变径抽水井降深和涌水量关系的混合井模型.pdf

第4 2卷 第4期2 0 2 3年 7月 地 质 科 技 通 报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y V o l.4 2 N o.4J u l.2 0 2 3齐跃明,吴佳欣,王旭升,等.变径抽水井降深和涌水量关系的混合井模型J.地质科技通报,2 0 2 3,4 2(4):6 5-7 4.Q i Y u e m i n g,Wu J i a x i n,W a n g X u s h e n g,e t a l.M i x e d-w e l l m o d e l o f t h e r e l a t i o n b e t w e e n d r a w d o w n a n d w a t e r i n f l o w i n a p u m-p i n g w e l l w i t h v a r i a b l e-d i a m e t e rJ.B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 2(4):6 5-7 4.基金项目:国家重点研发计划课题(2 0 2 2 Y F C 3 7 0 2 2 0 3);国家自然科学基金项目(5 2 2 7 4 2 4 3;4 2 2 7 2 2 9 2);江苏省研究生科研创新计划(2 7 6 6;2 7 6 7);中国矿业大学研究生创新计划项目资助(2 0 2 3WL J C R C Z L 0 0 3;2 0 2 3WL J C R C Z L 0 0 4)作者简介:齐跃明(1 9 7 7),男,副教授,主要从事水文地质和矿山水害防治方面的教学和科研工作。E-m a i l:y m_q i 1 2 6.c o m通信作者:王旭升(1 9 7 4),男,教授,博士生导师,主要从事地下水动力学研究工作。E-m a i l:w x s h c u g b.e d u.c n E d i t o r i a l O f f i c e o f B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y.T h i s i s a n o p e n a c c e s s a r t i c l e u n d e r t h e C C B Y-N C-N D l i c e n s e.变径抽水井降深和涌水量关系的混合井模型齐跃明1 a,吴佳欣1 a,王旭升2,周 来1 b,董贵明1 a,刘 博1 a,许进鹏1 a,马 超3,周 沛1 a(1.中国矿业大学 a.资源与地球科学学院;b.环境与测绘学院,江苏 徐州 2 2 1 1 1 6;2.中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京 1 0 0 0 8 3;3.山东省地矿工程勘察院,济南 2 5 0 0 1 4)摘 要:抽水试验是确定含水层水文地质参数和评价地下水资源的重要手段。对于单井抽水试验分析,现有井流模型假定抽水井的直径不随深度变化、含水层为单一的潜水或承压含水层,未考虑抽水井变径及穿越多个含水层的情况。建立多含水层异径抽水的稳定态混合井流模型,假设地下水仅发生水平流动,推导出了抽水井涌水量与降深关系的理论解析公式,探讨根据变径抽水井的单井稳定流抽水试验获取含水层参数的方法,提出了承压含水层段抽水井等效半径精确解和替代半径计算公式。把混合井流模型用于分析淄河源区的傍河抽水试验,根据3个流量的阶梯式抽水试验数据确定了涌水量Qw与降深sw的抛物线型关系,预测允许降深sw为2 5 m时抽水井涌水量为4 0 9 3.8 m3/d,反算得到潜水含水层渗透系数为1.8 8 m/d,用替代半径计算的承压含水层渗透系数约为0.4 3 m/d,相对误差小于5%。混合井模型为多含水层抽水井的涌水量预报提供了理论依据,其适用性也受到假设条件的限制。在完整河情景下忽略三维流将导致反求的渗透系数偏大,在非完整河情景下解析解反求的渗透系数则偏小。关键词:多层含水层;稳定流;变径单孔混合抽水;钻孔涌水量估算;混合井模型2 0 2 2-1 2-2 2收稿;2 0 2 3-0 4-1 1修回;2 0 2 3-0 5-0 4接受中图分类号:P 6 4 1 文章编号:2 0 9 6-8 5 2 3(2 0 2 3)0 4-0 0 6 5-1 0d o i:1 0.1 9 5 0 9/j.c n k i.d z k q.t b 2 0 2 2 0 6 9 9 开放科学(资源服务)标识码(O S I D):M i x e d-w e l l m o d e l o f t h e r e l a t i o n b e t w e e n d r a w d o w n a n d w a t e r i n f l o w i n a p u m p i n g w e l l w i t h v a r i a b l e-d i a m e t e rQ i Y u e m i n g1 a,Wu J i a x i n1 a,W a n g X u s h e n g2,Z h o u L a i1 b,D o n g G u i m i n g1 a,L i u B o1 a,X u J i n p e n g1 a,M a C h a o3,Z h o u P e i1 a(1 a.S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E a r t h S c i e n c e s;1 b.S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a n d S p a t i a l I n f o r m a t i c s,C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g a n d T e c h n o l o g y,X u z h o u J i a n g s u 2 2 1 1 1 6,C h i n a;2.S c h o o l o f W a t e r R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t,C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g),B e i j i n g 1 0 0 0 8 3,C h i n a;3.S h a n d o n g P r o v i n c i a l G e o-m i n e r a l E n g i n e e r i n g E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e,J i n a n 2 5 0 0 1 4,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eP u m p i n g t e s t s a r e a n i m p o r t a n t m e t h o d f o r d e t e r m i n i n g t h e h y d r o g e o l o g i c a l p a r a m e-t e r s o f a q u i f e r s a n d e v a l u a t i n g g r o u n d w a t e r r e s o u r c e s.F o r t h e a n a l y s i s o f s i n g l e-w e l l p u m p i n g t e s t s,e x i s t-i n g m o d e l s a s s u m e t h a t t h e w e l l d i a m e t e r r e m a i n s c o n s t a n t w i t h d e p t h a n d t h a t t h e a q u i f e r i s e i t h e r u n c o n-f i n e d o r c o n f i n e d.T h e y d o n o t c o n s i d e r s i t u a t i o n s w h e r e t h e w e l l d i a m e t e r v a r i e s o r w h e n m u l t i p l e a q u i f e r s a r e e n c o u n t e r e d.M e t h o d sI n t h i s s t u d y,w e d e v e l o p e d a s t e a d y-s t a t e m i x e d-w e l l f l o w m o d e l t o a c c o u n t h t t p s:/d z k j q b.c u g.e d u.c n 地质科技通报 2 0 2 3年 f o r a p u m p i n g w e l l w i t h a v a r i a b l e d i a m e t e r t h a t p e n e t r a t e s m u l t i p l e a q u i f e r s w i t h t h e a s s u m p t i o n o f h o r i-z o n t a l f l o w w i t h i n t h e a q u i f e r s.T h e a n a l y t i c a l s o l u t i o n s f o r t h e r e l a t i o n b e t w e e n p u m p i n g d i s c h a r g e a n d d r a w d o w n w e r e d e r i v e d.T h i s s t u d y e x p l o r e s t h e m e t h o d o l o g y o f u s i n g s i n g l e-w e l l s t e a d y-s t a t e p u m p i n g t e s t s w i t h v a r i a b l e-d i a m e t e r w e l l s t o o b t a i n a q u i f e r p a r a m e t e r s.A d d i t i o n a l l y,a c c u r a t e s o l u t i o n s f o r t h e e-q u i v a l e n t r a d i u s o f a c o n f i n e d a q u i f e r s e g m e n t a n d a l t e r n a t i v e r a d i u s c a l c u l a t i o n f o r m u l a s a r e p r o p o s e d.R e s u l t sT h e m i x e d-w e l l f l o w m o d e l w a s a p p l i e d t o a n a l y z e p u m p i n g t e s t s n e a r t h e Z i h e R i v e r.B a s e d o n t h e d a t a f r o m t h r e e s t e p p e d p u m p i n g t e s t s