表皮效应对井筒内地下水流速影响数值模拟研究

通常井内的地下水流速是由单井示踪试验或Aqua Vision流速流向仪测定得来,用以计算含水层中的地下水流速。由于表皮结构的影响,导致井筒附近的地下水流场发生变化,引起井筒内的流速与含水层中的流速存在偏差。为了探究表皮效应对井筒内地下水流速的影响,利用COMSOL Multiphysics软件,建立考虑表皮效应的地下水流数值模型,系统分析表皮厚度以及渗透系数对井筒中地下水流速的影响机制,根据模拟结果进一步评估利用井筒内地下水流速换算含水层地下水达西流速已有经验公式的可靠性。结果表明:(1)井筒附近表皮区域渗透系数越大,井筒内的地下水流速越大,且利用经验公式计算的地下水达西流速相对误差均小于0.23%,具有较高可靠性;(2)表皮区域渗透系数小于含水层渗透系数时,随着表皮厚度增大,井筒内地下水流速越小,经验公式计算结果的相对误差呈现增大趋势;(3)表皮区域渗透系数大于含水层渗透系数时,随着表皮厚度增大,井筒内地下水流速增大,计算结果相对误差总体上呈现减小的趋势,但其误差波动性较大,表明在该条件下经验公式计算的稳定性较差。结果显示表皮结构对井筒内地下水流速影响较大,在实际应用中要关注表皮结构的影响。