地下水向完整井的非稳定流运动.ppt

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1、第三节地下水向完整井的非稳定运动非稳定流的几个概念弹性储存---在承压含水层中抽水，所抽出的水量主要是水头降低，含水层弹性压缩和承压水的弹性膨胀而释放出的部分地下水。而当水头升高，承压含水层则会储存这部分地下水，这一现象就称为--越流—如果含水层的顶、底板均为隔水层，表面该含水层与其相邻的含水层之间无水力联系。但在大多数情况下，抽水含水层的顶、底板为弱透水层，在抽水含水层抽水的情况下，由于水头降低，和相邻含水层之间抽水水头差，相邻含水层通过弱透水层与抽水含水层发生水力联系，这种现象叫越流。导水系数T—表示含水层的导水性能。

2、压力导水系数a---表示含水层中水位传导速度的参数储水系数或弹性给水度指承压水头下降1m时，从单位面积含水层(即面积为单位面积，高度为含水层厚度的柱体)中释放出来的弹性水量。---含水层体积的弹性系数潜水潜水承压水承压水§6.4.1、承压含水层中的完整井流一、定流量抽水时的Theis(泰斯公式)1.假定条件：（1）含水层均质各向同性、等厚，侧向无限延伸，产状水平；（2）抽水前天然状态下水力坡度为零；（3）完整井定流量抽水，井径无限小；（4）含水层中水流服从Darcy定律；（5）水头下降引起的地下水从贮存量中的释放是瞬时完成

3、的。2.教学模型的建立和求解抽水形成以井轴为对称轴的下降漏斗，将坐标原点放在含水层底板抽水井的井轴处，井轴为z轴，建立坐标系。则以降深表示的微分方程为：教学模型为：其解为：其中：s—抽水影响范围内，任一点任一时刻的水位降深；Q—抽水井的流量；T—导水系数；t—自抽水开始到计算时刻的时间；r—计算点到抽水井的距离；u—含水层的贮水系数。计算出u値，然后查表得相应的W(u)，再求r处的s値。利用上述W(u)和u的关系制定表4-1，W(u)可查表得。首先由---井函数自变量井函数---由于井函数W(u)为收敛级数，工程上在应用时

4、取其前两项，转化为雅克布公式再进行使用。3、Theis公式的近似表达式当u≤0.005时，该式叫Jacob公式。对于定流量抽水所以Theis公式的近似表达式为：同理，潜水井的非稳定流Jacob公式为：二对Theis公式和与之有关的几个问题的讨论1.Theis公式反映的降深变化规律由于W（u）与u成正比，所以W（u）与1/u成正比，从而，S与t和r的关系，可作图并参考表进行如下讨论：（1）当t不变时（同一时刻），径向距离r增大（1/u减小，W(u)减小），降深s变少，当r→∞时，s→0。2）当r不变时（同一断面），s随t增大

5、而增大，当t=0时，s=0；当t→∞时，1/u→∞，u→无穷小，由图和表知，W（u）数值比较大，但不趋于∞，说明随t增加，降落漏斗在逐渐扩大。3）由Theis公式或近似公式可知，同一时刻径向距离r相同的地点，降深相同。说明抽水后形成的等水头线是圆心在井轴的同心圆。2.Theis公式反映的水头下降速度的变化规律近处水头下降速度大，远处下降速度小。（1）在抽水初期，随r的增大（2）该公式不是的单调函数，这就是说有拐点问题3.Theis公式反映出流量和渗透速度变化规律1）流量的变化规律不同的过水断面的流量是不等的，离抽水井越近的

6、过水断面流量大；当抽水时间无限长时各断面的流量近似相等（2）流速的变化规律当时间一定时，非稳定流的各断面渗透速度小于稳定状态时该断面的流速。当抽水时间足够长时，达到近似稳定状态4关于“影响半径”的问题在非稳定流，由于抽水影响的范围随着抽水时间的延长而增大，所以严格地说，是存在“影响半径”的。5关于假设井径和天然水力坡度为零的问题假设条件中，假设了井径无限小和天然水力坡度为零，这种假设对Theis公式有什么影响？这一假设对计算结果几乎没有影响。一般情况下，地下水的水力坡度均比较小，为千分之几，所以水力坡度为零的假设，对计算结

7、果影响不大。三、利用Theis公式确定水文地质参数求参数的方法有：配线法，Jacob直线图解法，水位恢复试验法。1配线法当r一定时，Theis公式变为：可以利用同一观测孔不同时刻的降深值，作曲线和标准曲线进行拟合，选匹配点，记下对应坐标值，代入公式求参数，此法叫降深—时间配线法。利用同一时刻不同观测孔的降深值，作曲线与标准曲线进行拟合，选匹配点，记下对应坐标值，代入公式求参数，此法叫降深—距离配线法。③将实际曲线置于标准曲线上，在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移，直至两曲线重合为止计算步骤①在双对数坐标纸上绘制标准曲

8、线②在另一张模数相同的透明双对数纸上绘制实测曲线④任取一配点（在曲线上或曲线外均可），记下匹配点的对应坐标，代入相应的公式求参数。2.Jacob直线图解法当u≤0.05时，可以用Jacob公式求参数配线法的缺点：（1）抽水初期实际曲线常与标准曲线不符；（2）当抽水后期曲线比较平缓时，同标准曲线不容易拟合