抽水井单位涌水量的多解性及其应用

单位涌水量(q)是水文地质勘察领域的含水层富水性评价参数,在抽水试验中常被用来计算渗透系数。但是,单位涌水量的合理内涵一直存在争议。本文从理论上分析了单位涌水量在动力学上的多解性,给出了几种常见的水文地质条件和抽水条件下单位涌水量的解析公式。讨论了抽水试验中"影响半径"的实际含义。以阿拉善雅布赖山地区的抽水试验为例,提出利用不同流量抽水得到的1/q与Q关系曲线判断抽水试验状态的方法,根据曲线特征以及涌水量公式确定了含水层渗透系数的合理取值范围。单位涌水量并不是与导水系数等效的参数,其实际意义需要根据水文地质条件和抽水条件来判断。     

非均质地层抽水试验中渗透系数计算方法研究

渗透系数是评价地层渗透性和地下水水量的重要参数。以福州轨道交通2号线某车站的抽水试验为例,分析在非均质地层中的抽水试验中,按稳定流带不同观测孔的各公式和水位恢复法公式分别计算水文地质参数。结果表明,采用稳定流公式计算的渗透系数结果相对准确,采用水位恢复法的计算结果偏大。按稳定流计算渗透系数的结果对降深敏感程度的规律是:单孔主孔+1个观测孔主孔+2个观测孔,主孔观测孔。对含水层为非均质地层的沿海地区,按稳定流、单孔或带1个观测孔等相对"粗犷"的公式求得的水文地质参数更可靠,而按带2个观测孔的公式求得的水文地质参数容易出现异常。     

五沟煤矿第四含水层q值换算及富水性

为了给五沟煤矿第四含水层下正常开采及提高回采上限提供科学的水文地质依据,根据伸直法原理,在建立参数模型和曲线模型的基础上,判别出1016-1孔第四含水层抽水试验Q-S曲线类型,建立了抛物线方程,换算出井径为91mm、10m降深时的q值,精准地评价了第四含水层富水性,消除了野外施工中机械设备、降深等一些因素对抽水试验获取参数的影响。     

非稳定流抽水试验在内蒙古曹四夭钼矿区的应用

抽水试验一直是矿山勘查和开采过程中重要的水文地质参数获取方式,相对于稳定流抽水试验,非稳定流抽水试验具有试验时间较短、参数获取较多,并能直接反映地下水的补给和径流条件。通过对内蒙古曹四夭钼矿非稳定流抽水试验中观测孔的时间—降深双对数曲线和时间-降深单对数曲线形态的分析,查明了该区地下水补给条件差,获得了必要的水文地质参数。对今后指该类矿区开展水文地质工作具有借鉴意义。     

五沟煤矿第四含水层q值换算及富水性

为了给五沟煤矿第四含水层下正常开采及提高回采上限提供科学的水文地质依据,根据伸直法原理,在建立参数模型和曲线模型的基础上,判别出1016-1孔第四含水层抽水试验Q-S曲线类型,建立了抛物线方程,换算出井径为91mm、10m降深时的q值,精准地评价了第四含水层富水性,消除了野外施工中机械设备、降深等一些因素对抽水试验获取参数的影响。     

基于抽水试验微分分析的岩溶含水层水文地质参数计算

利用降深-时间曲线计算水文地质参数的基础是地下水向井运动及泰斯（Theis）假设。然而由于抽水试验延续时间较长,水流场不仅受边界条件影响,还受含水层的非均质性影响,从而导致在某些抽水时间区段内,地下水流难于满足向井运动假设。利用微分分析方法,可清晰划分出降深-时间曲线中符合向井运动的时间区段,并根据分析结果选取合理的井流模型,进行有效的参数计算。实际应用表明,基于抽水试验的微分分析,整合了更多的地质信息,确定了边界条件及含水层非均质性对抽水试验的影响,为计算合理的水文地质参数,提供了有利的技术支持。     

不等流量双井非稳定流抽水试验参数的确定

 基于叠加原理,对用于常规单井非稳定流抽水试验参数计算的配线法和直线图解法进行变换,并将其应用于不等流量双井同时非稳定流抽水且只有一个观测孔时含水层水文参数的确定。以上海西藏南路越江隧道浦东工作井的抽水试验为例,根据井点的实际布置,作特定的标准曲线。分别用变换后的配线法、直线图解法及数值法确定水文参数,对比分析3种方法反演参数的准确性及误差的主要来源。结果表明,由变换后的直线图解法求得的水文参数比较准确;如果观测井距离抽水井较近,实测水位降深曲线在抽水初期较陡,将影响配线法反演参数的准确性。     

滑坡体低渗透性含水层的虹吸抽水试验方法

由于抽水泵流量远远大于单孔单位涌水量,因而传统抽水试验在低渗透性含水层中"一抽即干",无法形成稳定流。本文利用小直径塑料管代替抽水泵进行了虹吸抽水试验,先进行了3mm和4mm塑料管对比试验,然后采用4mm塑料管,进行二路、四路、六路组合虹吸抽水试验。试验结果表明,多路塑料管的出水能力与低渗透性含水层涌水量匹配,可以形成达西定律要求的稳定流,适用于裘布依稳定流公式,可以计算出该区的渗透系数和影响半径。该试验为低渗透性含水层滑坡区的水文地质勘查提供了一种新的思路和操作手段。     

基于灰色关联–FDAHP法与物探成果相结合的奥灰富水性评价

华北型煤田深部煤炭开采严重受到奥灰水的威胁,因此对奥灰含水层富水性的评价涉及到煤矿安全生产。根据《煤矿防治水规定》含水层富水性评价依据为单位涌水量,但实际勘查过程中该指标数据十分稀少,因此无法客观全面地评价整个井田奥灰富水性。为了解决这个问题,提出一种综合灰色关联法、模糊德尔菲层次分析法(FDAHP)和地球物理探测相结合的奥灰富水性评价预测方法。以山东良庄井田为研究背景,选取钻孔涌水量、含水层厚度、断层影响因子、冲洗液消耗量4个评价指标,利用灰色关联法和德尔菲专家打分法确定各指标对奥灰富水性控制的相对权重,在此基础上构建基于灰色关联和FDAHP的奥灰富水性指数数学模型,利用地球物理探测获得的奥灰富水性成果,对模型进行检验,确定富水性等级分区阈值,将建立的模型分区成果与物探实测成果相结合,绘制出整个井田奥灰富水性分布图,并利用钻探揭露奥灰漏水点、突水点、抽水试验和水源井分布等现场工程数据对分区结果进行验证。提供了一种在传统单位涌水量资料稀少的情况下,相对科学地评价整个井田奥灰富水性的方法。     

复合型矿山水文地质条件及矿坑涌水量研究

本文以某金属矿山为例,为准确预测矿山设计阶段及实际开采阶段矿坑涌水量,以保证矿山安全开采和保护地下水资源,分析了矿区含水层隔水层分布、地下水补径排条件、地下水动态变化和矿床充水因素,将矿区平面上所处水文地质单元详细划分为西区、东区2个次级水文地质单元进行研究,每个次级单元概化为半圆形抽水大井,将矿区垂向上、上部开采相对较大区域概化为大井,深部开采面积急剧减小段概化为叠加的深部开采小井,矿山总体成为复合型矿山水文地质模型。根据抽水试验数据采用比拟法,对首采段矿坑涌水量进行计算并根据实际排水量进行了对比验证,并综合矿山实际开采数据,采用优化的比拟法和相关分析法,对深部矿坑涌水量进行了预测。通过对复合型矿山的概化及计算,为条件复杂矿山的矿坑涌水量计算提供了理论和实践依据。     

基于抽水试验的多种方法确定水文地质参数

水文地质参数对于地铁抗浮设计水位的确定,工程建设安全及安全运行等具有重要意义,野外抽水试验是确定水文地质参数的主要方法。本文以“长春市地铁一号线”南湖大路站抽水试验资料为依托,采用传统的稳定流公式法、非稳定流的直线图解法、Theis公式法等计算,并采用全程曲线拟合法进行计算,结合实际水文地质条件,多种方法对比分析,确定该地块渗透系数为45 m/d、导水系数13.50 m²/d及贮水系数为0.000 3。本次试验进一步验证了全程曲线拟合法在承压水含水层中的适应性,提出了井管回水的附加水位对抽水试验参数计算的影响。     

南水北调西线一期工程区水文地质条件评价

针对南水北调西线一期工程区地形、地质、地貌和气候条件复杂,及工作条件差、工期短、基础资料缺乏等特点,建立了以遥感水文地质判释为主,结合野外地面调查、现场钻孔地下水流速流向测试、现场钻孔压水试验资料分析、水化学分析、环境同位素测试分析等多手段多方法的水文地质条件综合评价方法,研究了该工程区的地下水类型、地下水化学特征及其形成条件、主要含水层的分布,主要水文地质单元及其地下水运动和补径排条件。结合水利工程勘探的特点,充分利用钻孔压水试验成果,分析探讨水文地质参数及其变化特征,对沿线隧洞涌水量进行初步估算。探讨了主要的水文地质问题。为高山覆盖地区的水文地质条件研究提供了一种新思路。     

南水北调西线工程区地下径流模数、岩体透水性及隧洞涌水量预测

针对南水北调西线引水工程区地形地貌和地质条件的特点,研究了该工程区地下水径流模数、岩体透水性的分布规律。提出了在遥感解译的基础上,以水文图分析法为主,结合野外泉流量和溪流量测验,综合评价地下水径流模数的方法。研究结果表明,贾曲单元地下水径流模数最大,其他单元则基本接近,越向西南,径流模数逐渐减小。通过现场压水试验数据的整理分析,结合现场钻孔同位素示踪试验,建立了Lu值随埋深呈负指数减小的变化规律。在数据整理中,提出了需剔除由于孔口止水处理不当造成的Lu值大于40 Lu的点,以及由于断层或裂隙密集带影响产生的“奇异”点阵等要点,使之更加符合实际。将建立的地下水径流模数和透水性规律直接应用于隧洞涌水量估算中,为该工程区水文地质条件的评价提供了依据。     

基于水化学动力学方法的水文地质参数确定

 利用天然地下水中各化学组分的迁移规律,从矿物化学组分运移方程入手,推导用化学动力学、化学热力学和地下水动力学表示的矿物吸附、溶解动力学方程,并用化学指标表示渗透系数、导水系数的解析表达式。基于研究区的水质资料,用水化学动力学方法能够求解含水层的水文地质参数,将该方法应用于抽水蓄能电站厂房区含水层参数的确定,并与压水试验法确定的参数进行对比,从而验证该方法的有效性,表明该方法具有广阔的应用前景。     

基于水化学动力学方法的水文地质参数确定

利用天然地下水中各化学组分的迁移规律,从矿物化学组分运移方程入手,推导用化学动力学、化学热力学和地下水动力学表示的矿物吸附、溶解动力学方程,并用化学指标表示渗透系数、导水系数的解析表达式。基于研究区的水质资料,用水化学动力学方法能够求解含水层的水文地质参数,将该方法应用于抽水蓄能电站厂房区含水层参数的确定,并与压水试验法确定的参数进行对比,从而验证该方法的有效性,表明该方法具有广阔的应用前景。     

半承压含水层中地下水非稳定流参数计算

通过水文地质勘察获取水位、流量等数据，建立半承压含水层地质概念模型和数学模型，采用直线图解法求得渗透系数、贮水系数等水文地质参数，为围护结构设计和基坑降水工程设计提供设计依据。     

Ermittlung des Grundwasserdargebotes der Berliner Wasserwerke mittels regionaler numerischer Grundwasserströmungsmodelle

Using available observed and digital data from the hydrogeological systems within the Berlin region, two regional numerical groundwater flow models were developed using a common methodology. These models encompass for the first time an entire area of about 1,300?km² of the groundwater flow system within the common sub-surface catchment area of the Berlin water works. The hydrogeological model and the model aquifers were developed using a unique approach from the available hydrogeological maps and sections of the Geological surveys from Berlin and Brandenburg. The numerical models were calibrated using equipotentials of the pumped aquifer for representative conditions of groundwater extraction as well as using hydraulic information. The models were applied to predict the groundwater yield of eleven water works for the Berlin government water agency.     

格尔木河冲洪积扇地下水系统及水资源潜力

格尔木河冲洪积扇区有着巨厚的第四系砂卵砾石层,形成了良好的储水空间,研究其含水层系统特征、地下水循环演化及资源开采潜力对水资源合理开发利用具有重要指导意义。本文基于地质调查、水文地质钻探、动态长观等资料,将含水层系统进行了划分,并对地下水的循环演化进行了阐述。运用补给量总和法、排泄量总和法以及断面径流量法对研究区地下水天然资源量和开采潜力进行了计算。结果表明:研究区河水与地下水经历三次转换,主要模式分为:中高山区模式、冲洪积扇区模式、冲湖积平原区模式;含水层系统可分为:局部循环系统、中间循环系统和区域循环系统三个子系统。研究区地下水天然资源量为206.75×10⁴ m³/d,开采潜力达103.38×10⁴ m³/d,可为下游的盐湖产业基地提供水源保障。     

Effects of human activities and urbanization on groundwater environments: an example from the aquifer system of Tokyo and the surrounding area

The Kanto plain that is the largest depositional plain in Japan has the largest urbanized area called Tokyo Metropolitan Area. This plain has experienced extensive groundwater withdrawals for water resources and human induced disasters such as land subsidence in the process of urbanization. Japanese national government and local governments have monitored groundwater levels and settlement of ground surface for about half a century. These data are useful not only for the prevention of these disasters but for the evaluation of the change of groundwater flow beneath the urbanized area. However, few hydrological and hydrogeological studies about the change of groundwater flow in this plain have been conducted until now except for several studies which were limited in areal extent. In this paper, changes of the distribution of hydraulic heads in the central part of this plain are discussed using the long-term groundwater level observation data to evaluate the change of groundwater flow. The temporal changes in the distribution of hydraulic heads in a major confined aquifer (the second aquifer) and the areal extent of the urbanized area for approximately 50 years can be summarized as follows. In the latter half of the 1950s, urban area was limited in the southern region of the study area and hydraulic head gradually declined from the northwest to the southeast in the study area. After the 1960s, urban area extended toward the north and groundwater in the northern part was largely abstracted until the 1980s. As a result, hydraulic heads in this area markedly declined. On the other hand, hydraulic heads in the southern part began to rise because of the restriction of groundwater withdrawals. In recent years, low hydraulic head area has been formed from the northern region to the central region. These results suggest that the groundwater flow which was affected by urbanization (groundwater withdrawals) has continued to change over several decades, even after the regulation of withdrawals, and hence, the continued monitoring of the groundwater environment is important for the sustainable use of groundwater resources.     

煤层底板岩体采动渗流场–应变场耦合分析

根据五沟煤矿1018工作面地质及水文地质条件,应用三维快速拉格朗日(FLAC3D)流固耦合分析模块,采用变渗透系数方法,对该工作面底板岩体采动渗流应变机制进行数值模拟研究。分析结果表明:采动影响下,围岩渗透系数发生较大的变化,处在采空区正上方的泥岩段最大达到原始渗透系数的1 293倍;根据渗流场分析,工作面采动并没有破坏底板隔水层的阻水性能,采动裂隙没有导通灰岩含水层,灰岩水涌入回采工作面形成水害可能性较小;工作面正下方岩体单元安全度小于1的区域最大深度为30 m。综合渗流场以及隔水底板单元安全度分析结果,10煤底板下灰岩水溃入工作面形成水害可能性较小。