1、对比求解抽、灌水过程水文地质参数的流量时间配线法第 24 卷第 1 期2006 年 1 月干旱地区农业研究AgriculturalResearchintheAridAreasVo1.24No.1Jan.2006对比求解抽,灌水过程水文地质参数的流量一时间配线法张学真,常安定(长安大学环境科学与工程学院,陕硬硬安 710054)摘要:利用基于割离井法的流量时间配线法反求抽水过程和井回灌过程的水文地质参数,并与泰斯法,裘依公式法,割离井公式法的求解结果进行了对比.结果表明,潜水含水层水文地质参数的求解选用流量一时间配线法求解精度高,可以减少繁琐的计算,结果是可靠的;对等水文地质条件下 ,井抽水过程
2、求得的水文地质参数稍大干井回灌过程求得的水文地质参数,但可以用抽水过程求参方法近似求解井回灌过程的水文地质参数;运用泰斯法近似计算潜水含水层水文地质参数结果显着偏大,建议一般不予采用.关键词:割离井法;水文地质参数;流量一时间配线法; 抽水与井回灌试验中图分类号:0357.3 文献标识码:A 文章编号:10007601(2006)Ol 一 012703利用抽水试验反求水文地质参数通常除了裘布依公式和泰斯公式逆算外,还可以选用泰斯配线法|1, 雅各布图解法_2, 周文德作图法以及试算法_3等来确定.需要指出的是,潜水含水层水文地质参数的反求主要采用裘布依公式法逆算,也有借用承压含水层水文地质求参
3、方法_4.对于潜水含水层渗流计算的求解,李佩成提出了一种适合潜水含水层地下水非稳定流计算方法一一割离井法_5.割离井法巧妙地解决了潜水含水层抽水过程中的准边界问题,与传统的裘布依公式法相比,计算结果的精度得到提高_5. 目前,割离井法公式已经被广泛地用在潜水含水层的渗流计算,资源评价及人工补给的定量计算中.但是,割离井法求参计算复杂,计算过程常常令人望而生畏.虽然割离井法的计算机求解工作已经完成_8,参数反求也得到了一些成果_6 如,但这些已有结果的推广使用同样也存在计算复杂,语言编程难度大等问题.本文借鉴泰斯法的配线法,直线图解法等求参思路,通过使用割离井法反求水文地质参数的流量一时间配线法
4、求解潜水含水层抽水过程和人工井回灌过程的水文地质参数,分析对比不同方法用于求解潜水含水层抽水过程和人工井回灌过程的水文地质参数的计算精度问题,为反求水文地质参数做进一步探索.1 基本原理1.1 井流函数根据割离井法的基本内涵,即含水层在垂直方向无补给来源,抽水(人工井回灌)时井内水位趋于稳定时,均质潜水含水层中渗流过程可以看作是割离井渗流型,井的出(灌) 水量公式为:Q( )47cK.S.Be 一(1)式中:S.=H.一.为井内定降深 (升高)(m),H 为含水层的初始厚度(m),h. 为进井水位 (m),在忽略水跃值时即为井的动水位,此处取常数;t 为抽(灌)水时间(d);.一 ro/R.为
5、相对井径 ,无量纲,r.为抽(灌 )水井半径 (m),R.为影响半径 (m);r 为距抽(灌)水井的距离 (m);fl=a/R.(1/d);a 一 7/z=KH/为水位传导系数(m./d),K 为含水层渗透系数(m/d),H 一(H.+.)/2; 二元函数,F(,)一.()y()一 r,()y.(),(,21,2,)为方程F(,.)=.的解;B 一为流量系数,J.(),J(),Y.(),Y(z)分别为第一类零阶 ,一阶和第二类零阶,一阶贝塞尔(Besse1)函数.在公式(1)中, 令一 e,则(1)式变为Q 一 4zcKh.S.B(2)收稿日期:20050728基金项目:陕西省科技厅项目(20
6、02K09 一 GB);西安市科技局项目(SF2OO24O)作者简介:张学真(1967),男,陕西眉县人,讲师,博士,主要从事水文与水资源的教学与研究工作.128 干旱地区农业研究第 24 卷再令(“)=B“(3)则(1)式简化为Q 一 4nKh.S.W(“)(4)(3)式中的 W(u)仅与相对井径.有关,(“)可作为理论曲线,称(“)为割离井法流量公式的井流函数(常安定等,2005).1.2 基于割离井法的流量一时间配线法整理(4)式得lnQ=ln4rKhoSo+InW(“)(5)对“ 一 e 两边取对数,得:lnt+ln=lnln1“(6)K,h.,S.对具体的抽水试验可视为常数,则(5)
7、,(6)式可变为lnQ=InW(“)+C(7)lntlnlnL.+c2(8)“其中:Cl=ln4Kh.S.,C2ln/3 为常数.由(7)和(8)式知:当绘制 lnQlnt 关系曲线时,就相当于绘制 ln(“)+Cllnln(1/u)+C2 关系曲线,或者可以说,曲线 lnQlnt 与 ln(“)lnln(1/u)形状相同,仅是纵横坐标各差一常数 C和 C.因而 ,可以通过流量一时间配线求取参数.先在双对数纸上做出(“) In(1/u)理论曲线,纵坐标为(“),横坐标为 In(1/u).将不同时期的抽(灌 )水量与时间关系曲线绘制在另一张透明双对数纸上,纵坐标为出水量 Q,而横坐标为时间 t.
8、最后两图重叠于移动,直至透明纸上的曲线尽可能与(“) (1/u)理论曲线部分相重合.在两曲线重合的部分选取一个适宜的点,并记下对应于该点的(“),In(1/u),Q 和 t 的值,将,(“)和 Q 的值代入(4)式,则可得 :,lnK 一4nhoSoW 一(u)一 (9)一 p 一丁口一一:丁K(Ho+ho)(1o)2 实例研究2.1 抽水,灌水试验设计试验采用室内砂槽渗流模拟,砂介质筛分数据如表 1 所示.砂槽为半圆形柱体,槽身为钢体结构,正面装有透明有机玻璃,可直接观察介质装填和水体流动状态,并用染色体显示渗流迹线.砂槽周角为180.,砂槽模型形成的实验用含水层有效半径 2.01TI,厚
9、1.31TI,槽身总高 1.81TI,砂槽外围供水槽中设有溢流堰,可以实现定水头供水边界和准水头供水边界,模拟单井抽水和回灌地下水的后期渗流状态.模拟的单井直径为 8cm,长 100cm.砂槽用水浸泡24h 排气后,即开始抽水总量和回灌水总量分别为1O,2O,3Okg 的渗流试验,流量采用量筒计量,时间根据实验进程而定.表 1 实验用砂介质筛分数据Table1Qualityofsandpartitionedbygriddle2.2 试验数据分析试验过程初期,试验井降水漏斗(回灌井水丘)扩展速度较快,后期趋于缓慢.试验井降水漏斗(回灌井水丘)的扩散范围除了与试验井水头有关外,主要取决于抽水和回灌
10、水时间的长短及抽水和回灌水量.分析发现,抽水过程和井回灌过程中井降水位深,l(井水丘升高) 与抽水 (回灌水) 量乘以时间对数 Qlgt 的点据分布规律强,Ah.与 Qlgt 的相关系数分别为 o.912 和 o.807.泰斯法求解承压水井水位降的计算公式中,当井径 r 相对很小而时间 t 相对很大时,Qlg() 近似呈线性关系,因而也可以用于反求本例的水文地质参数.图 1 是以井回灌过程为例的 Ah.与 Ql 的关系拟合曲线.图 2 是以抽水过程为例的 lnQlnt 散点图与理论曲线 ln,(“)lnln(1/u)的拟合图.在图 2 的重合曲线上取定点 W(u),In(1/u),Q 和 t
11、的值,代入公式(9),(10)可求得水文地质参数 .同理,也有回灌水过程的拟合图,并可求得回灌过程的水文地质参数.泰斯法,裘依公式法,割离井公式法,流量一时间配线法计算的本例两个过程水文地质参数列于第 1 期张学真等:对比求解抽,灌水过程水文地质参数的流量一时间配线法 129表 2 中.图 1 井回灌过程中与 Qlgt 的关系拟合曲线Fig.1SimulatedcurveofrelationbetweenAh】andQlgtintheprocessofwellreplenshment表 2 不同方法得出的抽水过程和井回灌过程的水文地质参数统计表Table2Statisticsofhydrolo
12、gicgeologicparametersintheprocessofpumpingandreplenishingwaterw()O.2OO.1OO.0OOlO3 结论通过计算分析,可得到如下结论:潜水含水层水文地质参数的求解选用基于割离井法的流量一时间配线法求解结果是可靠的;对等水文地质条件下,井抽水过程求得的水文地质参数稍大于井回灌过程求得的水文地质参数,但可以用抽水过程求参方法近似求解井回灌过程水文地质参数;运用泰斯法近似【h】计算潜水含水层水文地质参数结果显着偏大,建议一般不予采用.图 2 抽水过程的理论曲线 ln()lnln(1/u)和lnQln关系曲线的拟合图(图中黑点为理论曲线点
13、,圈点为实验拟合曲线点)Fig.2SimulationoflnW(u)lnln(1/u)theoreticalcurveandInQlnrelationcurveintheprocessofpumpingwater(Theblackdotsmeantheoreticaldata;thecircledotsmeansimulateddata)分析表 2 可知,使用不同的方法求得的抽水过程的水文地质参数稍大于回灌过程的水文地质参数.这一结果说明,在井回灌过程的渗流过程可以近似看作对等条件下抽水过程的反向过程.与割离井法及其流量一时间配线法计算结果相比,裘依公式法计算结果稍大,泰斯法计算结果显着偏大
14、.参考文献:1TheisCV.TherelationbetweentheloweringofthepiezomertricsurfaceandtherateanddurationofdischargeofawellusinggroundwaterstorageJ.TransofAmericanGeophysicalUnion,1935,16:519-524.Ez3CooperHH.JacobCE.AgeneralizedgraphicalmethodforevaluatingformationconstantsandsummarizingwellfieldhistoryEJ.TransofAm
15、ericanGeophysicalunion,1946,27:526534.3薛禹群,朱学愚 ,吴吉春,等.地下水动力学M.北京;地质出舨社,1997.98102.4西北农学院,华北水利学院.地下水利用M.北京;水利出版社,1981.6971.(下转第 133 页)第 1 期王玉英等:植物生长调节剂 zS 对高产早稻花后光合及产量的影响 133EffectsofplantregulatorZ-Sonph0t0synthesisafteranthesisandyieldofdry-landriceWANGYuying.SHIYan(1.KeyLaboratoryofDrylandTechnolo
16、gyofShandongProvince,LaiyangAgriculturalCollege.Laiyang.Shandong265200,China;2.InstituteofMountainHazardsandEnvironments,CAS,Chengdu610041.China)Abstract:ThenewlydevelopedplantregulatorZSwassprinkledontheleavesofdrylandriceatthethreeleafstage,jointingstageandbootingstagewithdifferentconcentrations.T
17、heresultsshowed:thetranspirationrate,photosyntheticrateandstomatalconductancewereallincreasedascomparedwithCK:thetillernumber,1000 一grainweightandyieldwerealsoincreasedsignificantly,andthoseofthelowconcentrationtreatmentwasthehighest.ThePARuseefficiencywasincreasedsignificantlybythelowcon.centration
18、treatmentinthemiddlefillingstage,showingthatsuitableZSconcentrationcouldincreasethephotosyntheticrateandyieldofdrylandrice.Keywords:drylandrice;plantregulatorZS;photosynthesis;yield(上接第 129 页)EsE6ET李佩成.地下水非稳定渗流解析法M.北京:科学出版社,1990.116144.魏小妹,李佩成.利用“割离井法 “确定水文地质参数的图解法J.地下水,1993,(4):141 143.常安定.级数的截断误差和
19、割离井法的计算机实现M.西安:西安地图出版社,2003.159180.8李佩成.测算潜水含水层渗透系数的“割离井法“EJ.西北农学院,1981,(4):57 7O.9张艳杰.地下水 “隔离井法“计算的微机实现 EJ.西安公路交通大学,1997,(3):37 40.1O李佩成,卢玉东 ,张艳杰 ,等.再论渗流计算的割离井法及其微机实现 EJ.灌溉排水,1998,(1):14.3.Applicationofdischarge-timematchinglinemethodin-一computinghydrologicgeologicparametersinprocessofpumpingandrep
20、lenishingwaterZHANGXuezhen,CHANGAnding(FacultyofEnvironmentScienceandEngineering,ChanganUniversity,Xian710054.China)Abstract:Usingthemethodofdischargetimematchinglinewhichisbasedontheisolatedwellmethod,thispapercomputesthehydrologicgeologicparametersintheprocessofpumpingandreplenishingwater,andcontr
21、astsitsresultstothoseofthemethodsofTheis,Dupuitandisolatedwel1.Theresultsexplainthatthedischargetimematchinglinemethodisidealforitshighaccuracy,co.nvenientcalculationandreliableresultsincomputingthephreaticparameters.Underthesamehydrologicgeologiccondition,thephreaticparametersofwellpumpingislittleh
22、igherthanthatofwellartificialreplenishment,butthemethodusedforpumpingwaterprocesscanbeusedtogetapproximativelythephreaticparametersofartificialreplenishingprocess.ThecalculatedresultsofthehydrologicgeologicparametersofphreaticaquiferbyusingtheTheismethodareobviouslyonthehighside,soitisnotsuggestedtoadoptgenerally.Keywords:isolatedwellmethod;hydrologicgeologicparameters;dischargetimematchinglinemethod;testofpumpingandreplenishingwater
