一种求解承压含水层水文地质参数的新配线法

为了能充分利用抽水试验规范所规定的连续性抽水试验数据资料,原位确定承压含水层不同水头降落漏斗范围的渗透系数(K)、导水系数(T)和储水系数(μ*),基于Theis井流公式及叠加原理导出一种流量变化时无量纲形式的承压含水层降深随时间变化的解析解,提出一种含有参变量的一组无量纲降深-时间标准曲线及相应的配线方法。将变流量抽水试验得到的降深随时间变化的实测曲线与标准曲线进行配线,选择任一匹配点记录其在标准曲线、实测曲线中的坐标值和配线的参变量值,将这些记录值代入相关公式,确定对应某一流量时承压含水层的水文地质参数。以苏锡常南部高速无锡境内的场地抽水试验为例进行实例验证,运用配线法分阶段完成,最终求得该场地2-3粉土层承压含水层在变流量下的渗透系数分别为5. 12×10-4cm/s、2. 54×10-3cm/s、2. 83×10-3cm/s。     

低渗透性含水层水文地质参数确定方法及其应用

基于低渗透性含水层的微水试验,提出了利用试验资料计算含水层水文地质参数的解析方法,推导了其解析表达式.该解析方法既考虑了水位降深和时间等参数,也考虑了将抽水量作为计算参数的已知量.用该方法确定含水层的水文地质参数,比用微水试验的配线法和水位恢复法具有更好的适用性.以某电厂地基抽水试验为例,用该解析法计算其含水层的水文地质参数,计算结果比较合理.     

淮南市区浅部松散含水层渗透性的研究

本文在分析淮南市区浅部松散层地质及水文地质条件的基础上,应用不同水文地质块段的单孔抽水试验成果,采用多种计算方法(如泰斯公式、承压含水层残余降深公式、无压含水层小降深条件下残余降深公式)计算全市区浅部松散含水层不同地点的渗透系数K值,根据K值的展布特点找出了市区浅部松散含水层的渗透性特征,为进行淮南市区浅层地下水资源的合理评价提供了必要的参数.     

上海地区多含水层系统深部承压层降水诱发地层响应规律

软土地区多含水层系统承压层抽水存在越流现象，地下水渗流和区域地层变形响应规律复杂.基于某超深地下工程承压水抽水试验，采用数值方法研究软土地区多含水层系统第二、第三承压层降水的地质环境响应.建立了三维有限差分模型，考虑流固耦合效应和土体小应变刚度特性，模拟了不同埋深承压含水层抽水试验，对比分析各承压层抽水引起的承压水头降深和深层土体变形时空分布特性.结果表明，第二承压层水位降深较小，但引起的地表沉降更大；第二和第三承压层抽水引起降水层的压缩变形分别占地表沉降的56.18%和77.69%.主要原因为浅部土层压缩性高，相同降深条件下引起的土层竖向压缩量更大；且第二承压层与上部弱透水层的水力联系较强，越流作用明显，导致抽水引起的地下水水位降深在深度方向的影响范围更大.研究成果对后续超深基坑降水施工及环境变形控制具有重要的参考价值.     

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计，含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力，显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说，渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层，更应该关注抽水和回灌不能时含水层渗透系数产生影响。     

基于Excel的钻孔单位涌水量换算

针对目前利用钻孔单位涌水量评价含水层富水性所存在的问题,介绍了一种利用抽水试验资料结合Excel的函数计算与图表功能进行钻孔单位涌水量换算方法,在线型绘制、线型的选择判别和综合对比分析的基础上,只对1次或2次降深抽水试验数据进行处理,就可以使单位涌水量换算和含水层富水性评价工作更加完善。该计算过程快捷、简便,大大提高了运算效率与计算的准确性。     

利用非稳定抽水的恢复水位资料确定潜水含水层的渗透系数

一、问题的提出利用水动力学法确定地下水水量时,含水层的渗透系数(K)是一个重要的水文地质参数。该值的可靠程度,对于水量计算值的影响极为明显。对同一试验对象来说,依据不同的试验观测资料,采用不同的计算方法和公式,所确定的渗透系数计算值,有时可以相差数倍乃至数十倍;因而,使计算的水量值,也相应地相差数倍乃至数十倍。目前,生产实践中仍然多是根据稳定抽水试验资料,利用以裘布依单井公式为代表的各种计算公式来确定渗透系数。抽水可以是在带有观测井的主井中或在无观测井的单井中进行。通常,利用两个以上观测井中的水位观测资料确定的K值较为可靠。但是,这种抽水试验需要较多的勘探及试验工作量,不是在任何情况下都有条件进行的。     

利用抽水资料确定含水层参数的二分法

为了方便准确地利用非稳定流抽水资料确定含水层参数,根据目标函数最优值存在的条件,将最优化问题转化为一个一元非线性方程的求解问题．采用常用、简单、容易实现的二分法求其根,进而由求解结果求出含水层的水文地质参数．该方法克服了各种传统优化方法原理抽象、步骤繁杂及数值计算量大的缺点．最后通过实例分析发现,用该方法计算得到的水文地质参数与实测值十分接近．     

利用抽水资料确定含水层参数的二分法

为了方便准确地利用非稳定流抽水资料确定含水层参数,根据目标函数最优值存在的条件,将最优化问题转化为一个一元非线性方程的求解问题.采用常用、简单、容易实现的二分法求其根,进而由求解结果求出含水层的水文地质参数.该方法克服了各种传统优化方法原理抽象、步骤繁杂及数值计算量大的缺点.最后通过实例分析发现,用该方法计算得到的水文地质参数与实测值十分接近.     

用差异演化-粒子群混合算法确定含水层参数

差异演化-粒子群混合优化算法是利用差异演化算法变异粒子个体的历史最优位置,保持种群多样性,与粒子群优化算法相结合的一种混合优化算法。应用差异演化-粒子群混合优化算法分析直线供水边界含水层抽水试验数据确定含水层参数,并将该算法所得计算结果与其他方法的结果进行比较,分析待估参数的不同取值范围对参数估计的影响,发现差异演化-粒子群混合优化算法能够有效地确定含水层参数,且目标函数值更小,计算精度更高,可达到1.673 1×10~(-6);待估参数范围的增大对差异演化-粒子群混合优化算法的收敛性影响较小,当待估参数取值范围的上限扩大到原来的14倍时,收敛率高达97%,且得到目标函数值基本一致,由此可知,差异演化-粒子群混合优化算法对初值选取的敏感性低,寻优能力强,稳定性好。数值实验结果表明:差异演化-粒子群混合优化算法有效地避免了粒子群优化算法所出现的早熟现象,是分析抽水试验数据,确定含水层参数和计算观测孔与虚拟映射井之间距离的有效方法。     

考虑渗透率张量的各向异性油藏流线模拟方法

针对各向异性油藏,考虑全张量形式渗透率,建立三维两相不可压缩流体流线模拟方法。采用十九点差分格式对压力方程差分离散并进行求解得到压力场,对全张量渗透率下运动方程求解得到速度场,采用Pollock方法确定并追踪流线,最后根据一维水驱油理论得到任一流线内的含油饱和度分布。不同渗透率张量油藏模型计算结果表明:油藏压力沿最大主渗透率方向传播较快;由于流速计算时交叉项的引入,流线与压力梯度方向一般不一致;注采井方向与最大主渗透率方向垂直布置可有效减轻注入水沿最大主渗透率方向的突进,使流线在整个油藏中分布更加均匀,改善水驱开发效果。     

各向异性对CO2-水两相流体运移的影响——TOUGH2模拟器功能提升

针对目前TOUGH2难以处理非均质各向异性地质体渗流的特点,提出采用张量形式的渗透率,耦合各向异性的处理算法,并在TOUGH2输入文件中增加了岩体的渗透主方向和单元的连接方向等参数的输入,有效解决了主渗透率方向与坐标轴不一致,以及多区域各向异性的问题.模拟研究了各向异性介质对CO2气体饱和度空间分布的影响,发现CO2在渗透率主值方向上的运移距离远,传播速度明显快,由此验证了算法的有效性.该项研究有效地提升了TOUGH2的性能,使得TOUGH2在处理复杂地质体渗流问题时,模拟结果更加客观,符合实际.     

基于水-力耦合理论的超深隧道围岩渗透性预测

涌水预测是特长超深隧道勘测设计及施工中面临的重要问题之一。围岩渗透性是涌水预测的基础 ,对于超深隧道 ,不能通过大规模抽水试验来获得渗透性参数。以水力耦合理论为基础 ,该文提出了一种超深隧道围岩渗透性预测方法。其主要思想是 ,首先确定近地表岩体的渗透张量 ;根据地应力实测资料进行地应力场的量级反演 ;选择适当的裂隙开度 -应力模型 ,预测不同深度的裂隙开度 ;在裂隙网络结构不随深度变化这一假定的基础上 ,计算隧道标高的围岩渗透性。     

各向异性应力边界条件下不同方向裂缝的变形特征

裂缝随地应力的变形规律对油气藏的高效开发具有重要的指导意义,目前中外对裂缝应力敏感变形特征的研究多集中在各向同性应力且方向与宏观压力梯度方向平行条件下的裂缝变形特征.但对各向异性应力不同方向裂缝的应力敏感特征研究较少.为此,建立各向异性应力条件下不同方向裂缝的变形计算模型,并研究流体压力、弹性参数、几何参数等对裂缝变形的影响及整个渗流介质渗透率张量的变化规律,最后通过物理模拟实验验证该模型的准确性.研究结果表明:裂缝性渗流介质加载各向异性应力时,与最大主应力方向夹角越小的裂缝渗透率越大;两组裂缝不对称分布时,随流体压力增大,裂缝系统渗透率主值变大,主值方向逐渐偏向应力敏感性强的那组裂缝,当两组裂缝正交分布时,只有主值大小会发生变化,最大主值方向始终平行于弹性模量较小的那组裂缝.     

基于裂隙岩体渗透张量的水封油库水幕布置方式研究

为研究岩体渗透张量对于水封油库水幕布置方式及渗流场的影响规律,推导了等效渗透张量计算公式,模拟分析不同渗透张量与水幕布置方式组合下的渗流场。通过二维裂隙介质网络模型求得不同方向渗透系数,并拟合成渗透椭圆,求得等效渗透张量。开展了不同等效渗透张量和不同水幕布置方式的数值模拟,进行了渗流场及洞周速度分析,并采用黄岛油库进行了分析验证。研究结果表明:裂隙介质可通过各方向渗透系数的计算求出等效渗透张量,通过分析不同渗透张量与水幕布置方式组合,得出应采用水幕孔垂直于渗透主方向的布置方式。     

基于渗透率张量的各向异性油藏两相渗流数值模拟

针对油藏中存在的渗透率各向异性问题,建立全渗透率张量的油水两相渗流数学模型,利用有限元方法在空间域上进行离散,采用隐式差分格式在时间域上离散,得到地层中不同位置处的压力和含水饱和度变化规律。结果表明:各向异性油藏中的注水前缘与各向同性油藏有明显不同,主要沿渗透率主值较大的方向推进;渗透率主值较大方向与注采井连线夹角较小,注入水推进较快,生产井见水较早;注入水前缘的前进方向和速度受各向异性地带渗透率主轴方向和渗透率主值的影响,各区域内注入水沿渗透率主值较大的方向驱替速度较快。     

Optimization of Permeability Tensor Characteristics of Anisotropic Reservoir and Well Pattern Parameters

The problems of well pattern arrangement, well array direction, and well array spacing ratios for anisotropic reservoirs were studied using tensor analysis. The problems were formulated as a bilevel programming model which was solved using a genetic algorithm. The results show that if the permeability in one direction is much higher than in another direction, the wells should be aligned along the high permeability direction. The analysis provides a theoretical foundation for well pattern arrangement in fractured reservoirs as well as in channel sand reservoirs.     

利用渗透张量法求取裂隙岩体渗透系数的随机误差分析

利用渗透张量法求取裂隙岩体的渗透系数是目前在求取裂隙岩体渗透系数中运用最广泛的方法之一.作者在分析裂隙岩体渗透张量计算公式的基础上,提出了利用渗透张量求取裂隙岩体渗透系数的误差的主要影响因素,详细论述了各因素对计算结果的影响.以此为出发点,利用误差的传递定律推导出了充填裂隙岩体和张开裂隙岩体的随机误差计算公式,并结合实际工程问题分别对充填裂隙和张开裂隙两种情况下利用随机误差公式进行了的误差分析.工程实践表明,误差分析的结果是合理的、可靠的.该误差公式的提出为修正利用渗透张量计算裂隙岩体渗透系数提供了一种新的思路和方法.     

各向异性人工材料的电磁波吸收特性

利用传输矩阵法研究了含各向异性人工材料的一维结构的电磁波吸收特性,分析了入射波频率、极化方向、入射角以及材料厚度对电磁波吸收率的影响.结果表明,电磁波垂直入射到单层各向异性人工材料中,尽管s波和p波的吸收率极大值出现在不同的频率,但两种波的吸收率随层厚增大的变化规律一致.斜入射时,不管入射角如何变化,s波和p波的吸收率都随着层厚的增大而趋于定值,该极限值由入射角决定.改变入射波频率,当某一频率对应磁导率张量的矩阵元的实部为负值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而趋于定值;当磁导率张量的矩阵元的实部为正值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而振荡,且峰值出现在层厚为λ/2的整数倍时.含各向异性人工材料的三层结构的吸收率优于单层结构.以上结论可为使用各向异性人工材料制作电磁波吸收器提供理论支持.     

岩体渗透特性的渗透张量分析在某水电工程中的应用

对岩体渗透性能非均质、各向异性显著的特点，采用从裂隙几何参数测量、裂隙分组，到渗透张量计算这一流程，获得裂隙介质三维渗透张量场，达到准确地刻画岩体渗透特性的目的，并在西南地区某水电工程中得到成功的应用