基于Neuman理论获取潜水含水层系统参数的简化方法

本文通过对考虑流速垂直分量和弹性释水的Neuman潜水完整井流模型解析解的数值分析,给出了模型的数值计算过程,并结合加速遗传算法(AGA)获取了潜水含水层系统参数,通过应用实例表明,可以取得很好的参数估算效果,并且对比传统配线法可知:所得结果与配线法结果近似一致;利用参数计算的降深与实测降深的拟合优于配线法;不必分抽水初期、末期分别拟合,避免了配线法初期和末期导水系数不一致的问题;实现了利用Neuman潜水流模型获得参数的自动优选,简化了参数估计过程。     

花管与潜水面相交下的冲击试验模型研究

针对潜水井中的冲击试验,在花管与潜水面相交的情况下,由于注入井中的水分潜水面上、下两个部分流入含水层中,造成模型由线性变成非线性的问题,建立新的潜水井中的冲击试验计算模型,给出模型的解析解,并运用溶质浓度示踪技术,算出从潜水面以下部分流走的的水量,最终得到含水层渗透系数。而这与传统研究中,仅通过对测井的有效半径进行修正,来解决这一问题的方法不同。以西藏江雄水库库区一潜水完整井为例,进行现场试验,运用建立的模型,计算出含水层的渗透系数,并将其与Bouwer-Rice潜水井冲击试验模型的计算结果、以及抽水试验的结果进行对比,试验结果表明,建立的模型能够真实地反映地层的渗透特性。对冲击试验标准水头恢复曲线特征进行分析得出：当曲线以较慢速率下降时,才真正反映含水层的渗透特性。     

运用粒子群算法求解若尔盖湿地含水层参数

以潜水完整井流理论为基础,依据求解潜水含水层参数的Theis模型近似式,研究了基于抽水试验的粒子群算法确定孔隙潜水含水层导水系数T、渗透系数K、给水度μ等参数的方法和途径。计算结果表明,粒子群算法不仅可行,而且求解精度高,收敛速度比其他方法快,是一种值得在实际中推广应用的求解含水层参数的方法。     

基于抽水试验的遗传算法确定含水层参数的研究

以潜水完整井流理论为基础 ,以“京蒙沙源区植被建设中水资源优化配置研究”项目实施地点进行的潜水完整井定流量抽水试验资料为依托 ,研究了基于抽水试验的遗传算法确定孔隙潜水含水层导水系数T、贮水系数 μ 以及重力给水度 μ等参数的方法和途径 ,取得了良好的效果。     

考虑潜水的三维地下水流半解析数值方法

现有地下水半解析数值方法不能应用于潜水含水层的地下水流问题。为此,基于Neuman模型提出了潜水非稳定流的半解析数值求解格式,利用伽辽金法与正交解析函数族推导了解耦形式的加权余量方程式。在编制Fortran计算程序实现数值求解的基础上,利用已有解析解验证了方法及程序的正确性,计算结果很好地反映了潜水完整井流具有的三维流动特性及潜水面滞后反应效应,而且当忽略给水度时,该方法可以退化为针对承压含水系统的已有成果。数值算例表明,半解析数值方法适用于模拟包括潜水含水层、承压含水层及弱透水层的多层结构含水层系统的地下水流问题,能够为可概化成层状含水系统的地下水开采及地面沉降等问题中三维水流模型的高效计算提供途径。     

利用大口径井抽水初期试验数据确定含水层参数

在满足Theis假设的前提下,Theis公式是非稳定流抽水试验确定含水层参数的基本公式。而大口径开采井抽水初期的降深曲线是偏离Theis标准曲线的,此时要利用大口径井抽水初期试验数据求解含水层参数,可以采用Papadopulos-Cooper公式。针对Papadopulos-Cooper配线法求解过程中存在的主观性强、随意性大等弊端,一种基于Papadopulos-Cooper解析解的迭代近似解法被用于大口径井抽水试验计算。实例计算结果表明,该方法具有较高的求解精度,且解法实现简单,并在一定程度上解决了配线法求解含水层参数时的多解现象。     

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Kipp和CBP模型确定含水层渗透性的现场微水试验对比研究

结合泰州长江公路大桥南、北锚碇沉井排水下沉工程,在现场开展了传统的常规抽水试验和基于自主研发的岩土体渗透性参数现场快速测试系统的微水试验以确定场区含水层渗透性。通过计算结果的对比分析表明,抽水试验法和微水试验法计算结果基本一致,但由于微水试验法具有试验周期短、成本低、设备简单、分层测试、无污染的特点。因此,与其他技术如抽水试验、示踪试验和实验室渗透试验相比,微水试验法有其独特的优越性,而且其精度与准确度完全能够满足实际测定含水层渗透性的需要,在确定含水层渗透性方面具有良好的应用前景。     

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。     

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。     

用优体克隆+子体优生遗传算法识别含水层参数

为识别含水层参数 ,本文在十进制简单遗传算法 (SGA)的基础上 ,提出了一种改进的组合方法 ,即优体克隆 +子体优生遗传算法 (BCC YGCD GA)。理想模型计算表明 ,与SGA比较 ,BCC YGCD GA具有收敛速度快 ,稳定性好的优点 ,是一种值得在实际中推广应用的含水层参数识别方法     

地下水开采导致总应力变化对地面沉降的影响

地下水开采引起总应力的变化特征取决于所采地下水所处的层位。本文以抽取典型多层含水层系统不同层位的地下水为例,分别计算出了潜水含水层、弱透水层和承压含水层中总应力的表达式,得出了抽取不同层位地下水总应力的变化规律,并且根据有效应力原理,分析不同层位的有效应力变化特征,最后结合有效应力与地面沉降量计算之间的关系式,归纳出抽取不同层位地下水时总应力的变化对地面沉降的影响。通过分析得出,抽取承压含水层地下水(仍处于承压状态下),总应力不随抽水发生变化;而抽取潜水层的地下水,总应力是变化的。本文最后通过数值试验的方法验证了抽取潜水含水层中的地下水,总应力随着抽水时间逐渐减小,地面沉降量也会随着总应力的下降而减小。并且计算得出在600天的模拟时期内,总应力变化较总应力不变的情况下,累积沉降量要小将近30%。     

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。     

基坑降水设计中潜水含水层水文地质参数计算分析

基坑降水方案设计中常用到的两个水文地质参数是渗透系数和影响半径。本文结合稳定流和非稳定流理论,对潜水完整单井抽水有一观测孔情况下渗透系数和影响半径的求解方法进行了分析和探索,指出了常规计算方法的不足之处,并给出了本文的求参方法。最后,利用西安北客站场地抽水试验资料对上述求参方法进行计算,并与两个观测孔的稳定流公式计算结果进行对比验证,从而证明了本文方法的合理性和经济实用性。     

红砂岩强度特性的微结构试验研究

为探讨红砂岩强度特性的微观机制,运用自主开发的微细结构光学测试系统,对荷载作用下红砂岩微结构的演化进行全程观测,并测定对应岩样的无侧限抗压强度和提取相应的微结构量化参数.运用多元线性回归分析法对微结构量化参数和无侧限抗压强度进行关联性分析,筛选出对红砂岩无侧限抗压强度有显著影响的微结构要素,并对荷载作用下显著性微结构要素的演化特性进行分析.研究结果表明:在单轴压缩条件下,红砂岩先结构强化,后结构劣化,直至最终破坏;红砂岩的单轴抗压强度主要与密实程度、微孔洞等缺陷的分布情况及矿物颗粒之间的联结状态有关,随着红砂岩风化程度的增强,以上各因素对其单轴抗压强度的影响将更加显著;伴随荷载的增加,红砂岩的矿物颗粒面积比例及欧拉数总体上趋于减小,孔隙向着集中化和集团化的趋势发展,红砂岩抗变形能力逐步丧失.     

遗传算法在水文地质参数反演中的应用

本文基于遗传算法 (GA)这一全局优化技术 ,以及地下水模拟的有限元模型 ,给出了地下水系统的反演方法。并应用到北京市应急水源地水文地质参数反演中 ,反演参数包括渗透系数和给水度 ,共 8个分区的 2 4个变量 ,来验证模拟模型的可用性、适用性和鲁棒性。结果表明 ,一般情况下 ,遗传算法可以得到比较满意的结果 ,考虑测量误差和减少观测孔个数的情况下也可以得到与“标准”值相近似的解。通过优化各个变量区间的加速遗传算法可以提高算法的收敛速度。GA在实际参数获得比较困难的情况下可成功用在区域含水层反演模拟中     

The effect of a subsurface barrier on the conservation of freshwater in coastal aquifers

An investigation has been undertaken to study the effect on the water table and the shape of a freshwater/seawater interface produced by an impermeable subsurface barrier partially embedded into an unconfined coastal aquifer. Considerations are restricted to steady flow in an isotropic aquifer. Shape factors describing the distribution of mass density and of the velocity are introduced and their values derived. From the laboratory model study using a vertical plane Hele-Shaw model the velocity shape factor was determined. It was approximately unity for flow without a barrier, and decreased when a barrier was introduced. The barrier depressed the interface considerably and the upconing started with a higher flow rate as compared with the case without a barrier. By introducing the concept of a virtual origin it is shown that the free surface does not approach the seepage face tangentially. This was also confirmed experimentally.     

Vulnerability of unconfined aquifers to virus contamination

An empirical formula was developed for determining the vulnerability of unconfined sandy aquifers to virus contamination, expressed as a dimensionless setback distance . The formula can be used to calculate the setback distance required for the protection of drinking water production wells against virus contamination. This empirical formula takes into account the intrinsic properties of the virus and the unconfined sandy aquifer. Virus removal is described by a rate coefficient that accounts for virus inactivation and attachment to sand grains. The formula also includes pumping rate, saturated thickness of the aquifer, depth of the screen of the pumping well, and anisotropy of the aquifer. This means that it accounts also for dilution effects as well as horizontal and vertical virus transport. Because the empirical model includes virus source concentration it can be used as an integral part of a quantitative viral risk assessment.