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。     

CSAMT电场y方向视电阻率的定义及研究

在准静态近似条件下,利用水平电偶源在均匀半空间表面激发电磁场的计算公式,讨论了可控源音频大地电磁法（CSAMT）水平电场y分量E_y的观测范围、特点和由其定义视电阻率的应用优势;E_y与常规标量CSAMT测量的E_x、H_y幅值范围不同,采集并利用E_y数据可以扩大CSAMT野外观测扇区,减少采集成本。依据电法及电磁法勘探中视电阻率定义的基本原则,提出了E_y视电阻率的定义,说明了其具备频率测深的意义;通过几种典型层状模型（均匀半空间,两层D、G,三层H、K以及四层KH、HK型）的数值计算,对比了E_y视电阻率和E_x、H_y、Z_xy、Re(Z_xy)等对应的波区视电阻率及E_x、Z_xy等对应的全区视电阻率对地电断面电性特征的反映效果。结果表明：E_y视电阻率的求取仅需测点的坐标和一个方向的电场值,计算方便、不必迭代,并且在曲线低频端收敛于一稳定值,可以明显改善非波区的畸变效应。     

熵权耦合随机理论在含水层非均质综合指数研究中的应用

传统模型主要侧重于通过含水层的某一单一属性来定性或半定量化表征其非均质性,无法对含水层综合非均质性进行定量描述。引入非均质综合指数(HSI)这一概念来定量化表征含水层多个属性的综合非均质性。其具体的计算过程主要包括以下3个步骤：利用Markov原理建立含水层沉积微相分布模型;通过相控建模原理,利用改进的序贯模拟法建立含水层属性参数分布模型;通过熵权法计算出上述各个含水层属性模型的权值系数,并根据此系数对模型进行叠加,从而求得含水层非均质综合指数。将该方法应用于华北平原栾城地区,对该区的冲洪积扇含水层非均质性进行研究,计算结果表明：沿滹沱河冲洪积扇半径方向的沉积微相变化平缓、含水层参数连续性较好,故其非均质性较弱,HSI为0.74~0.95;冲积扇相互叠加区域沉积微相变化剧烈,属性参数具有较强的空间变异性,故其具有强烈的非均质性,HSI为0.38~0.65,这表明在该研究区内沉积环境对含水层非均质性起着控制作用。非均质综合指数能够在考虑多项含水层属性的基础上,定量化表征含水层的综合非均质性及各属性对综合非均质性的影响,并为后续的污染物运移研究提供基础。     

渭干河流域三维地下水流数值模拟

在新疆首次采用六层含水系统的三维地下水流数值模拟，对渭干河流域地下水资源进行评价．同时．在处理混合井流和混合观测孔时，采用“渗流一管流耦合模型”；在处理河流入渗和降雨入渗方面采用了“入渗滞后补给法”；处理潜水蒸发方面，采用了非线性关系来刻画潜水蒸发强度和潜水位埋深的关系．用“参数迭代法”来确定水头未知的含水层的初始水头，提高了模型的仿真性及对地下水资源评价的精度．     

基于广义径向流模型的非均质孔隙含水层井流试验分析

Theis模型、Dupuit模型等经典井流模型分析非均质含水层井流试验数据有一定的局限性,获取的参数不适合表征非均质含水层特性。而GRF模型可以获取含水层流动特性的数据。相比于Theis模型、Dupuit模型,GRF模型更能表征非均质含水层特性。以黄石东湖新村棋盘洲长江大桥的抽水试验数据为例,采用Theis模型和GRF模型计算含水层渗透系数,结合实际水文地质条件,对比分析不同方法计算的水文地质参数,并计算含水层水流维数和表观压力传导系数（K_f /S_sf）。结果表明:研究区含水层为细砂夹条带状黏土透镜体的非均质含水层,采用GRF模型计算结果更符合实际情况,渗透系数为 4.09×10?3cm/s;含水层水流维数为1.61,地下水为双线性流动状态,含水层对抽水试验的响应主要受黏土条带控制;观测井和抽水主井的K_f /S_sf呈非线性相关,进一步验证了含水层的非均质性。在非均质孔隙含水层中,应用多孔联合非稳定GRF井流试验方法不仅能确定水文地质参数,并且能丰富对含水层特性的认知。     

利用测井资料计算阳离子交换量Qv的方法对比

为了准确计算泥质砂岩储层的Q_v,提出了利用核磁共振测井计算Q_v的方法,通过对56块同时具有阳离子交换量和孔隙度、渗透率数据的岩心样品的分析,建立了阳离子交换量与综合物性指数的关系模型。为了解决准确而连续地计算综合物性指数的问题,提出了利用核磁共振测井横向驰豫时间几何平均值求取Swanson参数、进而利用Swanson参数获取综合物性指数的方法。同时利用核磁共振测井法、自然伽马测井相对值法、自然电位测井图版法3种计算Q_v的方法对准噶尔盆地南缘4口井资料进行了处理,并对处理结果作了对比分析。结果表明：在泥质砂岩厚层段,3种方法都可以简单而有效地计算Q_v。与岩心资料相比,核磁共振测井法计算的相对误差为13%,自然伽马测井法计算的相对误差为19%,自然电位测井法计算的相对误差为22%;在砂泥岩薄互层,用核磁共振测井法计算的Q_v比其它两种方法计算的结果更为可靠,更能反映地层的真实情况。     

综合利用多种方法确定潜水含水层渗透系数

为确定潜水含水层的渗透系数,施工了一个主抽水井和两个观测井,采用了潜水含水层稳定流完整井多孔、单孔抽水试验的公式法、非稳定流的完整井的半对数直线图解法和基于抽水试验资料处理软件的纽曼模型求参法三种方法进行计算,结果发现各计算方法的结果相差不大,能够相互验证。最后,选取半对数直线图解法的计算结果作为最终计算结果。该研究对潜水含水层渗透系数的计算有一定的参考价值。     

排水沟附近农田潜水蒸发计算的渗流力学方法

潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流力学算法。结合实际观测统计制度,将潜水蒸发及灌溉回归等变量离散成阶梯函数;将设置滚水坝的排水沟,概化为水位稳定不变的第一类边界,建立沟渠边界控制下含阶梯函数型源汇项的潜水非稳定渗流模型;利用Laplace变换给出模型解析解,并通过数值法验证解析解的可靠性。依据模型的解,建立利用潜水水位动态实测数据逐日计算潜水蒸发强度的递推公式,讨论沟渠边界的影响;以安徽淮北平原的一个实例,演示方法应用过程与步骤。计算农田潜水蒸发的渗流力学方法,原理上有别于基于潜水位消退规律或SPAC模型的现行算法,且新方法可清晰反映边界条件的影响,计算所需参量较少,易于实际应用。     

基于EnKF融合地球物理数据刻画含水层非均质性

含水层非均质性的刻画是模拟地下水中污染物运移的关键。以渗透系数为研究对象,构建了综合集合卡尔曼滤波方法、有效电阻率模型与地下水运移模型的同化框架,通过融合地球物理观测数据与污染物浓度观测数据来推估渗透系数的空间分布。基于理想算例,验证了该同化框架刻画含水层非均质渗透系数场的有效性,并针对不同初始参数信息与观测类型对比了耦合与非耦合水文地球物理方法的适用性。研究结果表明:基于集合卡尔曼滤波方法同化多种类型的观测数据,可有效地推估非均质参数空间分布。当初始信息较准确时,耦合方法的参数推估精度更高;初始信息存在偏差时,非耦合方法有更好的同化效果。由于非耦合方法计算成本较低且对初始信息缺失时适用性更强,在实际应用中可先基于非耦合方法初步估计参数,再利用耦合方法进一步提高参数推估精度。融合多种类型观测数据可有效提高参数推估效果。     

砂土地区潜水非完整井基坑降水计算的实例分析

以铁岭市某工程为例,由于含水层厚度较大,未提供含水层厚度,基坑涌水量无法直接计算,在含水层厚度H未知的情况,针对大口井降水利用马扎林公式计算等效含水层厚度H0,从而可以计算潜水非完整井的单井出水量为27 650 m3/d,从基坑内四口观测井观测结果看,达到了预期降水效果。     

河渠水位曲线回水影响半无限含水层河渠附近地下水非稳定流计算

本文探讨河渠水位呈曲线变化时,河渠附近地下水非稳定运动问题。抛开经典河渠附近地下水非稳定渗流理论之瞬时回水的假设条件,重新推导河渠影响半无限潜水含水层地下水非稳定流计算公式。应用数值逼近的理论、逼近河渠水位变化规律。给出河渠水位以任意次多项式规律变化的一系列地下水非稳定流计算公式。从理论上证明了瞬时回水假设的根本矛盾,并用一实际例子对比计算加以验证。指出了抛弃瞬时回水的假设条件,重新建立一套全新的河渠附近地下水非稳定流理论的必要性。     

深埋隧道外水压力计算的解析-数值法

在高水头富水区，抗水压衬砌设计的关键在于外水压力的计算。深埋隧道排水时，沿轴线方向上流入隧道的水量来自于隧道掌子面的前方，当隧道施工足够长度后，可以认为已施工断面的地下水只从隧道两侧向断面内运动，此时可将三维问题处理为二维。对于深埋隧道，当其断面远小于水头时，可处理为一个点井；隧道全断面排水时，隧道断面线可处理为定流量边界。首先建立隧道排水的水文地质概念模型，采和经验解析法预测隧道的涌水量，然后将涌水量代入隧道围岩渗流的剖面二维模型，模拟隧道排水时围岩渗流场的分布，再采用作用系数的方法计算出隧道衬砌的外水压力。     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

Impact of rehabilitation of Assiut barrage, Nile River, on groundwater rise in urban areas

To make optimum use of the most vital natural resource of Egypt, the River Nile water, a number of regulating structures (in the form of dams and barrages) for control and diversion of the river flow have been constructed in this river since the start of the 20th century. One of these barrages is the Assiut barrage which will require considerable repairs in the near future. The design of the rehabilitation of the barrage includes a headpond with water levels maintained at a level approximately 0.60 m higher than the highest water level in the headpond of the present barrage. This development will cause an increase of the seepage flow from the river towards the adjacent agricultural lands, Assiut Town and villages. The increased head pond level might cause a rise of the groundwater levels and impedance of drainage outflows. The drainage conditions may therefore be adversely affected in the so-called impacted areas which comprise floodplains on both sides of the Nile for about 70 km upstream of the future barrage. A rise in the groundwater table, particularly when high river levels impede drainage, may result in waterlogging and secondary salinization of the soil profile in agricultural areas and increase of groundwater into cellars beneath buildings in the urban areas. In addition, a rise in the groundwater table could have negative impact on existing sanitation facilities, in particular in the areas which are served with septic tanks. The impacts of increasing the headpond level were assessed using a three-dimensional groundwater model. The mechanisms of interactions between the Nile River and the underlying Quaternary aquifer system as they affect the recharge/discharge processes are comprehensively outlined. The model has been calibrated for steady state and transient conditions against historical data from observation wells. The mitigation measures for the groundwater rise in the urban areas have been tested using the calibrated mode.     

滩小关水源地地下水计算与评价

滩小关水源地位于伊洛河口以东的黄河漫滩区,西、北、东分别与伊洛河和黄河相邻,属傍河型水源地。对埋深60 m以浅的地下水进行了计算与评价。计算方法主要采用水量均衡法、数值法评价地下水允许开采量,对浅层地下水资源保证程度进行了评价。两种方法的计算结果差别较小,结果可靠。开采量中大部分来自黄河、伊洛河的侧渗补给和洪水入渗补给,开采条件下河流入渗补给量仅占黄河最小流量的1 453分之一。因此,该水源地的允许开采量是完全可靠的。     

黔东北高原斜坡地区4种岩溶地下水系统模式及特点——基于地貌和蓄水构造特征

受深切河谷地貌控制,黔东北大部分地区岩溶地下水深埋且排泄于河谷岸边,以快速的管道裂隙流为主,给地下水资源勘探开发带来了极大的困难,局部地区受蓄水构造控制形成勘探有利的地下水富集区。笔者基于地貌和蓄水构造将研究区岩溶地下水系统归纳总结为深切河谷型、向斜山地型、单斜夹层型和背斜槽谷型4类模式。深切河谷型岩溶地下水系统地下水水力坡度大,地下水以快速的管道流为主,排泄点低,开发利用方式建议直接在地下河出口或天窗中抽提地下水,经济效益明显地区可堵洞成库进行综合利用;向斜山地型岩溶地下水系统发育高位岩溶泉或地下河出口,排泄点高,适合直接引水利用;单斜夹层型岩溶地下水系统在岩性接触带出露一系列接触泉,排泄分散,开发利用方式建议直接利用或抽提岩溶泉水,受夹层隔水顶底板影响局部地区可钻井取水;背斜核部出露寒武系白云岩地层,导致背斜槽谷型岩溶地下水系统含水岩层均匀厚度大,分布大量非全排型岩溶泉,地下水开发适合抽提泉水或钻井抽取地下水。     

Calculation of groundwater head distribution with a close barrier during excavation dewatering in confined aquifer

When pumping is conducted in confined aquifer inside excavation pit(waterproof curtain),the direction of the groundwater seepage outside the excavation changes from horizontal to vertical owing to the existence of the curtain barrier.There is no analytical calculation method for the groundwater head distribution induced by dewatering inside excavation.This paper first analyses the mechanism of the blocking effects from a close barrier in confined aquifer.Then,a simple equation based on analytical solution is proposed to calculate groundwater heads inside and outside of the excavation pit with waterproof curtain(hereafter refer to close barrier)in a confined aquifer.The distribution of groundwater head is derived according to two conditions:(i)pumping with a constant water head,and(ii)pumping with a constant flow rate.The proposed calculation equation is verified by both numerical simulation and experimental results.The comparisons demonstrate that the proposed model can be applied in engineering practice of excavation.     

神府东胜矿区煤炭开采对水资源的影响机制——以窟野河流域为例

研究神府东胜矿区煤炭开采对水资源的影响机制,对于保护当地水资源及脆弱的生态环境具有重要意义。以窟野河为例,分析了煤炭开采对该流域水资源量与水质的影响机制,并计算出吨煤开采的基流损失量约为2.038 m3(1997—2005年)。研究结果表明,煤炭开采时形成的裂隙将萨拉乌苏组含水层中的水导入矿坑中,导致潜水由水平径流、排泄为主转化为以垂向渗漏为主,引发地下水位大幅下降,河流基流量减少以及泉流量衰减甚至干枯;煤炭开采使含水层中的水进入到矿坑,在物理作用和化学作用下形成硬度更大、矿化度更高的矿坑水,矿坑水排入河流后对河流造成污染。