宁夏砂田不同砾石覆盖厚度土壤入渗过程及模型分析

以宁夏中部旱区砂田土壤为研究对象,通过对不同砾石覆盖厚度条件下砂田土壤水分入渗过程进行研究,采用一维垂直定水头入渗法,选取砾石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,6,9,12,15cm),观测湿润锋运移和入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明,砾石覆盖提高了土壤水分入渗能力,土壤湿润锋运移距离和入渗量明显增加。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的累积入渗量分别增加了4.3%,11.8%,12.8%和17.1%,平均入渗率增加了25.8%,38.7%,50.0%和62.9%;同时砾石覆盖厚度改变了土壤水分入渗曲线,随着砾石覆盖厚度增加,土壤初始入渗率迅速增加,但稳定入渗率增加较为缓慢。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的初始入渗速率分别增加了40%,81%,91%和110%;稳定入渗速率分别增加了15.3%,17.9%,20.5%和25.6%。利用3种入渗模型对砂田土壤水分入渗过程进行拟合,结果表明Horton模型拟合效果最好,是分析和预测不同砾石覆盖厚度土壤水分入渗过程的适宜模型。

基于GIS侏罗系3-1煤层顶部砾石层隔水性评价

鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富,侏罗系煤层开采过程中顶板砂岩水害威胁矿井安全生产,而煤层顶板上覆砾石层的隔水性能对于采掘过程防治水工程和顶板管理有着重要影响。本文以泊江海子矿二盘区3−1煤层顶部砾石层为对象,采用GIS信息与层次分析方法相融合,建立了多因素影响下的多层次煤层顶板砾石层隔水性预测模型,对开采前后影响砾石层隔水性的7个和9个指标进行评价分区。结果表明,3−1煤层开采会导致砾石层隔水性相对减弱,盘区西翼由采前大范围隔水性较强和中等区域变为隔水性弱和较弱区域,且范围向四周扩散增大;东翼隔水性强区和较强区范围大幅缩减,且部分区域减弱为隔水性中等区;中部所受影响较小,隔水性鲜有变化。为泊江海子3−1煤层和鄂尔多斯盆地北缘侏罗系煤层开采水害防治提供理论指导。

砾石覆盖厚度对斥水土壤入渗特性的影响及模型优选

基于室内一维垂直入渗土柱试验,研究砾石覆盖厚度(0,3,6,9,12 cm)对斥水土壤积水入渗及水分再分布的影响,并利用不同入渗模型进行拟合。结果表明:砾石覆盖显著增加斥水土壤湿润锋运移距离(p<0.05);同一时段内,各处理累积入渗量皆高于对照组(p<0.05),斥水性红壤累积入渗量与砾石覆盖厚度呈正相关关系;斥水性红壤初渗率与稳渗率随砾石覆盖厚度变化均可用指数函数来描述,决定系数分别为0.91和0.87,砾石覆盖使得斥水性潮土初渗率与稳渗率增大,其中稳渗率与砾石覆盖厚度呈二次函数关系,决定系数为0.78,覆盖6 cm时稳渗率达到最大;砾石覆盖明显提高斥水土壤剖面平均含水率,斥水性红壤和潮土最大分别增长180.8%和57.6%;隔绝蒸发条件下,再分布过程斥水土壤湿润体含水率表现为停渗时刻>再分布1天>再分布3天>再分布7天;Horton模型对砾石覆盖斥水土壤入渗过程的拟合效果最好,是分析和预测砾石覆盖斥水土壤水分入渗特征的适宜模型。

不同厚度砾石覆盖的潮土入渗过程及模型优选

基于室内一维垂直定水头入渗试验,研究砾石覆盖下(0、3、6、9和12 cm)潮土水分入渗过程变化规律,并利用模型进行模拟。结果表明:砾石覆盖显著增加潮土湿润锋运移距离和累积入渗量(P<0.05)。潮土湿润锋运移距离和累积入渗量随时间变化关系均可用幂函数进行拟合,其R^(2)最小分别为0.995和0.983。砾石覆盖改变潮土水分入渗曲线,显著增加潮土初渗率、稳渗率和平均入渗率。砾石覆盖厚度超过9 cm时,潮土达到稳定入渗阶段的时间显著增加(P<0.01)。潮土初渗率、稳渗率和平均入渗率与砾石覆盖厚度均呈显著正相关关系。Kostiakov模型是拟合砾石覆盖潮土水分入渗特征的最佳模型。

气举反循环钻进在大厚度漂砾石地层中的应用

在施工一眼深度300m的供水井中,为解决大厚度漂砾石地层中钻进施工难度大的问题,采用气举反循环钻进工艺,配合大口径牙轮钻头钻进一次成井的方法,取得了较好的效果。

超高土石坝砾石土互层厚度动态调整工艺研究

超高土石坝常采用砾石土心墙结构以增强防渗体协调变形能力,砾石土互层厚度是决定砾石土砾石含量的重要指标。常规方法未考虑料源砾石含量差异的影响,砾石含量控制精度较低。基于砾石含量守恒原理,推导出砾石土互层厚度动态调整公式。以两河口水电站工程为例,通过对比试验论证了利用动态调整法确定砾石土互层厚度较常规方法更为精确。为减小动态调整法中因试验检测频次增加对工程的制约,基于敏感性分析原理,确定了料源砾石含量允许波动范围,并利用料场复勘、料源开采前检测、开采过程中由土料前层检测数据确定后层土料铺料厚度等手段,加强工序衔接。充分考虑冬雨季因素,灵活调整砾石土互层施工先后顺序,最大限度保障砾石土质量。相关方法及结论对工程施工具有一定的指导意义。

基于防砂模拟试验装置的砾石充填防砂参数优化设计研究

渤海湾油井防砂主以砾石充填防砂为主，为了进一步提高其挡砂效果，同时提高单井产能，基于渤海湾地区储层特性的统计结果，利用防砂模拟试验装置，针对砾石充填防砂进行了效果评价。试验结果表明：①在进行砾石充填粒度参数设计时，可将D50适当放大到（6～7．5）d50，产能相对Saucier挡砂理论提高了10％，且能够有效防砂；②砾石充填最优充填厚度为30～35mm，继续提高砾石充填厚度对产量的贡献较小。在进行防砂设计时，同时考虑防砂参数和充填厚度的影响，在其产能上可以得到进一步提高。