利用多孔抽水试验确定承压-无压流条件下承压含水层的水文地质参数

在平原第四系孔隙承压含水层开展抽水试验时常发生抽水井中地下水水位降至隔水顶板以下而出现承压-无压流并存的现象,如何利用多孔抽水试验确定承压含水层的水文地质参数是地下水动力学研究中的一个重要问题。利用江汉平原北部肖家港地区第四系上更新统(Qp_3~(al))孔隙承压含水层中开展的多孔抽水试验,探讨了承压-无压流并存条件下确定承压含水层水文地质参数的方法。结果表明:利用多孔抽水试验数据,综合运用泰斯承压井流模型和Chen承压-无压井流模型可同时确定承压含水层的导水系数、弹性释水系数和重力给水度等关键水文地质参数,据此得到肖家港地区上更新统孔隙承压含水层的导水系数在77.28～109.64 m~2/d之间,弹性释水系数为3.17×10~(-4),重力给水度为1.97×10~(-1)。利用泰斯承压井流模型计算承压含水层的导水系数和弹性释水系数时,应尽量选取抽水后期或者距离抽水井较远的观测井地下水水位降深数据,以尽量减少承压含水层无压区重力释水对计算结果的影响。     

低渗透潜水含水层抽水试验装置及其应用研究

渗透系数是衡量含水层出水能力及防污性能的一个重要的水文地质参数,常通过抽水试验获取,但对于低渗透性介质,由于其富水性差、出水量小,采用常规抽水试验会出现"一抽就干"的现象,无法获取计算渗透系数所需的参数。本文设计了一种由手动压力泵、缓冲瓶、容量瓶、电子天平、导管和出水管组成的抽水试验装置系统,该系统通过压力平衡原理维持恒定小流量抽水,抽水时含水层不易疏干,能够获得计算渗透系数所需的水位降深等系列参数值,并结合单孔非完整井稳定流公式,采用VB语言编写迭代计算程序,可快速计算出低渗透潜水含水层的渗透系数。最后通过实例,介绍了该装置的具体运用及其数据整理、参数计算过程,从而验证了该抽水试验装置在低渗透潜水含水层中的适用性。     

利用承压井水位估算土壤植被蒸散发量

论文回顾了有关"大气压强、井水位、气压系数、负荷系数、地表和地下储水量"的理论、井水位的气压响应模式、气压系数、负荷系数的计算方法;在利用Mallat分解重构算法去除了井水位趋势项的基础上,计算了3口观测井不同时期的气压系数以及气压系数随时间延迟的变化,计算结果表明:观测井M5、R3、R6在2006-11-05至2007-03-19具有明显的承压性;2008-03-01至04-19,M5井仍具有明显的承压性,R3井、R6井则具有明显的非承压性。此外,论文还利用观测井M5、R3井的水位变化、含水层的负荷系数、实测气压系列,计算了观测井所反映区域、含水层以上地表和地下储水量的变化,并结合实测的降雨资料、水面蒸发资料,估算了区域土壤植被的蒸散发量,经估算:R3井附近区域枯季的每日蒸散发量约为1.9～2.1 mm,蒸散发系数约为0.70～0.78。     

混合效应和表皮效应对单井注抽试验的影响机理

单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用，但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过于单一。采用有限差分法建立了同时考虑混合效应和表皮效应的SWPP试验模型，通过与前人的SWPP试验模型在特定条件下的对比，验证了模型的合理性，并利用建立的数值模型分析了混合效应和表皮效应对SWPP试验结果的影响机理。结果表明：在SWPP试验中，混合效应和表皮效应对含水层径向弥散的影响不能忽视，当井筒内的地下水体积越大，混合效应越显著，井筒内溶质的穿透曲线较低；当表皮区域弥散度大于含水层弥散度时，表皮厚度越大，越不利于溶质在表皮区域的迁移，而当表皮区域弥散度小于含水层区域弥散度时，表皮厚度越大，越不利于溶质在含水层中的迁移；表皮区域孔隙度越大，对流速度越小，越不利于溶质迁移；参数敏感性分析结果显示，混合效应和表皮效应在SWPP试验中不可忽视。     

深基坑多层承压含水层中混合井降水技术优化研究

对于多层承压含水层中的深基坑工程而言,水文地质条件复杂,基坑施工常因隔水层厚度不足或水力坡降过大导致坑底突涌,盲目地进行坑内降水又会造成基坑渗流场突变、基坑内外水位差过大等问题。因此,地下水的有效控制成为基坑开挖成败的关键。以某深基坑降水工程为实例,通过理论计算并结合数值模拟研究了不同承压非完整井的相关参数,包括滤管数量、位置和长度,揭示了相关参数对减压降水效果的影响,优化了隔、降组合降水措施。结果表明:采用混合井双滤管复合结构深井时降水成效显著,且第一、二承压含水层上、下分层滤管长度比接近1∶1时达到最优值,此时理论计算结果与数值模拟结果的相对误差最小,仅为6.81%,故对处于多层承压含水层等复杂水文地质条件下的深基坑工程可结合实际地层结构借鉴混合井分层滤管长度最优比值进行降水设计。     

范各庄矿矿井水综合利用的探讨

开滦范各庄矿位于唐山市古冶区,矿井生产能力为3.2Mt/a。范各庄矿井下含水丰富,井下涌水量为39t/min。 影响矿井充水的主要含水层有四层,自上而下是: (1)第四系冲积层中部、底部卵砾石孔隙承压含水层,含水丰富,水质类型HCO_3-CaMg型,是矿井充水的主要补给水源。     

基于MODPATH模型的单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度的关键影响因素研究

为研究单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度(抽水井对回渗水的捕获率)和关键因素对水力控制程度的影响机制,构建了基于GMS模拟软件的MODPATH地下水流线示踪模型,根据实验室尺度砂柱物理模型的实测水位数据校准,结合渗透系数为0.009、0.02、0.04、0.09 cm/s四种不同水文地质条件和抽出回渗量为1、2.5、5、10 cm³/s四种水动力条件以及25、30、32、35 cm四种回渗半径的情景设置,模拟了地下水质点的迁移轨迹,刻画了抽水井的捕获范围,量化了抽水井对地下水流场的水力控制程度,并构建了水力控制程度与关键参数之间的定量关系.结果表明：(1)砂柱物理模型在1、2.5、5、10 cm³/s四种流量下达到抽出-回渗平衡时,捕获率分别为95.63%、97.69%、97.93%和98.17%;(2)物理模型内抽水井捕获范围均小于回渗范围且捕获率随流量增加而变大;(3)回渗范围和含水层渗透系数一定时,随着抽出-回渗量的增大,捕获范围和捕获率均增大;(4)当回渗范围和抽出-回渗量一定时,随着含水层渗透系数的增大,捕获范围和捕获率均减小;(...     

阿什河流域地下水脆弱性分区

为识别阿什河流域地下水易污区,基于DRASTIC模型,结合研究区水文地质特点和地下水源地特质,舍弃土壤类型和水力传导系数指标,新增抽水井群影响范围评价指标,得到适用于阿什河流域的DRATIE脆弱性评价体系.借助OpenGeoSys(OGS)软件,模拟研究区抽水与不抽水时的地下水流场,圈划出抽水时流场的变化区域,划分抽水井群影响范围.运用DRATIE模型对研究区进行脆弱性评价,绘制研究区地下水脆弱性分区图,并根据用水趋势进行脆弱性情景分析.结果表明:研究区地下水脆弱性主要为较低、中、较高3个级别;河漫滩和阶地区域较易受到污染,抽水井群影响范围内脆弱性为中等,1号井群每口井抽水量不宜超过3.23×10-2 m3/s,2号井群每口井抽水量不宜超过4.00×10-2 m3/s;其余地区较不易受到污染.研究显示,应严格控制水源地抽水量,以防阿什河水体倒灌;合理分配1、2号井群抽水量,可减小水源地脆弱性范围和等级.      

地下含水层中过硫酸盐运移数值模拟及其影响半径综合模型研究

过硫酸盐被广泛应用于有机污染土壤和地下水的原位化学氧化(ISCO)修复.过硫酸盐在地下含水层中发生复杂的物理和化学过程,其运移受地下含水层介质和氧化药剂输送技术参数的影响,过硫酸盐影响半径(即地下水中1 g/L过硫酸盐的边界处)预测与评价的技术难度大.本研究围绕ISCO过硫酸盐单孔连续注射情景,采用FEFLOW软件,开展了过硫酸盐在砂质、粉质含水层等代表性场地含水层中运移数值模拟研究.考虑了11个涉及地下含水层介质、氧化剂消耗和输送技术参数的影响,筛选了相关的参数及其组合项,分别表征地下水弥散、过硫酸盐衰减及二者复合作用对含水层中过硫酸盐影响半径的影响.基于模拟结果数据,构建了地下含水层中过硫酸盐影响半径时空演变的综合模型,涵盖了氧化剂注射作用、地下水弥散、过硫酸盐衰减及二者复合作用的影响,其拟合优度R²为0.990(n=2 083),对流-弥散方程的模型外部验证结果 R²为0.992(n=11).参数敏感性分析显示,地下含水层介质的有效孔隙度、过硫酸盐注入流量及注入时间、含水层厚度等参数对扩散阶段过硫酸盐影响半径的影响较大,它们的影响随扩散...     

循环井技术对低渗透性透镜体二级污染源的修复效率评估方法

以地下水循环井技术（GCWs）修复含水层低渗透性透镜体内污染物为研究对象,通过解析含水层内污染物浓度的空间分布规律和时间演化过程,构建了评估循环井修复低渗透性透镜体二级污染源修复效率的评价方法 .主要评价指标包括污染物平均浓度、污染物修复的时间累积效率系数和界限流线的几何特征及其上渗流入渗角度,分别用以评价瞬时修复效率、时间累积修复效率和渗流模式对污染物修复效果的影响.同时,利用COMSOL数值模拟软件,模拟了不同工况下循环井驱动的低渗透性污染源的反向扩散过程,并利用所构建的评估方法进行评估.结果表明：(1)随注水口高程降低或抽水口高程升高,循环井的修复效率总体呈递减趋势,其中,注水口略高于或抽水口略低于透镜体时修复效率较高;(2)循环井注水/抽水的质量通量越大、透镜体的长宽比系数越大、透镜体距离循环井越近,其修复效率越高;(3)界限流线位于以透镜体中心为原点的二、三象限时,循环井的修复效率较好;其上渗流入渗方向垂直于透镜体的上水平界面时,修复效率较高;随界限流线与透镜体的上界面法线夹角增大,修复效率降低.     

岩溶含水系统抗污染性能评价方法研究

为评价岩溶含水系统抗污染性能,依据影响济南裂隙岩溶水系统抗污染性能众多因子的对比计算,提出在潜水区以地下水位埋深、富水性、土壤类型、地形、包气带介质、补给量为因子建立评价潜水区含水系统抗污染能力的DWSTIR指标体系,对于承压区以承压含水层埋深、隔水顶板岩性、隔水层厚度和水力传导系数为因子建立评价承压含水层系统抗污染能力的DCAT指标体系.依据各因子评分及权重值,根据计算所得抗污染能力评分值大小,分别将潜水区、承压水区相应划分为抗污染能力很好、抗污染能力好、抗污染能力中等、抗污染能力差和抗污染能力很差5个分级.济南应用实例的评价结果与济南岩溶地下水质量现状、水文地质条件基本相吻合.     

新疆孔雀河沿岸地下水位变化的影响半径模拟分析

本文采用裘布依公式,以孔雀河中上游为实例,模拟了孔雀河第三分水枢纽至普惠段、普惠水库至经济牧场段、尉犁县的经济牧场至66分水闸段在不同地下水位、不同抽水降深情况下的影响半径。结果表明:普惠水库至经济牧场段的影响半径在1米、3米、5米的降深影响都是最大,且是其他两地影响半径的2倍甚至更大。第三分水枢纽至普惠段的单口井的抽水量较大,在棉花生长季,单口井抽水对周边地下水影响的范围达776米。目前,孔雀河两岸水位严重下降,胡杨大片死亡,应控制耕地扩张,加快实施退耕还水计划,坚持以水定地、以水定结构、以水定发展的原则,取缔非法机电井,才能使水位逐渐恢复,利于经济与社会的发展。     

基于有效控制抽水量和地面沉降的长江Ⅰ级阶地深基坑深井降水参数取值优化

针对目前深基坑深井降水研究中仅关注目标降深及相应地面沉降,未考虑满足目标降深条件下的有效控制抽水量问题,以武汉长江隧道明挖段深基坑深井降水工程为例,通过抽水试验分析了井管直径、进水段的相对位置b/M以及井的不完整程度l/M对基坑涌水量的影响,确定了止水帷幕长度、井管直径、过滤管有效长度和合理位置等降水参数,根据试验数据拟合出该地区非完整井涌水量经验公式;建立了控制抽水量和地面沉降的深基坑深井降水参数优化设计模型,求解Maxf(l)得出的过滤管长度,与抽水试验结果相近。结果表明：止水帷幕进入强透水层厚度2/3处时,其对基坑坑内抽水量和坑内外水位有控制作用;选用Φ250井管、过滤管设置在强透水层上部(b=0)、l/M值较小及附加阻力系数差(ξ₁-ξ₂)最大时,基坑涌水量较小;q₀-l、Δq₀/Δl-l曲线中曲率最大点对应的过滤管长度范围为14.0～16.0 m,其对应的基坑涌水量q₀最小;考虑井群干涉的影响,干涉井涌水量在基坑中心处最小、角点处最大。     

微生物堵塞对单井注抽试验的影响机理

在石油污染的含水层中，污染物和微生物种类多样，为了提高修复效率和降低修复成本，首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高效的方法已经被广泛用于获取含水层的生物地球化学参数，其中微生物堵塞作用在SWPP试验中起着非常重要的作用，但目前已有的SWPP试验数值模型对微生物堵塞过程的模拟过于简化。采用指数衰减模型刻画微生物堵塞作用，利用有限差分法建立同时考虑混合效应和微生物堵塞作用的SWPP试验数值模型，研究微生物堵塞作用对SWPP试验的影响机理，并通过将该数值模型在特定条件下的数值解与前人模型的数值解进行对比，验证了模型的合理性。结果表明：微生物堵塞作用对SWPP试验结果的影响不能忽视，微生物堵塞作用越显著，含水层渗透系数的衰减系数越大，井壁处溶质穿透曲线(breakthrough curves, BTCs)在SWPP试验抽取阶段晚期的拖尾现象越明显；随着微生物堵塞作用范围的增加，井壁处溶质BTCs在SWPP试验抽取阶段的拖尾现象越严重；参数敏感性分析结果显示，在S...     

采用发光菌和统计法评估地下水水质 ——以“珠江三角洲”滨海小流域为例

以珠江三角洲滨海小流域地下水为研究对象,采用费氏弧菌(Vibrio ficheri)和化学指标主成分分析法综合评价不同人类活动背景下的地下水(8个饮用水井和6个观测井)以及海水水质.结果表明:15个水样中的阳离子以K+和Na+为主,占阳离子总量的平均百分比为71.55%±14.67%.阴离子的浓度差异较大,饮用水井(T1~T8)的阴离子以HCO3-为主,观测井(D1~D6)的阴离子以Cl-为主,平均百分比分别为53.84%±18.21%和66.37%±22.16%.除T3、T4和D3无毒外,其余水样对发光菌具有一定的抑制效应,其中D2和D4对发光菌的抑制率大于30%,为中毒性,海水水样则对发光菌产生了“刺激发光”效应,30min的发光抑制率为-12.45%;通过水样化学指标的主成分分析,计算井水的综合得分,排泄区D2~D4 (8~15m潜水含水层)得分较高,D5 (承压含水层)、D6 (基岩裂隙含水层)以及D1(5m潜水含水层)得分较低,唐家镇除T1地下水埋深最深(17.92m),得分最高,其余地下水(T2~T8)位于地表以下10m内的含水层,得分较低;发光抑制率与第一主成分具有良好的负相关性(P<0.05),经拟合方程预测的毒性结果准确率为75%,“假阴性”水样个数为0.     

泥河铁矿充水岩层水文地质特征分析

泥河铁矿主要矿体埋藏深度达700m以上,其围岩次生石英岩构成的含水层为泥河铁矿的间接充水水源,其地下水的补给来源和补给途径对矿区开采有着不可忽视的关键意义。本文从水文地质条件出发,对泥河铁矿深层含水层的补径排条件、形成过程及水化学组分特征进行了研究。结果表明:深部次生石英岩含水层位于泥河铁矿主矿体之上,其水位动态与大气降雨动态不相关,抽水试验揭示其与上部双庙组熔岩裂隙含水层之间水力联系不密切,该含水层只能通过熔岩裂隙接受微弱的侧向补给;推测在庐枞火山岩盆地演化的大环境下次生石英岩含水层的形成环境属半封闭-封闭状态,泥河矿区内该含水层地下水的水化学组分和附近成矿原因相似的罗河铁矿区相同含水层地下水的水化学组分均呈现硫酸根浓度、矿化度含量异常高的特征也证明了这一结论,从而可定性判断该含水层的地下水属于静存储量,有利于矿区的疏干排水,对矿区防治水有一定的指导意义。     

地下水硝酸盐污染抽出处理优化方法模拟研究

以北京某场地生活垃圾填埋场硝酸盐污染地下水为研究对象,针对抽出处理技术,利用遗传算法(GA)和模拟退火法(SA)对地下水硝酸盐污染羽治理区中布置18口备选井方案进行优化.优化目标函数最小化治理成本,确定最佳井数及其井的位置和抽水速率,同时达到在100 d内将研究区硝酸盐浓度降低至10 mg·L-1的治理目标.GA优化结果为8号井优化抽水速率为155 m3·d-1,14号井优化抽水速率为10 m3·d-1.SA优化结果为8号井优化抽水速率为82 m3·d-1,14号井优化抽水速率为39 m3·d-1.基于GA和SA优化抽水速率,硝酸盐总量去除率分别为76.89%和84.92%.优化结果说明,最佳井的位置应位于硝酸盐污染羽中游及中下游的中轴线上,且中游抽水速率比下游要大.两种优化算法对比表明SA优化系统治理成本比GA节省6.8%,且波动性小,更收敛.     

圆筒件拉延的初步实验研究

本文是在小范围实验的基础上,分析拉延系数、圆角半径和搁滑条件等对于圆筒件拉延时径向和厚度变形的影响。并将实验值和计算值进行比较,试图不断地通过实验完善数学模型,从而对拉延变形量能够正确地进行计算。     

环境质量评价与环境监测

环境质量分析与评价X82200703432岩溶含水系统抗污染性能评价方法研究/邢立亭(济南大学城市发展学院)…∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2007,27(3).-501~508环图X-9为评价岩溶含水系统抗污染性能,依据影响济南裂隙岩溶水系统抗污染性能众多因子的对比计算,提出在潜水区以地下水位埋深、富水性、土壤类型、地形、包气带介质、补给量为因子建立评价潜水区含水系统抗污染能力的DWSTIR指标体系,对于承压区以承压含水层埋深、隔水顶板岩性、隔水层厚度和水力传导系数为因子建立评价承压含水层系统抗污染能力的DCAT指标体系.依据各…     

基于稳健回归-去趋势波动分析法的山前平原地下水转换关系研究

以大别山-云应盆地北部山前平原为研究区,以区内浅层含水层中地下水为研究对象,在查明研究区双层含水层结构条件的基础上,利用降雨量和地下水水位动态数据,采用稳健回归-去趋势波动分析(r-DFA)方法,对降雨和地下水水位动态的全局标度指数α进行量化,分析研究区各类型含水层中地下水之间的转换关系。结果表明:研究区地下水水位波动为分形布朗运动,且分形行为具有场地特异性;QbW风化裂隙水受到侧向径流的影响,含水层渗透性差,地下水水位标度指数最大;在双层含水层中,垂向上从上到下地下水水位标度指数增大,指明Qh~(al)和Qp■孔隙水均可转化为Ey孔隙-裂隙水;沿澴水东侧径流方向上,地下水水位标度指数增大,指明QbW风化裂隙水可转换为Qp■孔隙水和Ey孔隙-裂隙水,Qp■孔隙水也可转化为(排泄至)Qh~(al)孔隙水。该研究结果可为山前平原区地下水资源的合理开发利用和科学管理提供依据。