快速评价海水入侵区地层渗透性实验研究
发布时间：2021-08-01 15:29
为快速评价海水入侵区不同埋深地层渗透性,减少实施常规水文地质试验对存在污染含水层的扰动,提出利用振荡试验技术确定滨海地层渗透系数。室内海水入侵砂槽物理模型中实施了注水式振荡试验,在人工潜水含水层和承压含水层中同步监测了试验主井和相邻观测井中水位响应;龙口海水入侵区地下水分层监测井中实施了提水式和注水式振荡试验;利用配线法计算了室内实验和现场实验中目标地层渗透系数。结果表明:海水入侵砂槽物理模型中实施振荡试验为滨海含水层现场利用振荡试验确定不同埋深含水层渗透系数提供了重要经验;相比于提水式振荡试验,注水式振荡试验更易于实施,激发方式（提水和注水）的不同并没有对试验结果造成明显的影响;利用振荡试验在非常短时间内（单井水位恢复时长大部分少于5 min）确定了龙口海水入侵区重要监测断面上不同埋深含水层渗透系数,实验结果准确可靠。
【文章来源】：水利学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
海水入侵砂槽物理模型（c）山东龙口砂样采集
主井不同注水量条件下水位初始上升高度约12.6cm、23.3cm和29.4cm，此时观测井中水位上升幅值分别约为2.2cm、4.3cm和5.0cm。当在潜水含水层中进行振荡试验时，测试主井不同注水量条件下水位初始上升高度约7.9cm、15.8cm和24.7cm，未监测到观测井中水位对测试主井中水位变化有明显响应，主要原因是潜水测试井中注水体积较孝观测井中水位受到的干扰较大。2.3仿真含水层渗透特性分析当3#作为测试井1#作为观测井时，基于Dai和Zhou推导的模型［17］，测试井和观测井中无量纲实测水位变化与标准曲线匹配结果见图3和图4（图中α为无量纲贮水系数，w0为测试井或观测井中水位变化初始值（最大值），t为时间，T为含水层导水系数，rc为测试井套管半径），含砾粗砂承压含水层渗透系数计算结果见表2（表中贮水系数S=αr2cr2s，rs为测试井花管半径；渗透系数K=T/M，T为含水层导水系数，M为目标含水层厚度）。注水量/L1.02.03.0配线井位3#1#3#1#3#1#贮水系数S1.0×10-21.0×10-31.0×10-21.0×10-31.0×10-21.0×10-4渗透系数K/（m/d）40.540.532.419.4430.3812.15图41#观测井中无量纲水位变化配线结果（a）3#注水量1.0L（b）3#注水量2.0L（c）3#注水量3.0L表2振荡试验确定砂槽物理模型中承压含水层水文地质参数——1238
当4#作为测试井时，测试井中无量纲水位变化与标准曲线匹配结果见图5，基于Bouwer&Rice模型［6］，细砂潜水含水层渗透系数计算结果见表3。潜水含水层渗透系数明显小于承压含水层渗透系数，符合对应含水层介质的渗透特性，由于同期观测井中并未明显监测到水位变化，故仅通过测试主井实验数据计算潜水含水层渗透系数。室内实验结果显示，砂槽模型中含砾粗砂（山东龙口海水入侵区采集）构成的人工承压含水层渗透系数为40.5m/d（最小注水量分析结果），细砂构成的人工潜水含水层渗透系数为18.88m/d（最小注水量分析结果）。无论在承压含水层中或潜水含水层中实施振荡试验，随着注入含水层测试井中水量增加，实验计算的含水层渗透系数值逐渐减小，主要原因是砂槽物理模型宽度只有0.6m（监测井距离两侧隔水边界仅0.3m），随着注水量的增加实验过程中振荡传播的半径到达砂槽物理模型侧向边界时，隔水边界的存在导致计算结果误差增加。大型海水入侵砂槽物理模型主要功能是用于模拟潮汐和海平面上升对海水入侵的影响机理，实施海水入侵砂槽模拟实验之前需要对潜水含水层和承压含水层渗透系数进行测定，抽水试验受模型图54#测试井中水位变化拟合结果（a）注水量0.5L（b）注水量1.0L（c）注水量1.5L注水量/L0.51.01.5配线井位4#4#4#距离内陆边界距离/m2.02.02.0渗透系数K/（m/d）18.8812.879.31表3振荡试验确定砂槽物理模型中潜水含水层渗透系数——1239
【参考文献】：
期刊论文
[1]气压式振荡试验确定地层渗透系数适宜性[J]. 戴云峰,刘九夫,闵星,林锦,韩江波,柳鹏,李兆峰,孙晓敏. 水科学进展. 2018(03)
[2]振荡试验确定倾斜承压含水层水文地质参数[J]. 戴云峰,周志芳,赵燕容,吴蓉. 水科学进展. 2015(02)
[3]裂隙岩体渗透张量的特征值扰动分析[J]. 周志芳,庄超. 水利学报. 2015(05)
[4]岩土体渗透性参数现场快速测试系统开发[J]. 周志芳,王仲夏,曾新翔,杨建,陈卫东. 岩石力学与工程学报. 2008(06)
[5]斯拉格试验技术与理论研究综述[J]. 苏锐,王驹,郭永海,周佳. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
本文编号：3315776
【文章来源】：水利学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
海水入侵砂槽物理模型（c）山东龙口砂样采集
主井不同注水量条件下水位初始上升高度约12.6cm、23.3cm和29.4cm，此时观测井中水位上升幅值分别约为2.2cm、4.3cm和5.0cm。当在潜水含水层中进行振荡试验时，测试主井不同注水量条件下水位初始上升高度约7.9cm、15.8cm和24.7cm，未监测到观测井中水位对测试主井中水位变化有明显响应，主要原因是潜水测试井中注水体积较孝观测井中水位受到的干扰较大。2.3仿真含水层渗透特性分析当3#作为测试井1#作为观测井时，基于Dai和Zhou推导的模型［17］，测试井和观测井中无量纲实测水位变化与标准曲线匹配结果见图3和图4（图中α为无量纲贮水系数，w0为测试井或观测井中水位变化初始值（最大值），t为时间，T为含水层导水系数，rc为测试井套管半径），含砾粗砂承压含水层渗透系数计算结果见表2（表中贮水系数S=αr2cr2s，rs为测试井花管半径；渗透系数K=T/M，T为含水层导水系数，M为目标含水层厚度）。注水量/L1.02.03.0配线井位3#1#3#1#3#1#贮水系数S1.0×10-21.0×10-31.0×10-21.0×10-31.0×10-21.0×10-4渗透系数K/（m/d）40.540.532.419.4430.3812.15图41#观测井中无量纲水位变化配线结果（a）3#注水量1.0L（b）3#注水量2.0L（c）3#注水量3.0L表2振荡试验确定砂槽物理模型中承压含水层水文地质参数——1238
当4#作为测试井时，测试井中无量纲水位变化与标准曲线匹配结果见图5，基于Bouwer&Rice模型［6］，细砂潜水含水层渗透系数计算结果见表3。潜水含水层渗透系数明显小于承压含水层渗透系数，符合对应含水层介质的渗透特性，由于同期观测井中并未明显监测到水位变化，故仅通过测试主井实验数据计算潜水含水层渗透系数。室内实验结果显示，砂槽模型中含砾粗砂（山东龙口海水入侵区采集）构成的人工承压含水层渗透系数为40.5m/d（最小注水量分析结果），细砂构成的人工潜水含水层渗透系数为18.88m/d（最小注水量分析结果）。无论在承压含水层中或潜水含水层中实施振荡试验，随着注入含水层测试井中水量增加，实验计算的含水层渗透系数值逐渐减小，主要原因是砂槽物理模型宽度只有0.6m（监测井距离两侧隔水边界仅0.3m），随着注水量的增加实验过程中振荡传播的半径到达砂槽物理模型侧向边界时，隔水边界的存在导致计算结果误差增加。大型海水入侵砂槽物理模型主要功能是用于模拟潮汐和海平面上升对海水入侵的影响机理，实施海水入侵砂槽模拟实验之前需要对潜水含水层和承压含水层渗透系数进行测定，抽水试验受模型图54#测试井中水位变化拟合结果（a）注水量0.5L（b）注水量1.0L（c）注水量1.5L注水量/L0.51.01.5配线井位4#4#4#距离内陆边界距离/m2.02.02.0渗透系数K/（m/d）18.8812.879.31表3振荡试验确定砂槽物理模型中潜水含水层渗透系数——1239
【参考文献】：
期刊论文
[1]气压式振荡试验确定地层渗透系数适宜性[J]. 戴云峰,刘九夫,闵星,林锦,韩江波,柳鹏,李兆峰,孙晓敏. 水科学进展. 2018(03)
[2]振荡试验确定倾斜承压含水层水文地质参数[J]. 戴云峰,周志芳,赵燕容,吴蓉. 水科学进展. 2015(02)
[3]裂隙岩体渗透张量的特征值扰动分析[J]. 周志芳,庄超. 水利学报. 2015(05)
[4]岩土体渗透性参数现场快速测试系统开发[J]. 周志芳,王仲夏,曾新翔,杨建,陈卫东. 岩石力学与工程学报. 2008(06)
[5]斯拉格试验技术与理论研究综述[J]. 苏锐,王驹,郭永海,周佳. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
本文编号：3315776
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