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。     

第一类越流含水层系统中非完整井附近非达西渗流近似解析解

研究了第一类越流含水层系统中非完整井附近非达西渗流问题,得到主含水层抽水井附近水位降深拉氏空间近似解析解及抽水后期近似解析解。抽水井附近主含水层中渗流概化径向渗流和垂向渗流,径向渗流由于流速较大由非达西渗流公式Izbash公式来刻画,垂向渗流由于流速较小用达西定律表示,通过线性化方法简化非达西非线性项,然后结合Laplace变换和有限余弦Fourier变换对水流模型进行求解。结果表明:主含水层中水位降深对称于滤水管中轴线,且在中轴线处最大;在抽水后期,主含水层水位降深随着弱透水层渗透系数的增大而减小,且随着Izbash公式中非达西经验指数n值增大,主含水层得到越流补给的水量减小。     

求解黄土含水层水文地质参数的流量-时间配线法

利用基于割离井法的流量-时间配线法反求抽水过程黄土含水层水文地质参数,并与裘布依公式法、割离井公式法的求解结果进行对比。计算结果表明,黄土含水层水文地质参数的求解选用流量-时间配线法求解精度高,可以减少繁琐的计算,结果是可靠的。根据稳定流井流理论,抽水过程观测孔的水位降深值S和观测孔到主井的距离的对数lgr存在一定的关系。利用Dpp软件包的图像处理功能,对实测点据在平面内进行拟合,确定了抽水井影响半径为172 m,确定了抽水过程Q-S、q-S关系曲线方程。     

基于ArcGIS和Excel对井群抽水区域降深预测的研究

为简化井群抽水区域降深预测的计算方法，文中以富裕县旱田高效节水灌溉水资源论证项目中的一个代表灌溉片区井群抽水为例，运用ArcGIS软件空间分析、导出功能计算井群区域内各地点与各开采井之间距离，再利用Excel软件设计简便适用的计算表格，完成了大量复杂的计算工作，使得解析法计算井群抽水降深及水位恢复可行简便。     

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。     

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。     

复杂干扰环境下抽水试验参数分析

针对复杂干扰环境下,为了准确获取场区水文地质参数,开展了2个降深的抽水试验,第一个降深抽水试验流量为173 m~3/h,抽水75h 30 min(4 530 min),停抽后立即进行恢复试验,共恢复88 h(5 280 min),整个试验过程共计163 h 30 min(9 810 min);第二个降深抽水试验流量为84 m~3/h,抽水99 h(5 940 min),停抽后立即进行恢复试验,共恢复163 h 30 min(9 810 min),整个试验过程共计262 h 30 min(15 750 min)。参数求解时,首先通过对抽水试验数据应用多种解析法求参数,计算出场区潜水含水层渗透系数为21～24 m/d,然后采用数值法反演求参数,求得渗透系数为24 m/d,反演结果与多种解析法计算的结果相互对比验证,计算结果接近,结合场区水文地质条件及工程经验,综合分析确定场区潜水含水层的水文地质参数为23 m/d,计算结果合理可信,并已应用于工程设计,同时为在复杂环境下抽水试验求参提供了参考与借鉴。     

第二类越流系统中抽水井附近非达西流近似解析解

该文研究了第二类越流系统中抽水井附近非达西流问题,主含水层中的水流假设为非达西流且方向为水平方向,弱透水层中的水流假设为达西流且方向为竖直方向,假设可以采用Izbash定律描述非达西流。利用线性化方法得到了非达西流情况下的近似解析解并给出了相应的计算算例,以及对计算结果进行了分析。研究结果表明:Izbash定律中的n值越大,在整个抽水时期的水位降深越小;Izbash定律中的k值越大在抽水初期水位降深越大,而在抽水后期水位降深越小;弱透水层的渗透系数在抽水初期对主含水层中的水位降深几乎没有影响,而在抽水后期弱透水层的渗透系数越大,水位降深越小。     

承压含水层中抽水井附近非达西流的近似解析解

本文将线性化方法和Laplace变换相结合研究承压含水层中单一抽水井附近的非达西流问题,得到了水位降深在抽水后期和抽水稳定阶段的近似解析解,并对抽水后期近似解析解的适用性进行了讨论.通过Stehfest数值Laplace逆变换得到了任意时刻任意位置水位降深的半解析解,并采用数值解对线性化方法所得到的近似解进行了验证.研究结果表明:在抽水后期,水位降深随着Izbash定律中的两个常数的增大而减小;在抽水后期,水位降深近似为时间的幂函数,在抽水稳定阶段,水位降深可以近似为距离的幂函数;在抽水后期,线性化方法所得到近似解与数值解吻合很好,而在抽水初期线性化方法则存在一定误差,会低估水位降深.     

分析供水边界含水层抽水试验数据的新方法

提出了一种分析直线供水边界含水层抽水试验数据的新方法。本文将井函数中的2个级数表达式分别采取不同的简化方式，建立了一个二元线性回归方程。将试验数据分别转换为对应回归方程中因变量和自变量的数据后，利用线性最小二乘法计算回归方程中的常数，然后利用这些常数计算含水层参数和映射井至观测井间的距离。与传统方法相比较，本文方法不需预先绘制专门图解曲线；不存在人为的随意性对计算结果精度的影响，计算过程易于程序化。     

承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟实验

为分析抽水井附近水流的非达西流动，本文采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层，开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水实验。通过安装在扇形水槽侧壁的压力传感器测量压力水头，得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较实测水头降深与达西流动理论水头降深，以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度，进行了非达西流动的判别，比较结果发现本实验条件下存在明显的非达西流动现象。同时，应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解，对不同流量下的实验数据进行了拟合分析，研究发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本实验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7，n=1.65，此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与实测水头降深曲线吻合良好。这说明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。     

承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟试验

为分析抽水井附近水流的非达西流动,采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层,开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水试验,获得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较试测水头降深与达西流动理论水头降深,以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度,进行了非达西流动的判别,比较结果发现本试验条件下存在明显的非达西流动现象。同时,应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解,对不同流量下的试验数据进行了拟合分析,发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本试验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7,n=1.65,此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与试测水头降深曲线吻合良好,表明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。     

Analytical solution based on stream-aquifer interactions in partially penetrating streams

An analytical solution of drawdown caused by pumping was developed for an aquifer partially penetrated by two streams.The proposed analytical solution modifies Hunt's analytical solution and considers the effects of stream width and the interaction of two streams on drawdown.Advantages of the solution include its simple structure,consisting of the Theis well function and parameters of aquifer and streambed semipervious material.The calculated results show that the proposed analytical solution agrees with a previously developed acceptable solution and the errors between the two solutions are equal to zero without consideration of the effect of stream width.Also,deviations between the two analytical solutions incrcase with stream width.Four cases were studied to examine the effect of two streams on drawdown,assuming that some parameters were changeable,and other parameters were constant,such as the stream width,the distance between the stream and the pumping well,the stream recharge rate,and the leakage coefficient of streambed semipervious material.     

承压含水层中扩展井附近非达西流数值解

本文采用数值差分方法得到了承压含水层中扩展井附近非达西流情况下的数值解,并假设非达西流可以用Forchheimer定律描述,同时考虑了裂隙储水效应的影响,采用无量纲变量分析了主裂隙以及含水层中的水位降深规律,并将数值解与Boltzmann变换得到的解析解进行了比较。研究结果表明,Boltzmann变换所得到的解析解在整个抽水时期都会高估水位降深,在考虑裂隙储水效应后,抽水初期不同的无量纲紊动因子βD的水位降深曲线互相重合,且在双对数坐标下表现为直线;含水层中的水位降深在抽水初期随βD增大而减小,在抽水后期随βD增大而增大。     

Analysis of pumping tests data from mutually leaky aquifers

Abstract:

Pumping tests in aquifers separated by semipervious layer are generally analyzed by using solutions for leafy aquifers that assume constant head distribution in the unpumped source bed. This may not be true under prolonged pumping. Hantush (1967) solutions take into account head decline in the unpumped source bed. The objective of this paper is to present procedures for pumping test analysis using some of these solutions. Both type curve matching and straight‐line methods have been presented. Procedures described in this paper can be used to analyze early‐time drawdown data of the pumped aquifer and the late late‐time drawdown data of the pumped and unpumped aquifer above the semipervious layer. The hydraulic properties for the pumped and unpumped aquifer and the semipervious layer estimated by different methods are quite comparable.     

受潮浪和径流影响滨海承压层抽水数学模型及其解析解

为研究滨海承压含水层地下水在潮浪、抽水井流扰动及径流和越流补给综合影响下的渗流和水位变化,建立了滨海承压水抽水不稳定流的数学模型,并得到其解析解。通过实例计算和分析可知：潮浪的波动作用与抽水的井流作用将相互影响,潮位升高时承压水水位上升,减缓了抽水引起的水位下降量,而潮位降低时承压水水位下降,将加剧抽水引起的水位下降;越流和径流作用可以减缓承压水水位下降;当承压水径流朝向海洋时,径流作用使水位降“漏斗中心”逆着水流而朝远离海岸线方向移动,并且承压水径流补给对减缓地下水水位下降的作用随时间越来越明显,因此径流作用可以减轻井水受潮浪和海水入侵的影响程度;如井设置在距海岸较远处,潮浪对抽水水位降“漏斗”形状改变不明显;受潮浪和抽水共同作用时的地下水水位-时间曲线围绕仅受抽水作用时的地下水水位-时间曲线上下波动。     

越流含水层中抽水井附近非达西流动模型的数值解

该文研究了以Forchheimer定律为基础的越流含水层中抽水井附近非达西流问题,获得了该条件下水位降深的数值差分解,分析了非达西流、越流和井储对水位降深的影响.结果表明:在不考虑井储影响时,抽水初期越流补给对水位降深影响较小,不同越流补给情况下的水位降深曲线相互重合;抽水后期,越流补给强度越大,水位降深越小.考虑井储影响后,在抽水初期不同越流补给和非达西流动条件下的水位降深曲线相互重合且在双对数坐标下为一直线,含水层的水位降深规律与不考虑井储情况下一致.非达西流动剧烈程度对水位降深的影响与越流补给强度有关.当越流补给较小时,紊动越剧烈(即非达西流动越明显),抽水初期的水位降深越小,而在抽水后期的水位降深越大;当越流补给较大时,整个抽水过程中紊动越剧烈水位降深越小.