n。在计算出井损参数后，可以将机井中降深的线性项与非线性项进行分离，线性降深部分可以用于计算含水层的其它水文地质参数。与现有的方法相比较，文中的方法不要求井函数的具体形式为已知，在非线性指数n不论是否已知的情况下均可以应用，当n为已知时，能够使抽水次数减少一次，在稳定流的情况下也可以应用，在参数的计算过程中不需要进行图解计算。     

含水层抽水试验水位恢复过程数据的直线图解分析法

提出了一种分析含水层抽水试验水位恢复过程数据的新方法。该法对水位恢复阶段降深表达式中的两个井函数分别采取了不同的简化方式。对由于持续抽水引起的降深项，保留了井函数级数展开式中的前两项；对由于在停抽时刻开始的虚拟注水而引起的降深项，保留了展开式中的前三项。在这样的简化方式下，分别推导了具有降深-时间和降深-距离两种数据情况下的参数计算公式。与现有方法相比较，本方法具有使用条件容易得到满足，不需要水泵停抽时刻的降深观测值即可计算含水层的贮水系数，仅利用一个观测孔的资料且进行一次直线图解或线性回归计算，就可进行参数计算等优点。     

阶梯状抽水试验水文地质参数确定

针对传统阶梯状抽水试验参数计算过程中,通常只选择抽水阶段的部分试验数据等问题,应用Theis公式及叠加原理,利用抽水试验所有降深数据(抽水和水位恢复阶段全部资料)求解水文地质参数,利用承压含水层抽水试验数据计算得出导水系数、储水系数,利用潜水含水层抽水试验数据计算得出渗透系数和给水度,此外在低效率抽水井中利用抽水试验数据计算得出井损系数和井流量指数。计算过程中,利用Excel计算并绘制计算水位降深和观测水位降深的拟合曲线,计算过程简单快捷。整个抽水试验过程中,不必再分别提出抽水、水位恢复期的计算公式,可以避免人为选择单个水位降深数据对参数求解带来的影响。     

松散岩类承压含水层影响半径计算方法

在研究地下水污染修复、确定群井抽水的井间距、矿坑涌水量和渠道排水等问题时,需要采用稳定流公式进行相关参数的计算。在稳定流公式中,当抽水试验的观测井数量大于2时,计算的影响半径和含水层参数是比较接近真实值的。但在实际工作中,很少有抽水试验设专门观测井,因此只能利用单井抽水试验非稳定流的影响半径公式进行求参,然而该时间变量函数包含了多个未知参数。为了简化影响半径的计算方法,将函数中的抽水稳定时长t和贮水系数μ*用工程试验的经验值进行替换,得到一个影响半径与含水层导水系数的简单函数,然后将Dupuit公式中的影响半径用此函数替代,最后通过牛顿迭代法能够同时得到影响半径和含水层导水系数的值。利用该简便公式计算的影响半径值与带2个观测井的Dupuit公式和Theis公式计算的值进行对比,发现误差都在可接受范围之内,并且该值与Modflow水流模型模拟的抽水试验最大影响半径接近。因此,可以认为该简化后的影响半径公式适用于松散岩类承压含水层抽水试验求参。     

论抽水试验期间相邻井的干扰问题

当我们进行抽水试验时,如果有其他井在同一含水层中抽水,会使观测孔中的观测数据受到干扰。其干扰程度主要取决于抽水试验开始前抽水时间的长短。经我们分析后,得出一个重要结论是,试验井和干扰井之间的距离对观测资料影响不大。本文介绍了在抽水和恢复期间解决干扰井影响的一种校正方法。分析抽水试验资料通常要假设试验开始以前含水层处于一个平衡状态。在实际中,这种假设几乎是得不到的。本文所研究的这种方法探讨了干扰井怎样影响抽水试验的结果。讨论内容仅限于承压含水层。     

由抽水试验计算砂卵石含水层渗透系数的方法对比

含水层的渗透系数是基坑降水设计中的重要参数,不同计算方法得出的渗透系数也不同,应取最适合的计算方法,以免产生较大误差。基于砂卵石潜水含水层现场单井抽水试验结果,分别利用Dupuit-Kusargent法、Thiem法、直线斜率法及水位恢复法等四种方法来计算潜水含水层渗透系数,对比各方法计算的渗透系数所模拟的水位值与现场实测值的偏差,讨论了造成这种偏差的原因,指出了各种方法的优缺点和适用性。研究结果表明,Dupuit-Kusargent法误差最大,直线斜率法次之,水位恢复法和Thiem法误差较小。同时Dupuit-Kusargent法计算结果受流量影响较大,一致性较差,其他方法结果的一致性较好。在计算砂卵石含水层的渗透系数时,如有2个以上观测井,应优先选用Thiem法;无观测井的情况下选用水位恢复法;有1个观测井且其降深-时间对数关系直线段明显时可选用直线斜率法。     

抽水试验反演水文地质参数的多线全程加权法

抽水试验是反演场地水文地质参数的重要依据,针对多观测井全程抽水试验的水文地质参数反演问题,提出了描述观测井数据可靠性的权重概念,构建了利用多个观测井的抽水阶段与水位恢复阶段实测数据、反映观测井数据可靠性的多线全程加权法,并利用遗传算法杂交策略改进的杂交粒子群算法,实现了多线全程加权目标函数的最优求解。在此基础上,以南京江北新区现场抽水试验为背景,基于场地水文地质条件概化的越流承压含水层计算模型,反演了场地含水层的导水系数、贮水系数和越流因数,分析了多观测井抽水试验反演水文地质参数问题引入观测井权重的必要性,验证了多线全程加权法反演水文地质参数的合理性,探讨了杂交粒子群算法求解多线全程加权目标函数的有效性。研究表明,多线全程加权法与杂交粒子群算法结合,为利用多观测井现场抽水试验合理反演水文地质参数提供了一条新的途径。     

粒子群优化算法在确定越流含水层参数中的应用

以第1类越流系统含水层中的非稳定流井流问题的解析解为基础,将粒子群优化算法应用于分析抽水试验数据、解决确定含水层参数的问题中,并就学习因子c1,c2及惯性权重系数ω等算法控制参数对算法搜索能力的影响进行数值试验。结果表明:①粒子群优化算法能够有效地应用于分析抽水试验数据、确定第1类越流系统的含水层参数,且结果精度不易受人为影响;②c1,c2和ω综合影响粒子群的搜索能力,当c1=c2=2.0,ω由0.9随迭代次数线性递减至0.4时,有利于粒子在个体极值和全局极值周围几率均衡地搜索,并有利于保持粒子的搜索能力。     

利用分级抽水试验确定含水层性质的新方法

分级抽水试验可以用来同时估计井损失和含水层的性质。本文作者提出了一个分析各级历时不等的分级抽水试验的方法,并编有上机程序。方法通过最小平方拟合误差分析确定出含水层的性质和井损值,适用于满足泰斯井函数条件的承压含水层情况。本文给出了方法的操作步骤和应用实例。     

各向异性含水层水文地质参数的简化解析法

针对各向异性含水层水文地质参数求解涉及多未知数超越方程,常规的解析法无法直接获解而现有的标准曲线比对法、直线图解法及改进直线解析法存在人为误差、适用范围受限或计算过程繁复等问题,采用优化拟合方法,在工程适用参数范围内,采用形式简单的函数替代用级数表示的井函数,并利用降深比值关系,在3个观测孔的水位降深曲线上选取6个点,经整理获得了可直接完成参数求解的简化计算公式,求解过程简捷直观,便于实际工程应用。精度分析表明,在工程适用参数范围内,该公式最大误差小于2%,满足实际工程的计算精度要求。     

用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的非线性回归法

本文对利用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的Maheshwari法和Esfandiari法进行改进,把利用模式搜索技术进行参数计算,改为利用非线性回归法进行多次逼近计算,使计算工作量大大减少。实测资料的验证表明,改进后的方法具有更高的计算精度。在此基础上,本文对Maheshwari法、Esfandiari法及经过改进的算法进行了评价,认为几种算法各有优缺点,使用时应根据试验资料及观测精度选择。     

感潮河段盐水入侵的河口水质模型

盐潮入侵将严重影响内河水质。本文考虑强混合型河口潮汐的特点,采用同步不同格式对河口盐潮入侵问题的流场及浓度场进行数值计算。采用欧拉-拉格朗日混合解法将对流-扩散方程中的扩散项和对流项分裂求解,应用高精度时间序列插值的特征差分隐格式求解对流项,扩散项采用传统的有限差分法。在汊口处,将描述河网汊口水质变化的三维对流扩散方程在汊口控制体体积积分,变量间的插值分布采用Panankar提出的幂函数,得到新的汊口离散方程。计算与实测结果比较表明,本文提出的方法有效可行。     

Influence of correlation scale errors on aquifer hydraulic conductivity inversion precision

In order to investigate the influence of correlation scale error on the inversion precision of the hydraulic conductivity of the aquifer, the successive linear estimator (SLE) was used to invert the hydraulic conductivity field of a heterogeneous aquifer based on synthetic experiments. By increasing the numbers of observation wells and pumping tests, we analyzed the difference between the estimated and true values of hydraulic conductivity with different correlation scale errors. The relationships between the observation well number and the error in inversion results, and between the pumping test number and the error in inversion results were investigated. The results show that, if the amount of observed head data is insufficient, there will be errors in inversion results with changing correlation scale. Due to the existence of correlation scale error, the improvement of inversion precision gradually slows down with the increase of the amount of observed head data, which indicates that too much observed head data causes data redundancy. Therefore, for the synthetic experiments described in this paper, the observation well number should be less than 41, the pumping test number should be less than 17, and a more suitable method should be selected according to the precision requirements of specific situations in practical engineering.     

垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。     

A New Inverse Solution Assessment for the Recovery Test Using Radial Basis Function Collocation Method

Recovery pumping tests are still one of the most commonly preferred preliminary design steps in the assessment of aquifer hydraulics. The use of the existing methods would be insufficient under non-ideal aquifer conditions (i.e. heterogeneity, measurement errors, and boundary effect, etc.) which violate the Theis model assumptions developed for recovery test analysis. In this study, a new parameter estimation methodology based on the Radial Basis Collocation Method (RBFCM) was formulated to access the hydraulic parameters in a reliable, robust and accurate manner using recovery pump test. The suggested approach was established on the idea that the dimensionless time value at the pump-cessation which serves as a matching value is obtained by means of RFBCM. The proposed approach is straightforward to implement; which requires no data refinement, additional parameter, and visual match. The performance of the proposed method was tested with several aquifer conditions including homogeneous synthetic data, heterogeneous aquifer simulation and real field applications. The results confirm that the proposed method has a parameter estimation capacity as high as the available techniques in the literature and provides the practitioners to understand a more accurate portrayal of the effects of heterogeneity on the hydraulic parameters during the test process. In addition, the suggested methodology for the interpretation of aquifer recovery test can be evaluated to be employed as a diagnostic tool to identify non-ideal conditions. The potential use of RBFCM in this study was also presented as the supplement of aquifer test interpretation assessment.     

通量边界条件多孔介质溶质运移参数估计方法

提出了一个估计溶质运移参数的确定性方法。通过Laplace空间的数学转换得到一个包含运移参数的线性时间函数。运用这个关系及两个时间观测浓度数据形成关于参数的非线性方程。求解参数的计算方法和数据误差分析也作了详细讨论。几个假设算例被用于检验参数估计模型，计算表明估计参数与算例设计的真参数有很好的一致性。