考虑井周堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Lapλace变换和有限余弦Fourier变换及其逆变换,推导了定解问题在Lapλace空间的解,并采用Stehfest数值逆变换方法得到了实时空间内的半解析解。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会减小回灌过程中回灌流量和水头抬升,并降低含水层的拟稳态渗流响应,而较大的渗透系数衰减指数λ仅降低了渗透系数衰减过程中水头抬升和回灌流量,并不影响含水层达到拟稳态时的渗流状态;因Kr,∞和λ不同引起的水头差沿径向距离先增大后减小,在井周堵塞区与主含水层交界面达到最大值;回灌堵塞使得水头抬升分布在井周堵塞区与主含水层交界面上存在明显的折点,并造成含水层水头在抬升过程中存在显著的下降阶段,上述特征可为回灌堵塞评估与预测提供参考。

基于井流理论的隧洞外水压力解析计算方法研究

外水压力是影响隧洞安全稳定运行的关键因素。目前,外水压力的取值仍采用经验性或半经验性的方法,局限性较大。基于井流理论,采用水-岩分算的方式,通过地下水渗流原理推求圆形隧洞外水压力折减系数解析计算公式,并通过数值分析方法进行对比,将成果应用于城门洞形断面进行验证。结果表明,围岩条件即围岩的渗透性主要影响外水压力的大小;衬砌支护完成后,隧洞孔隙水压力会快速降低,然后逐渐趋于稳定,衬砌的阻水作用得到充分发挥;利用解析公式计算等效转换后的城门洞形断面,解析解与数值解误差不大,围岩的渗透性仍为主要因素。

深水气田井流物净化研究与实践

南海荔湾区块深水气田采用水下采输系统,井流物从水下井口产出后与水合物抑制剂、各类化学药剂掺混形成复杂组合流体。生产运行中发现井流物中不溶物和悬浮固体含量增加,洁净度下降,流程中各类滤器频繁发生堵塞。通过化验分析和电镜扫描对比,明确了井流物杂质成分为乙二醇再生单元中颗粒过滤器的助滤剂硅藻土以及处理设备中的腐蚀产物。由于助滤剂的强吸附性,使杂质吸附了大量重烃组分,成分更加复杂,同时在海管段塞作用下不断富集加强,井流物成分均质性不断遭到破坏,加剧了工艺处理的难度。针对上述问题,将颗粒过滤器滤布规格由35L/(m^(2)·s)提高至21L/(m^(2)·s),控制助滤剂漏失量,同时持续投用脱盐闪蒸单元抑制系统腐蚀问题,有效降低井流物杂质含量,提升了系统洁净度。另外,采用精细控压携液策略,抑制深水海管井流物段塞的形成。

潜水含水层井流模型的对比研究

依托在潜水含水层中开展的10组高分辨率抽水试验,探讨了泰斯(Theis)、博尔顿(Boulton)和纽曼(Neuman)3种潜水井流模型的识别精度。结果表明:泰斯模型由于忽略了潜水含水层的三维流动和潜水含水层重力释水的滞后效应,因此无法真实反映潜水井流的运动特征和释水机理;博尔顿模型能够较好地刻画抽水试验早期潜水含水层重力给水滞后的主要特征;既考虑潜水含水层重力滞后给水机理,又同时考虑了潜水含水层三维流动特征的纽曼模型最能全面反映潜水含水层井流试验的运动特征和释水机理。

多含水层稳定流非干扰多孔混合井流理论及示踪测井方法

本文提出了一种多含水层稳定流非干扰混合多孔井流理论，研究了在不抽水（或不注水）条件下，通过测定多含水层中各层的垂向流速、流向、渗透流速等求解各含水层的渗透系数、静水头、降深与流量的关系等水文地质参数的一种方法．该方法完全是在天然流场下进行渗流场的测试。

钻孔与岩体裂隙斜交渗流场井流理论与示踪方法研究

本文论述了钻孔揭露裂隙岩体与裂隙斜交情况下通过示踪方法测定裂隙渗透性及其参数， 将稀释测井与示踪测井方法相结合建立了井流理论． 推导了双井系统中单裂隙岩体的渗透系数、等效水力隙宽、静水头、影响半径及水力坡度等的计算公式， 并将此研究成果应用于大坝的渗流场探测之中．

承压含水层井流-盖层弯曲效应的解析理论

指出承压含水层盖层的弯曲变形与开采井周围的径向地下水运动存在相互作用,而这一效应在传统的井流理论中没有被认识到.通过引入弹性薄板理论,建立了无越流的承压含水层井流-顶板弯曲效应的解析模型,同时考虑了含水层和水的压缩性,结果表明Theis井流方程给出的抽水降深偏小.在此基础上推导了有越流承压含水层井流-盖层弯曲效应的偏微分方程,求出了解析解,并与传统理论的结果进行了对比,表明Hantush Jacob公式计算的降深也是偏小的.在抽水井附近和抽水初期,传统理论可能导致显著的相对误差.

线性非线性流并存区域井流问题的水头降深研究

为了精确求解线性、非线性流并存区域井流问题的水头降深,基于非线性指数n是径向距离r的线性连续减函数,对建立起来的水均衡方程用Boltzmann变换进行求解,推导出了线性、非线性渗流区域内水头降深的解析表达式。

基于球状井非稳定井流理论的管涌流场分布研究

渗流场分布确定是管涌研究的基础与关键。双层堤基管涌时土体破坏范围仅局限于管涌口周围,且在管涌口形成后土体中的渗流场会经历一个动态的变化过程。基于此,将管涌口概化为半球状的涌水井,结合非稳态渗流方程和叠加原理,对定水头条件下双层堤基管涌口形成后地层中的流场分布进行了研究,得到了管涌口形成以后的渗流场分布。通过算例,研究了管涌口形成以后堤基内水头以及水力梯度随时间的变化规律;通过与稳定条件下完整井流的对比,得到了球状井与完整井条件下水头与水力梯度的分布规律。研究表明:管涌口形成时的非稳定渗流是造成细砂突涌的重要原因之一;利用稳定完整井条件下的渗流场分布进行管涌判别时,会明显夸大管涌的发生范围。

定流量下承压层环向非完整井流理论及应用

考虑井壁沿环向一部分不透水,建立定流量下承压层环向非完整井模型,应用Laplace变换和Fourier变换得到井流问题的半解析解,并获得特殊情况下的近似解.基于所得半解析解,分析环向非完整区对流场状况的影响以及影响程度沿径向的分布和随时间的变化.计算结果表明,环向的非完整性使流场产生明显的空间分布差异,会导致定流量井流实验时应用完整井理论估算得到的含水层参数产生偏差.针对这一问题,提出减小误差的方法.环向非完整井的流场特性可用于基坑降水,以增加基坑内的降水深度而减小基坑外的降水深度,通过算例对降水效果进行验证.

通用非稳定井流试验数据分析的原理与方法

针对目前在分析非稳定井流试验数据以确定机井井损参数与含水层水文地质参数的方法 ,仅能在泰斯假设条件下应用的问题 ,文中对三次定流量非稳定流抽水试验过程中的降深表达式进行均值处理 ,构成一个三元非线性方程组 ,利用迭代法求解该方程组 ,能够计算出机井的井损系数C与非线性指数n。在计算出井损参数后 ,可以将机井中降深的线性项与非线性项进行分离 ,线性降深部分可以用于计算含水层的其它水文地质参数。与现有的方法相比较 ,文中的方法不要求井函数的具体形式为已知 ,在非线性指数n不论是否已知的情况下均可以应用 ,当n为已知时 ,能够使抽水次数减少一次 ,在稳定流的情况下也可以应用 。

两种流态区域条件下的井流问题的解析解

文中针对在均质等厚、无限分布的承压含水层中 ,以定流量抽水时 ,抽水主孔附近含水层会存在非线性流区域的问题 ,根据水量平衡原理 ,分别建立了线性流区域和非线性流区域的水流运动方程 ,采用Boltzmann变换对其求解 ,得到了计算两个区域中任一点的渗流速度和水位降深的解析公式 .

潜水非稳定井流变边界渗流模型的解析解与数值解

在地下水渗流理论的基础上,建立了潜水非稳定井流计算的变边界渗流模型.针对潜水非稳定井流问题边界的可变性,运用拉普拉斯变换,给出变边界渗流模型的初步解析解.为了便于实际应用,提出了追踪变边界计算割离井法,编制了FORTRAN计算程序.

两种流态并存区域上井流问题的渗流速度

为了对两种流态并存区域上的井流问题精确求解,在非线性区域内,就非线性指数n是径向距离r的线性连续减函数的情况,对建立起来的水均衡方程,用Boltzmann变换进行求解,推导出了线性与非线性渗流区域内井流问题渗流速度的解析表达式.

利用MODFLOW模拟井流的误差特征

MODFLOW是目前被广泛使用的地下水流数值模型。为分析MODFLOW模拟井流的误差特征,对承压含水层单井抽水问题进行了不同网格尺度下的4组模拟试验。对比模拟水头值与Theis公式解析解,我们将误差分为3类:求解误差、插值误差和模型刻画误差。求解误差是运行MODFLOW核心程序直接产生的,而对格点之间水头分布进行评估时将产生插值误差.最大误差发生在井点位置,这是由数值模型中井周附近水流刻画不合理造成的。

改进的Theis井流模型及其解析解——考虑含水层顶板的挠曲作用

传统承压含水层井流理论都假定承压含水层顶面总应力不变 ,其隐含的意义是忽略含水层顶板的刚度 ,从而忽略了顶板弯曲对含水层释水的影响 .指出考虑顶板弯曲时 ,抽水井周围承压含水层顶部的总应力将减小 ,从而产生比传统理论估计更大的地下水降深 ,并结合弹性板理论对Theis井流模型作出了改进 ,新模型的解析解证明Theis模型计算的地下水水头降深偏低 .

解析裂隙含水层非稳定井流问题

本文通过坐标轴的旋转、压缩和再旋转变换 ,推导出了有越流裂隙含水层中地下水三维非稳定井流问题的解析解。该解是 Theis解、Hantush和 Way所给的径向各向异性含水层非稳定井流解的进一步推广。

在井流影响下的对流－弥散问题研究

本文针对在对流一弥散问题的数值计算中，井点附近容易出现不合理的现象，从理论上推导出井流项（源汇项）在对流一弥散方程中的具体表达式，探讨了问题出现的原因，并提出了求解对流一弥散问题的４种计算方案．最后通过一个算例，验证了本文处理源汇项的可行性，并对４个计算方案进行了比较．计算结果表明，在实际应用中，可以忽略弹性储（释）水对溶质运移的影响，也可把注水井作为浓度第一类边界处理，经这样处理后所引入的误差不超过０．５％．

关于稳定井流模型和Dupuit公式的讨论——对陈崇希教授“商榷”一文的答复

由于忙于其他方面的工作，没能定期阅读《水利学报》，因而不清楚《水利学报》开展了有关稳定井流模型和Dupuit式的讨论，陈崇希教授2010年8月发表于《水利学报》的文章（文献[1]）也迟至近日才看到，因而迟复了。甚歉!兹就有关问题谈谈个人的看法。

影响半径稳定井流模型与可持续开采量：地下水动力学一个基本理论问题的分歧--与薛禹群院士商榷

最近收到《水利学报》编辑部转来读者的来信述：＂仔细翻阅我国两本具代表性的地下水动力学教材（薛禹群1997;陈崇希等,1999）时,发现对Dupuit模型的认识目前还存在较大的分歧。＂并且列出3个问题：＂1.Dupuit稳定流模型与影响半径;2.如何获取影响半径;3.在均匀流中定流量抽水,能否形成稳定流？＂指出2本教材在这3个问题上有很大差异,因此该读者＂特别向薛禹群和陈崇希两位老师请教,以澄清认识。＂本人作为地下水动力学的一名教员,有责任接受此项任务。