1、基本問題序號簡述題試分析在相同條件下進行人工回灌時，承壓含水層和潛水含水層的貯水能力的大小。等水位線的疏密程度可以反映出哪些水文地質條件？流網的性質包括哪些？有入滲時，潛水面的形狀及河渠間分水嶺的移動規律潛水井流的運動特征潛水含水層的貯水能力可表示為承壓含水層的貯水能力可表示為式中Q含水層水位變化時H 水位變化幅度;Q= HF ；Q=HF;H的貯水能力,F地下水位受人工回灌影響的范圍。從中可以看出，因為承壓含水層的彈性釋水系數遠遠小于潛水含水層的給水度，因此在相同條件下進行人工回灌時，潛水含水層的貯水能力遠遠大于承壓含水層的貯水能力。由達西定律Q=KJH可以知，在含水層的單寬流量 Q保持不變時

2、, 等水位線的密集表示水力坡度 J大，反映含水層滲透系數較小或含水層厚度較大；等水位線的稀疏表示水力坡度J 小,反映含水層滲透系數較大或含水層厚度較小。在各向同性介質中，流線與等水頭線處處垂直，流網為正交網格。在均質各向同性介質中，流網中每一網格的邊長比為常數。若流網中各相鄰流線的流函數差值相同，且每個網格的水頭差值相等時，通過每個網格的流量不同。若兩個透水性不同的介質相鄰時，在一個介質中為曲邊正方形的流網，越過界面進入另一個介質時則變成曲邊矩形。潛水井流特征： 流線與等水頭線都是彎曲的曲線，井壁不是等水頭面，抽水井附近存在三維流，井壁內外存在水頭差值；降落漏斗位于含水層內部，水位降落漏斗的曲

3、面就是含水層的上部界面，導水系數T隨時間t和徑向距離r變化； 潛水含水層水位下降伴有彈性釋水和重力疏干，為緩慢排水過程，抽水量主要來源于含水層疏干,稱為潛水含水層的遲后效應承壓含水層中井流的運動特點穩定井流與非穩定井流的區別穩定井流的形成條件產生水躍的原因10地下水流向井的穩定運動和非穩定運動的主要區別是什么？承壓水井流特征：流線與等水頭線在剖面上的形狀不相同，等水頭線近似直線，等水頭面即為鉛垂面，降深不太大時承壓井流為二維流;降落漏斗在含水層外部，成虛擬狀態變化，但導水系數不隨時間變化；承壓井流的抽水量來自承壓含水層水頭降落漏斗范圍內由于減壓作用造成的彈性釋放，是瞬時完成的。穩定井流中，當無

4、垂向補給時，地下水流向井的過程中任一斷面的流量都相等，并等于抽水井流量，地下水位h不隨時間t變化。非穩定井流中，地下水流向井的過程中，沿途不斷得到含水層釋放補給，通過任一斷面的流量都不相等，井壁處流量最大并等于抽水井流量，地下水位h隨時間t而變化，初期變化大，后期變化減小。存在補給且補給量等于抽水量。可能形成地下水穩定運動的兩種水文地質條件。 有側向補給的有限含水層中，當降落漏斗擴展到補給邊界后，側 向補給量和抽水量平衡時，地下水向井的運動便可達到穩定狀態；在有垂向補給的無限含水層中，隨降落漏斗的擴大，垂向補給量不斷增大。當其增大到與抽水量相等時，將形成穩定的降落漏斗和地下水的穩定運動水躍：抽

5、水井中的水位與井壁外的水位之間存在差值的現象face）。井損（well loss ）是由于抽水井管所造成的水頭損失。(seepage井損的存在：滲透水流由井壁外通過過濾器或縫隙進入抽水井時要克服阻力，產生一部分水頭損失h1o水進入抽水井后，井內水流井水向水泵及水籠頭流動過程中要克服一定阻力，產生一部分水頭差井壁附近的三維流也產生水頭差統稱為水躍值.h3。通常將（hi+h2+h3)（1 ）從流量看，穩定井流不同斷面的流量處處相等，都等于抽水井 的流量；而任一斷面非穩定井流的流量都不相等，沿著地下水流向流 量逐漸增大，直至抽水井處為最大（抽水井的出水量） 。（2）只要給定邊界水頭和井內水頭，就可以

6、確定穩定井流抽水井附 近的水頭分布，且水頭分布不隨時間發生變化；非穩定井流抽水井附 近的水頭分布是隨抽水時間而不斷發生變化的，例如Theis井流，在抽水初期水頭降速快，1/u=1 時達到最大，之后降速由大減小，最后趨于等速下降。(1)含水層為均質、各向同性，產狀水平、厚度不變(等厚)、，分布面 積很大，可視為無限延伸；或呈圓島狀分布，島外有定水頭補給;(2)抽水前地下水面是水平的，并視為穩定的；含水層中的水流服從Darcy' s Law，并在水頭下降的瞬間將水釋放出來，可忽略弱透水層的彈性釋水;11承壓水井的Dupuit公式的水文地質概念模型(3)完整井，定流量抽水，在距井一定距離上有

7、圓形補給邊界，水位降落漏斗為圓域，半徑為影響半徑；經過較長時間抽水，地下水運 動出現穩定狀態;(4)水流為平面徑向流，流線為指向井軸的徑向直線，等水頭面為以井 為共軸的圓柱面，并和過水斷面一致；通過各過水斷面的流量處處相 等，并等于抽水井的流量。1213承壓水井的Dupuit公式的表達式及符號含義式中，sw井中水位降深，m；Q 抽水井流量，m3/d ；M 含水層厚度， m；K 滲透系數，m/d；rw井半徑，m；R影響半徑(圓島半徑) ，m。Theim公式的表達式若存在兩個觀測孔，距離井中心的距離分別為 門，2,水位分別為H1,H2，在r1至y r2區間積分得:141516式中si、S2分別為r

8、i和r2處的水位降深。它與非穩定井流在長時間抽水后的近似公式完全一致。這表明，在無潛水井的Dupuit公式表達式及符號含義定流量抽水時Theis公式的適用條件(水文地質概念模型)寫出泰斯公式及各項限承壓含水層中的抽水井附近，確實存在似穩定流區。HZ 3一4 =著畤Iq-式中R潛水井的影響半徑，其含義和承壓水井的相同;hw井中水柱高度，m；sw井中水位降深，m；Q 抽水井流量，m3/d ；M 含水層厚度， m；K 滲透系數，m/d;rw井半徑，m。承壓含水層中單井定流量抽水的數學模型是在下列假設條件下建立的:(1)含水層均質各向同性，等厚，側向無限延伸，產狀水平;(2)抽水前天然狀態下水力坡度為

9、零;完整井定流量抽水，井徑無限小;含水層中水流服從 Darcy定律;(5)水頭下降引起的地下水從貯存量中的釋放是瞬時完成的。Theis' S equation描述無補給的承壓水完整井非穩定運動過程中降深(1 )通過不同過水斷面的流量是不等的，r值越小，即離抽水井越近的過水斷面，流量越大。反映了地下水在流向抽水井的過程中，不斷191718符號的含義；泰斯公式的主要用途是什么？Theis公式反映的降深變化規律Theis公式反映的水 頭下降速度的變化規Theis公式反映出的流量和滲流速度變化與抽水量之間關系的方程式，亦即*2®丄空式中s抽水井的水位降深， m；Q 抽水井的流量， m

10、3/d ；T含水層的導水系數,W(u)泰斯井函數;r到抽水井的距離,a含水層的導壓系數,m；m2/d ；m2/d；*含水層的彈性是水系數;t自抽水開始起算的時間，d。(1)同一時刻隨徑向距離 r增大，降深s變小，當r-s時，ST0， 這一點符合假設條件。(2)同一斷面(即r固定)，s隨t的增大而增大，當t=0時，s=0，符 合實際情況。當tTS時，實際上S不能趨向無窮大。因此，降落漏 斗隨時間的延長，逐漸擴展。這種永不穩定的規律是符和實際的，恰 好反映了抽水時在沒有外界補給而完全消耗貯存量時的典型動態。(3 )同一時刻、徑向距離 r相同的地點，降深相同。(1)抽水初期，近處水頭下降速度大，遠處

11、下降速度小。當r一定時,4s-t曲線存在著拐點。拐點出現的時間(此時 u=1)為：4丁(2)每個斷面的水頭下降速度初期由小逐漸增大,大；而后下降速度由大變小，最后趨近于等速下降。當恥=1時達到最(3)抽水時間t足夠大時，在抽水井一定范圍內，的，與r無關。換言之，經過一定時間抽水后，下降速度變慢，在一 定范圍內產生大致等幅的下降。下降基本上是相同2021規律Theis公式反應的影響半徑Theis配線法的原理得到貯存量的補給。（2）由于沿途含水層的釋放作用，使得滲流速度小于穩定狀態的滲 流速度。但隨著時間的增加，又接近穩定滲流速度。 在無越流補給且側向無限延伸的承壓含水層中抽水時，雖然理論上不可能

12、出現穩定狀態，但隨著抽水時間的增加，降落漏斗范圍不斷向外 擴展，自含水層四周向水井匯流的面積不斷增大，水井附近地下水測 壓水頭的變化漸漸趨于緩慢，在一定的范圍內，接近穩定狀態（似穩 定流），和穩定流的降落曲線形狀相同。但是，這不能說明地下水頭降落以達穩定。由Theis公式兩端取對數，得到二式右端的第二項在同一次抽水試驗中都是常數。因此，在雙對數坐標系內,相同的,線重合,對于定流量抽水和U標準曲線在形狀上是2和疋只是縱橫坐標平移了4迂斗F距離而已。只要將二曲任選一匹配點，記下對應的坐標值，代入 （4-10）式（4-11 ）式即可確定有關參數。此法稱為降深-時間距離配線法。同理，由實際資料繪制的s

13、-t曲線和與s 曲線，分別與"）一一址和W（u）-u標準曲線有相似的形狀。因此，可以利用一個觀測孔不同時刻的降深值，在雙對數紙上繪出s-t曲線和M曲線，進行擬合，此法稱為降深-時間配線法。如果有三個以上的觀測孔，可以取 t為定值，利用所有觀測孔的降深值，在雙對數紙上繪出sF實際資料曲線與 W（ U）- u標準曲線擬合，稱為降深-距離配線法。2223Theis配線法的計算步驟在雙對數坐標紙上繪制W（u）-1/u或W（u）- u的標準曲線。在另一張模數相同的透明雙對數紙上繪制實測的s-t 曲線或s-t、s-r2曲線。將實際曲線置于標準曲線上，在保持對應坐標軸彼此平行的條件下相對平移，直至

14、兩曲線重合為止。任取一匹配點（在曲線上或曲線外均可），記下匹配點的對應坐標值：W（u），恥（或u）、r（或t、r2）,按下式分別計算有關參數。S-F 法:s-t 法:s-r 法:磊咐心配線法的最大優點是，可以充分利用抽水試驗的全部觀測資料，避免 個別資料的偶然誤差提高計算精度。Theis配線法的缺點（1 ）抽水初期實際曲線常與標準曲線不符。因此，非穩定抽水試驗 時間不宜過短（原因是是水有滯后現象，初期流量不穩定）。（2）當抽水后期曲線比較平緩時，同標準曲線不容易擬合準確，常 因個人判斷不同引起誤差。因此在確定抽水延續時間和觀測精度時，應考慮所得資料能繪出或s-t/r2曲線的彎曲部分以便于擬合。

15、如果后期實測數據偏離標準曲s-tJacob直線圖解法的有優缺點線，均可能是含水層外圍邊界的影響或含水層巖性發生了變化等。優點是既可以避免配線法的隨意性，又能充分利用抽水后期的所有資料。但是，必須滿足u< 0.01或放寬精度要求UW 0.05，即只有在r較小, 而t值較大的情況下才能使用；否則，抽水時間短，直線斜率小，截 距值小，所得的 T 值偏大，而 *值偏小。242526有越流補給的承壓水完整井公式的適用條有越流補給的承壓水完整井公式-Hantush-Jacob 公(1 )越流系統中每一層都是均質各向同性，無限延伸的第一類越流系統,(2)(3)含水層底部水平，含水層和弱透水層都是等厚的

16、;含水層中水流服從 Darcy定律;雖然發生越流，但相鄰含水層在抽水過程中水頭保持不變(這在徑流條件比較好的含水層中不難達到)(4)弱透水層本身的彈性釋水可以忽略，通過弱透水層的水流可視為垂向一維流;(5 )抽水含水層天然水力坡度為零，抽水后為平面徑向流;(6 )抽水井為完整井，井徑無限小，定流量抽水。S =其中,Wr Lr p 4旳I E丿u =47>式中s抽水井的水位降深， m；Q 抽水井的流量， m3/dT含水層的導水系數，m2/d ；°罔< 巧越流井函數，不考慮相鄰弱透水層彈性釋水時越流系統的井函數;B 越流因素， m;r 到抽水井的距離， m；a含水層的導壓系數

17、，m2/d；*含水層的彈性是水系數;t自抽水開始起算的時間，d。27越流完整井流公式反 應的降深-時間曲線的形狀28越流完整井流公式反映的水頭下降速度29有一個觀測孔時，越流含水層抽水試驗的單孔拐點法求參步驟(1 )抽水早期，降深曲線同Theis曲線一致。這表明越流尚未進入主含水層，抽水量幾乎全部來自主含水層的彈性釋水。在理論上和Theis曲線一致。(2)抽水中期，因水位下降變緩而開始偏離Theis曲線，說明越流已經開始進入抽水含水層。這時，抽水量由兩部分組成：一是抽水含水層的彈性釋水，二是越流補給，因此，越流含水層的降深小于無越流含水層的降深，而且隨叫 增大(即£ 越大)，越流含水

18、層的降深比無越流含水層的降深小得越多。(3)抽水后期，曲線趨于水平直線，抽水量與越流補給量平衡，表示非 穩定流已轉化為穩定流。越流含水層水位下降速度比無越流含水層慢。與無越流含水層一樣，當 t足夠大時，在一定的范圍內，水位下降速 度是相同的。在單對數坐標紙上繪制S-Igt曲線，用外推法確定最大降深Smax，并用(4-43)式計算拐點處降深Sp；根據sp確定拐點位置，并從圖上讀出拐點出現的時間tp； 做拐點P處曲線的切線，并從圖上確定拐點P處的斜率ip；求出有關數值后，查表確定U和值;r根據£值求B值:按下式分別計算 T和貝 值:4叫Sr 牡 礦驗證，因為圖解出的 Smax和Sp常有較

19、大的隨意性而引起誤差，所 以進行驗證是必要的。將所求得的參數代入越流井流公式，并給出不 同的t值，計算理論深降。然后把它同實測降深比較，如果不吻合， 則應重新圖解計算。30有多個觀測孔時，越流含水層抽水試驗的多孔拐點法求參步驟繪每個觀測孔的s-Igt曲線，并從圖上確定每條曲線直線段的斜率k X.近似地代替拐點處的斜率。根據各孔的斜率作r-電曲線，應為一條直線。取該直線的斜率,得:將r-lgi p直線段延長交橫軸于一點，讀得 r=0時的）2毗壽=噸丄4盤F“，把它代入下式: 將所求得的B、T代入有關公式，計算出不同觀測孔的拐點處降深:利用9從s-Igt曲線上讀得tp值，然后按下式算出各孔的&qu

20、ot;值:最后取其平均值。31(2)3233均質、各向同性、隔水底板水平的無限延伸的含水層;初始自由水面水平;考慮潛水含水層遲后疏干的Boulton模型的假設條件是什么？潛水完整井非穩定流抽水時的降深-時間曲線的形狀Neuman模型的假設條件（3）抽水;(4)（5）象。完整井、井徑無限小，降深 SVVHo （含水流初始厚度）的定流量水流服從Darcy定律;抽水時，水位下降，含水層的水不能瞬時排出，存在著遲后現可以明顯地看到三個階段:第一個階段：抽水早期（也許只有幾分鐘），降深-時間曲線與承壓水完整井抽水時的 Theis曲線一致，主要表現為潛水位下降了。但含水介質不能立即通過重力排水把其中的水排

21、出，而只是由于壓力降低引起水的瞬時釋放，即彈性釋水。含水層的反應和一個貯水系數小的承壓含水層相似。一般來說，水流主要是水平運動。第二個階段：降深-時間曲線的斜率減小，明顯地偏離Theis曲線，有的甚至出現短時間的假穩定。它反映疏干排水的作用，好象含水層得到了補給，使水位下降速度明顯減緩。含水層的反應類似于一個受到越流補給的承壓含水層。但降落漏斗仍以緩慢速度擴展著。第三個階段：這個階段的降深一時間曲線又與Theis曲線重合。說明重力排水已跟得上水位下降，遲后疏干影響逐漸變小，可以忽略不計。抽水量來自重力排水，降落漏斗擴展速度增大。此時，給水度所起的作用相當于承壓含水層的貯水系數。決定于含水層的條件，這一階段可以從抽水后的幾分鐘到幾天后開始。Neuman模型是在下列假設條件下建立的:（1）含水層均質各向異性，側向無限延伸，坐標軸和主滲透方向一致，隔水層水平;（2）初始潛水面水平;（3 ）水流服從Darcy定律;343536(4)完整井，定流量抽水;(5)抽水期間自由面上沒有入滲補給或蒸發；潛水面降深和含水層厚度相比小得多，因此在建立潛水面邊界條件時可以忽略水頭H對X、y的導數或對r的導數。解析解描述的降深-時間曲線和抽水過程的三個階段相一致。抽水早期，這些曲線和Theis曲線一致，說明此時抽水量基本上來自彈性釋水。Neuman解的降深-時間曲線的特點Neuman解的降深-時