含水层系统识别
江汉平原第四纪含水层系统特征
江汉平原第四纪含水层系统特征张陵;胡祥胜;关义涛;向进洋【摘要】第四纪冲积、冲洪积与冰水沉积的砂层和砂砾石层中贮藏了大量的地下水资源,是开采利用条件较好的地下水开采层位.江汉平原第四纪地下水资源丰富,含水层、含水层结构和含水层系统受沉积环境、古地理、古气候等因素影响分布发育特征各异但又统一,含水层多层、含水层结构多变、水文地质特征相对一致是江汉平原第四纪含水层系统的特点,江汉平原第四纪含水层系统是多层的,又是连续、统一、非均质的大的综合三维地下水含水层系统.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2016(030)006【总页数】4页(P895-898)【关键词】第四纪地层;含水层;含水层结构;含水层系统【作者】张陵;胡祥胜;关义涛;向进洋【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020;湖北省水文地质工程地质勘察院,湖北武汉430051;湖北省水文地质工程地质勘察院,湖北武汉430051;湖北省水文地质工程地质勘察院,湖北武汉430051【正文语种】中文【中图分类】P641.7江汉平原第四纪地层埋藏发育了多个含水层(组)和含水层系统,在分布范围上以孔隙水含水层分布最为广泛,厚度最大,储存了大量的地下水资源,是江汉平原的主要地下水开采层。
受沉积环境、古地理、古气候等因素影响,江汉平原的含水层系统具有多层性和统一性,各含水层在垂向上的分布和含水层结构特征存在着差异,致使其水力性质、水化学条件、富水性及地下水动态等水文地质条件特征各异。
对于区域水文地质条件的分析研究,从含水层的沉积环境入手,进行含水层结构格架、特征的分析研究和含水层系统划分是建立地质结构模型和第四纪三维含水层模型的重要手段,也是正确划分地下水系统和地下水资源分析计算评价的重要步骤。
第四纪以来江汉盆地在晚第三纪构造基础上继承性发展,继续呈差异性掀斜式下降,周边山地与江汉盆地间歇性的升降运动仍在持续进行,新构造运动控制了区域内第四纪沉积(厚度)与河湖演变。
栾城资料
石家庄市栾城县水质评价资料2002年1 研究区基本概况1.1 地理位置研究区位于石家庄市东南栾城县，属市辖郊区县，地理位置西起东经114°28′，东至东经114°47′，北起北纬38°1′，南至北纬37°47′。
北与正定县毗连，南与赵县相邻，东接藁城市，西与鹿泉市、元氏县接壤。
总面积345 km2（图1-1-1）。
区内交通发达，京广铁路途经县西部，在窦妪镇设有火车站;京深高速公路从县中部穿过，在冶河镇设有出入口；107，308国道贯穿南北。
县城距首都北京254km，距省会23km，距石家庄国际机场40km.。
1.2 地形地貌研究区全部为平原，属太行山东麓山前平原的一部分，有滹沱河、槐沙河两个洪积、冲击扇及扇间洼地组成。
地形从西北缓缓向东南倾斜。
地面高程为45～66m之间。
总体来说，地势平坦、开阔，土壤肥沃，适于农耕。
从局部看，县东部地面略高，由东西两面向中部古运河一带缓缓倾斜，其间由于历史上多次洪水泛滥，水流冲刷等作用，古运河、岗地、洼地相间分布，还有一些人工坑塘，致使地面呈微波状起伏。
地貌坡度1/500～1/1000之间（图1-2-1）。
全区可划分为三个地貌单元：滹沱河洪、冲积扇（北源），槐沙河洪、冲积扇（西部边缘）及两扇间洼地。
（1）滹沱河洪、冲击扇（北源）主要分布在本县北部，东部及东南部，在吴家屯——城关——南高一线以东。
面积265km2，约占全县总面积的三分之二。
上覆的松散盖层有次生黄土及滹沱河冲击物组成，交错层理明显。
冲击扇上古河道分布较多，主要有都王河、冶河（古运粮河）、汪洋道沟与获鹿道沟等。
古河道均呈南北——东西向展布，且多行程1~2m的长条形槽状洼地。
唯汪洋道沟由于淤积作用，在柳林屯乡成为高地，其形成高出一般地面1~2m，为一带状突起。
（2）槐沙河洪、冲击扇（西部边缘）分布于县西南部，在窦妪——小枚一线以西。
该冲击扇由槐沙河及其支流的冲、洪积物及次生黄土组成。
环境影响评价技术导则 地下水环境
环境影响评价技术导则地下水环境1 适用范围本标准规定了地下水环境影响评价的一般性原则、内容、工作程序、方法和要求。
本标准适用于以地下水作为供水水源及对地下水环境可能产生影响的建设项目的环境影响评价。
规划环境影响评价中的地下水环境影响评价可参照执行。
2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。
凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 14848 地下水质量标准GB 50027 供水水文地质勘察规范HJ/T 2.1 环境影响评价技术导则总纲HJ/T 19 环境影响评价技术导则非污染生态影响HJ/T 164 地下水环境监测技术规范HJ/T 338 饮用水水源保护区划分技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1 地下水groundwater/subsurface water以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。
3.2 包气带/非饱和带vadose zone/unsaturated zone地表与潜水面之间的地带。
3.3 饱水带saturated zone地下水面以下，土层或岩层的空隙全部被水充满的地带。
含水层都位于饱水带中。
3.4 潜水unconfined water / diving water地表以下，第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。
3.5 承压水confined water/artesian water充满于上下两个隔水层之间的地下水，其承受压力大于大气压力。
3.6 地下水补给区groundwater recharge zone含水层（含水系统）从外界获得水量的区域。
对于潜水含水层，补给区与含水层的分布区一致；对于承压含水层，裂隙水、岩溶水的基岩裸露区，山前冲洪积扇的单层砂卵砾石层的分布区都属于补给区。
3.7 地下水排泄区groundwater discharge zone含水层（含水系统）中地下水在自然条件或人为因素影响下失去水量的区域，如天然湿地分布区、地下水集中开采区、接受地下水补给的河流分布区等。
含水层与含水系统的关系与区别
含水层与含水系统的关系与区别含水层与含水系统的关系与区别人们经常把两者混淆，实际上它们是不同的。
含水层，是指在地下水面以下岩石空隙中富水性较好的地段。
它是通过在该层内地下水补给源和排泄区之间的“滞水带”来维持其相对的平衡状态，并且，由于这种平衡状态的变化而引起地下水水位及其变化。
一般地说，含水层大致可分为孔隙含水层、裂隙含水层、基岩裂隙含水层和岩溶含水层等。
其中岩溶含水层又可分为潜水型岩溶含水层、承压水型岩溶含水层和喀斯特型岩溶含水层等三种类型。
含水系统，指由若干个含水层组成的完整水文地质体。
如果一个含水系统只有一个含水层或者数个含水层时，则称为单含水系统;当含水系统包含两个以上含水层时，就称为多含水系统。
下面是含水层与含水系统的主要区别： 1、含水层与含水系统最重要的区别是含水层是否具有足够的厚度，其次是含水层埋藏深度和含水层的岩性特征。
由于含水层厚度是决定含水层发育规模和富水性强弱的主要因素，所以含水层厚度可作为确定含水层级别和确定含水系统地位的依据，而其他条件如埋藏深度、岩性等是确定含水系统地位的主要因素。
2、含水层与含水系统最重要的区别在于：地下水的运动和变化受到一定的限制，其含水系统的形成和变化往往还受到含水层之外的许多因素的影响；此外，含水系统还存在着富水性和分布方面的差异性。
含水系统的类型比含水层多得多，既有单一含水层形成的含水系统，也有多个含水层形成的含水系统。
3、有些含水系统的下伏含水层也可能会成为含水层，但这样的情况很少见。
另外，有些地区的含水系统具有叠置现象，即多层含水层出现在同一含水系统之内。
叠置含水层的出现，往往是由于含水系统遭受人工开采后或地表水体进入含水系统造成的。
当多个含水系统出现在同一含水层之内时，则会使含水层原有的连续性遭到破坏，从而导致水量减少或径流改道。
由此可见，单含水系统和多含水系统都是地下水循环和运动的重要组成部分，两者之间既有联系，又有区别，不能互相取代。
地下水数值模型设计步骤及对资料的要求
建立数值模型
网格剖分：根据确定的数值方法和软件，对研究区进行剖分。 对于平面二维流问题，一般将研究区剖分成矩形或三角形网格； 对于剖面二维流问题，一般也是将剖面区域剖分成矩形或三角形； 对于三维流问题，一般先在垂向上分成若干层，而在每层剖分成矩 形或三角形。
边界条件： 初始条件： 含水层参数：渗透系数、储水系数、给水度、孔隙度 源汇项：降雨入渗、河流补给、蒸发排泄、地表水体、沟渠渗漏、
上述数学模型是一个偏微分方程定解问题，通常只能用数值方法 求解，常用的数值方法有：有限差分法和有限单元法。
目前有一些软件可以直接用于求解地下水流动问题，如果不是自 己编写程序，可以选择合适的软件，建立数值模型。
如果用软件，则需对软件功能作简要介绍，论述软件的适用性。
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第七章 数值模型一般步骤及对 勘查资料的要求
模型设计者应出具有较高理论水平和丰富经验的水文地质工作者担 任。设计者应精细地分析有关资料, 以获得较符合实际条件的分区 图。
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三、数值模型设计中一些特殊问题
（一）抽水试验设计 （二）抽水试验数值模拟设计 （一）含水层剖分注意事项
（一）抽水试验设计
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三、数值模型设计中一些特殊问题
（一）含水层剖分注意事项
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二、数值模型设计及对资料和水文地质勘探的要求
（四）边界条件的确定
边界条件是与计算区的范围同时确定的
考虑计算区的范围时, 必须同时确定边界条件的性质； 反之, 边界的位置一旦确定, 计算区的范围自然也就确定下来了。
合水层的边界分为自然边界与人为边界两类
当研究的合水层系统(包括弱透水的含水层)与非含水层相接触时,其界 面(线)称为自然边界；
4含水层系统识别
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三、反演问题的适定性
1、解的存在性
2、解的唯一性 3、解的稳定性 同时满足上述三个条件，就称这个数学模型满足适定性要 求，或者说是适定的。 如果三条中有一条不满足就称为不适定的。 有些模型可能会出现解的不唯一性或不稳定性。书中例。 由于反演问题解的不唯一性和不稳定性，会造成不同的水 文地质参数都可能得出满足判别准则要求的结果，但所得参 数不合理。 为了保证参数的合理性，我们一般根据对条件的判断和经 验，给出参数变化的区间，调参时在这个区间进行。
（3）参数性质的概化（均质与非均质、各向同性
与各向异性）； （4）地下水流状态的概化。（二维流，三维流）。
二、判别准则问题 设，所用到的拟合点有i个（长期观测孔），时段 有j个。H为实测值，h为计算值。 1、最大绝对偏差准则 max max H i j hi j 1
i j
四、广义的含水层系统识别 包括以下四个方面：
（1）水文地质参数，T，K，μ，μ*，B
（2）源、汇项：降雨入渗系数，蒸发量，渠系灌 溉回归系数，井灌溉回归系数，以及对应的各量。 （3）定解条件：二类边界的单宽流量。
（4）上述三种情况的不同组合。
数值法解地下水流问题的主要步骤：
如图模型，地下水渗流区域为一承压含水层，p 点有一口抽水井，抽水量为Qp=Q(xp,yp)，m点为一 观测孔。从t0时刻开始抽水，在m点测得H—t曲线。
对于不同的人，可能会给出不同的模型：
2H 2H H T T Q x x , y y S yy p p p xx 2 2 x y t x, y H x, y t 0 f x, y x, y AB , t 0 H x, y, t AB hx, y, t H g x, y , t x, y BCDA , t 0 n BCDA x, y , t 0
含水层与含水系统的关系与区别
含水层与含水系统的关系与区别地下水的形成与赋存具有两种方式：①与岩石发生作用，即通过机械溶解、化学溶解和交代等方式将分散在岩石空隙中的地下水矿化为能被人们利用的可饮用淡水；②在原生孔隙状态下，借助地质作用或其他外营力作用使原来分散在地下的水体集中到一定范围内的含水层中。
两者在相同的条件下进行的。
根据研究的目的不同，可以把研究地下水的目的分为三个级别，从低到高依次是描述性研究、理论研究和应用研究。
这里，主要介绍描述性研究中常见的两种观点及其区别。
①含水系统：是指覆盖着大范围第四纪松散沉积物的含水层，主要包括浅层地下水、含水层、承压水。
对地下水起控制作用的因素是大气降水，故地下水又称为非生物水。
它既包括直接埋藏于土壤中的水体，也包括赋存于岩石空隙中的水体。
通常情况下，大气降水会通过地面裂缝、塌陷等方式渗入地下，从而改变浅层地下水的分布，使之富集成为一定的承压水位和承压水头。
②含水层中由于接受来自大气降水、地表水和侧向补给而使地下水变化较小，一般水量变化比较缓慢。
水文地质勘探时应选择含水层来研究。
对于浅层地下水，在工程建设中要防止其污染，防止遭受地表水的影响，所以浅层地下水对工程的影响很大，而深层地下水则基本上无影响。
如果浅层地下水遭到污染，会使地下水遭受污染；如果深层地下水遭到污染，则会破坏土壤结构，导致土壤板结。
故需特别注意浅层地下水和深层地下水的问题。
当然，如果两个含水层是分隔的，则只能按照含水系统进行研究。
地下水水位变化快，流量变化急，具有承压水位变幅大的特点，它对生活和生产的影响比较大，是对工程影响最严重的地下水。
同时，又由于地下水位是变化的，所以地下水往往是处于动态平衡之中，即使某些年份出现短暂的枯水期，枯水期之后就是丰水期。
有了含水层，在以后的各种地下水循环中，该层岩石就可能成为良好的通道，含水层中的地下水在大气降水、地表水、地下水之间流动，地下水的动态也就成为必然。
可以说，地下水的赋存和循环与岩石有着密切的关系，而岩石正是地下水的载体。
新疆准噶尔盆地地下水含水层系统边界及划分
１ ． ３ ． １ 二 级 地 下 水 系 统 边 界
工 作 区 内地 下 水 系统 与工作 区外地 下水 系统 之 间部分 地 段（ 西 部 地段 、 乌鲁 木齐 南 东及其 他 局部 地段 ） 以地 表分 水 岭
为界， 分 水岭 两 侧 ， 没 有地 下 水水 量 与 能 量 的 交 换 ， 因此 ， 其
部 分地 段 、 二 级 地下 水 系统之 间 和 三级 地 下 水 系 统 之 间 山 区 地 段 的边界 类 型 ， 该 类边 界类 型 为二 类边 界 （ 零 流量 边界 ） 。
１ ． １ ． １ 一 级 地 下 水 系 统 边 界
为二 级地 下水 系统 之 间 、 三 级 地 下 水 系统 之 间 和 四级 地 下 水 系统 之间 的 内部 边 界 ， 其 表现 形 式 为上 游 地 下 水 系统 的 地 下水 通 过此 边界侧 向径 流 补给 下 游 地 下水 系 统 ， 对上 游 地 下 水 系统 而言 为输 出边 界 ， 而对 下 游 地 下水 系 统 而 言则 为 输
量边 界 ） 。该类 边 界 为 人 为边 界 ， 形 成 该 类 边 界 的 原 因 没 有
１ 含 水 层 系 统 边 界
根据 准 噶尔 盆 地 含 水 层 结 构 、 水文地 质参数变化特征 、 地 下水 水 位动 态特 征 、 地 下 水补 径 排 特 征 以及 地 下 水 同位 素
边 界为 地表 水分 水 岭边 界 。
１ ． １ ． ２ 二 级 地 下 水 系 统 边 界
额 尔齐 斯河 水 系与 乌 伦古 湖水 系 之 间 、 额 尔齐 斯 河 水 系
在 奎 屯北 部 的奎 屯河 下 游 ， 受 车排 子 构 造 隆 起 的 影 响 ， 地 下水 水 流 由近南北 向转 变 为北 西 向 和南 东 向 ， 奎 屯河 流 域 地 下水 一部 分 向艾 比湖 汇 流 ， 一 部 分 则 向玛 纳 斯 湖 汇 流 ， 因
西南某岩溶区地下水系统示踪试验与解析
第39卷第1期2020年2月中国岩溶Vol.39No.1Feb.2020CARSOLOGICASINICA西南某岩溶区地下水系统示踪试验与解析张浪1，李俊1，潘晓东2，黄晓荣1，彭聪2（1.四川大学水利水电学院，成都610065；2.中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室，广西桂林541004）摘要：以西南某典型岩溶区为例，解析示踪试验在岩溶管道连通性以及获取水文地质参数中的应用。
选择落水洞为投放点，分别从落水洞西侧和东侧寻找地下水出露点作为接收点，判别落水洞地下径流的实际去向以及落水洞与接收点之间的水力联系。
结合Qtracer2软件对示踪试验成果进行定量解析，确定示踪剂回收率、地下水平均流速、最快流速，估算出岩溶管道结构特征和水文地质参数。
结果表明：落水洞与接收点JS01、JS03之间不存在直接水力联系；落水洞与接收点JS02存在水力联系且岩溶管道极为发育，含水介质不均匀，地下水运移路径较为通畅，为典型的紊流流态；落水洞地下径流的主要方向是由西向东，但在丰水期雨量较大期间，接收点JS04能够接收到荧光素钠，说明丰水期水位上涨后两者间会有水力联系，导致部分水量向落水洞西侧排泄。
关键词：岩溶区；示踪试验；连通性；地下径流；管道特征；水文地质参数中图分类号:P641文献标识码:A文章编号:1001-4810（2020）01-0042-06开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：0引言岩溶地下河系是中国南方碳酸盐岩地区最重要的岩溶现象之一，其主要特征是由相互连通的岩溶孔隙、岩溶裂隙、岩溶洞穴和岩溶管道多重介质组构而成，具有极强的汇水、蓄水和排水功能的岩溶水地下通道［1］。
岩溶多重介质环境决定了自身结构、功能和性质的复杂性，导致岩溶地下含水层与一般孔隙、裂隙含水介质的水文地质特征存在较大差异，主要表现有较高的渗透性和非均质性，渗透系数变化极大等特点［2］。
岩溶含水层特殊的地质结构导致岩溶区水文地质调查非常困难，目前采用的方法有水文学法［3］、抽水试验［4］、同位素法［5］、水化学法［6］、地球物理方法［7］以及示踪技术［8-10］等。
含水层隔水层与水文地质单元
含水层、隔水层与水文地质单元一、含水层与隔水层(一)含水层与隔水层的基本概念地壳浅表部的岩石，大都呈层状分布，所有的松散岩层和固结的沉积岩都基本如此，部分变质岩和岩浆岩也属此种情况。
松散岩层中，同一岩性单元其孔隙分布均匀、彼此连通；固结的坚硬岩层，如果发育的裂隙或溶隙在整层说来，密集和均匀的程度比较一致，连通性也好，宏观地看上述岩层整体上具有透水性，因此，它们首先是透水层，能够接受水的渗入；然而，岩层的透水性强弱也是不同的，例如，松散的透水层的下部为透水性极弱的另一岩性单元或者坚硬岩石的深部裂隙较上部十分微弱。
于是，渗入上部岩层的水在下部受到阻止而在上部透水层中聚集起来，形成一定厚度，并出现地下水面，水面下岩石空隙被水饱和，这部分透水层即可成为含水层；另一方面，作为含水层，其所赋存的水量在生产上要有一定意义，所以含水层的确切定义应该是位于地下水面以下，能够透过和给出相当数量地下水的岩层。
而厢水层则是不能透过和给出水，或透过和给出的水量甚少，对实际目的意义不大的岩层。
在理解含水层和隔水层基本概念时，首先应明确它们的区分不在于含不含水，而在于水的存在形式。
帖土层虽然含水但几乎都是结合水，不受重力支配，常温常压下不能透水，因而是隔水层；空隙大的岩层中，主要是重力水，故为含水层。
其次，在划分含水层与隔水层时，要注意其相对性和用于实际目的的针对性，以供水为例，对能够给出和透过十分有限水量的岩层，若在水源充沛、需水量很大的地区，可不划归含水层，但是，如果该岩层是在水源极其区乏、需水量不大的地区，就可以列入含水层，可资利用。
再例如，粗砂层中的泥质粉砂夹层，显然可视为隔水层，但如果泥质粉砂是夹在粘土层中，就可将其视为含水层，这就是含水层与隔水层划分的相对性。
僵化地规定出绝对的定量界限井据此加以划分，则往往脱离实际，不利于生产。
是不可取的。
最后，还应考虑到，实际工作中由于某些条件的改变，隔水层向含水层的转化，如通常情况下，粘土层为隔水层，但在较大水头差的条件下，部分结合水也要发生运动，从而可以透过和给出水量，故应视为含水层或透水层了，对这种兼具隔水、含水性能在条件变化时又能转化的岩层，可称作半含水层或半隔水层。
确定潜水含水层系统参数的Boulton-RAGA方法
第!"卷第#期!""$年%%月农业工程学报&’()*(+,-.)*./,0123456.78!"9.8#9.:8!""$确定潜水含水层系统参数的;.<7,.)=>4?4方法高瑞忠%@朝伦巴根%A @朱仲元%@贾德彬%@柴建华!B %8内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院@呼和浩特"%""%CD !8内蒙古水利科学研究院@呼和浩特"%""!"E 摘要F 在对考虑迟后排水的9838;.<7,.)第二潜水井流模型解析解分析的基础上@将复合高斯求积法和具有随机搜索寻优特性的实数编码加速遗传算法B >4?4E 相结合对其进行优化求解@提出了确定潜水含水层系统参数的;.<7,.)=>4?4法G 以计算实例表明@;.<7,.)=>4?4法可以取得很好的求参效果@并且与传统方法比较@方法简单@快速@不需要分抽水时间HH 降深过程的前I 后段进行参数确定@大大简化了潜水含水层的参数确定过程@对于缩短抽水时间确定含水层系统参数具有重要的意义G关键词F 含水层系统参数D >4?4D 9838;.<7,.)第二潜水井流理论中图分类号F 3!J #8K文献标识码F 4文章编号F %""!=#C %L B !""$E "#=""!K ="$收稿日期F !""$="M =%J 修订日期F !""$=%"=%$基金项目F 国家自然科学基金重点资助项目B M "%K L "$"E作者简介F 高瑞忠B %L J J NE @男@内蒙古阿拉善盟人@博士研究生@研究方向F 水资源优化配置研究G 呼和浩特内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院@"%""%C通讯作者F 朝伦巴根B %L $"NE @男@内蒙古兴安盟人@博士生导师@从事水文水资源的教学与研究工作G 呼和浩特内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院@"%""%C G 5O (-7F 20(.7<)P (Q 1)R +(*,8.’Q 8+)S 引言根据已知的含水层系统参数@利用数学模型预测地下水流的未来状况@称之为正问题D 以地下水动态资料来认识含水层条件I 确定含水层系统参数是地下水资源计算I 模拟评价I 动态预测和管理中的基本问题@称之为反问题G ;.<7,.)通过引入迟后排水概念提出了潜水含水层参数的解析解D T ’-+U 1,,系统阐述了基于;.<7,.)标准曲线利用图解法确定潜水含水层参数的过程D 91<O ()通过考虑在抽水过程中含水层的弹性释水和各向异性的特点@给出了潜水含水层水流方程的解析解及推求潜水含水层参数的91<O ()标准曲线G V <()QB %L L #E 利用非线性最小二乘和有限差分牛顿法B 9W 9E确定了潜水含水层的水力特征参数D 陈喜等B %L L C E X %Y将抽水降深HH 时间过程分为前I 后段分别采用单纯形法在计算机上自动优选潜水含水层系统参数D W 1)Q28V B !""K E X !Y利用扩展的卡尔曼滤波器和三次样条函数插值推求了潜水含水层系统的参数D 本文以;.<7,.)=>4?4法确定了潜水含水层系统参数G ;.<7,.)=>4?4法不需要分抽水时段的前I 后期分别求参@而且通过计算机运算实现参数的自动优选@大大简化了潜水含水层的参数确定过程G抽水条件下@潜水含水层的水流运动与承压含水层的水流运动的情况不同X K YF%E 潜水井流的导水系数Z[\]随距离^和时间_而变化@而承压水井流Z[\‘@和^I _无关D !E 潜水井流当降深较大时@垂向分速度不可忽略@在井附近为三维流G 而水平含水层中的承压井流垂向分速度可忽略@一般为二维流或可近似地当二维流来处理DK E 从潜水井抽出的水量主要来自含水层的重力疏干G 重力疏干不能瞬时完成@而是逐渐被释放出来@因而出现明显地迟后于水位下降的现象G 虽然潜水面下降了@但潜水面以上的非饱和带继续向下不断地补给潜水G 因此@测出的给水度在抽水期间是以一个递减的速率逐渐增大的G 只有抽水时间足够长@给水度才实际趋于一个常数G 承压水井流则不同@按泰斯理论@抽出的水来自含水层贮存量的释放@因而接近于瞬时完成@贮水系数是常数G到目前为止@还没有同时考虑上述K 种情况完备的潜水非稳定井流公式G目前@有关计算潜水非稳定完整井流的方法主要有F%E 在一定条件下可将承压水完整井流公式应用于潜水完整井流的近似计算G 潜水完整井在降深不大的情况下@即a b "8%c "@c "为抽水前潜水含水层的厚度@可以采用修正降深直接利用泰斯公式G!E 考虑井附近流速垂直分量的分析方法HH ;.<7,.)第一潜水井流模型GK E 考虑迟后排水的分析方法HH ;.<7,.)第二潜水井流模型G$E 既考虑流速的垂直分量又考虑潜水含水层弹性释水的91<O ()法Gd 理论基础d 8d ;.<7,.)第二潜水井流模型%8%8%假设条件含水层为均质I 各向同性I 隔水底板水平无限延伸D 初始自由水面为水平D 完整井@井径无限小@降深远小于潜水流初始厚度的定流量抽水D水流服从达西定律D 抽水时@水位下降@含水层中的水不能瞬时排出@存在着迟后现象G %8%8!数学模型及其解析解;.<7,.)提出考虑迟后重力排水的潜水流模型为ee e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e K! 万方数据!"#$"%#&’%("$)*"%+,-"$".&/(,(.1"$"2(34/5.426725’6相应的定解条件为$5%816+15#6$598.6+1.:15;6<=>%?1%"$)*"%+4@#A !.:15B 6C D E <F D G 求得的解析解为$+@B A !091#H ’434I ’J K I #&/L 5’4H #6.#I #M K I NO PQ#R 1%S T)*H 7H 5U 6式中$VV 定流量抽水8距抽水井%处.时刻的降深W T +!X/,为疏干因素WI ’+/.L 5’&H #6#W I #+/.L #5’&H #6#4B L H X ##W S +L 4’X L +,X,-&,W L +,-&,,-式中,-VV 贮水系数W,VV 给水度W’Y /VV 延迟指数8/为经验系数WH VV 积分变量W%VV 观测孔距抽水孔的距离WR 15H 6VV 第一类零阶C 3M M 3<函数Z [\]C D E <F D G ^_‘a ‘方法的理论基础因为公式5U 6的积分项不能用初等函数表示8所以传统的方法是通过对其进行简化8分为抽水前期和后期两部分井函数分别进行数值求解8并且作出不同参数的标准曲线8通过匹配标准曲线来进行参数确定8该法计算繁琐b 费时8而且参数结果也会因人而异Z 本文直接应用实数编码的加速遗传算法5_3c <J D 7=G d‘J J 3<3e c F =G da 3G 3F =J‘<d D e =F K >^_‘a ‘6和复合高斯求积法对公式5U 6进行求解8提出确定潜水含水层系统参数的C D E <F D G ^_‘a ‘法Z’\#\’实数编码的加速遗传算法5_‘a ‘6遗传算法是模拟生物自然选择和群体遗传机理的数值优化方法8具体地说8遗传算法把随机生成的可行解作为父代群体8把适应度函数作为父代个体适应环境能力的度量8经过选择b 杂交b 变异生成子代个体8优胜劣汰8如此反复迭代8使个体适应能力不断提高8优秀个体不断向最优点逼近Z 图’加速遗传算法计算步骤流程f =d \’f <D g J K c e F D h J c <J E <c F =G di e D J 3M M D h F K 3c J J 3<3e c F =G dd 3G 3F =J c <d De =F K >文献N B O 8N U O 在简单遗传算法5j =>i <3a 3G 3F =J‘<d D e =F K >6的基础上对遗传算法进行了改进8提出了加速遗传算法5‘J J 3<3e c F =G da 3G 3F =J ‘<d D e =F K >68并且在水科学应用中取得了良好的效果Z图’给出了加速遗传算法的计算流程图Z 本文采用的是编码方式为实数的加速遗传算法Z ’\#\#C D E <F D G 模型解析解的分析为了计算方便8将公式5U 6变为$+@B A !091’HP #4N53I #4I ’&345I ’&I #66&/L 5’4H #6.#I #53I #4I ’4345I ’&I #6O Q 6R 1%S T )*H 7H 5k 6’6在给定其他参数时8当H?98积分函数中的’H #43I #4I ’&345I ’&I #6&/L 5’4H #6.#I #53I #4I ’NP 4345I ’&I #66O Q始终大于1W#6采用其级数展开式N k 8l OR 15m 6+n 9o +154’6oo p ’q 5o &’6m )*##o+n 9o +154’6o5o p 6#m)*##o5l 6取R 15m 6的近似式8o 取偶数时8<=>m ?9R 15m 6?&98o 取奇数时8<=>m ?9R 15m 6?49Z 对o +B 8o 8r 进行分析8R 15m 6无论o 为偶数还是奇数8都会在m +#\B 1B r #l 处近似取得零点Z 当m 小于#\B 1B r #l 时8R 15m 6:1W 当m 大于#\B 1B r #l 且o 为偶数时8R 15m 6会出现小于1的区间8随着m 的继续增大8R 15m 6趋于正无穷W 当m 大于#\B 1B r #l 且o 为奇数时8R 15m 6始终小于18并且趋于负无穷Z;6一般在不受其他因素的影响下8抽水降深应是始终大于1Z 由5’6和5#6可知8为了保证计算抽水降深大于18公式5k 6的R 15%H Y S T 5中的%H Y S Ts #\B 1B r #l 8从而可以确定积分变量H 的范围为N 18#\B 1B r #l S T Y %O 8这样8C D E <F D G 模型解析解可以写为$+@B A !0#\B 1B r #lS T%1’HP #4N53I #4I ’&345I ’&I #66&/L 5’4H #6.#I #53I #4I ’4345I ’&I #6O Q 6R 1%S T )*H 7H 5r 6’\#\;复合高斯求积法本文采用数值积分方法中的复合高斯求积法求解公式5r 68其过程如下令t 5H 6+’H #453I #4I ’&345I ’&I #66&/L 5’4H #6.#I NP #53I #4I ’4345I ’&I #66O QR 1%S T)*H 则$+@B A !0#\B 1B r #lS T%1t 5H 6u H+@B A !n vw +’0H w &’Hw t 5H 67H式中vVV 积分区间的离散数目Z令x H+#\B 1B r #l S T %(vW H w &’#+5H w &H w &’6Y #W B#农业工程学报#11B 年万方数据!"#$%&#’"()*+&,(-.!(#$%&#’"()’+&,(-/经变换得01&#’"%&/3&4+&(52%!"#/’2%!(#/6如7取得足够大8降深9可用下面复合公式近似表示94:;<=>+&(7#$"52%!"#/’2%!(#/6%@/"A(A;B C D E F C G H I J K J法确定含水层系统参数综合"A(A"L"A(A(L"A(A-8选择导水系数=L给水度M L贮水系数M N和O,P为优化变量8利用I J K J优化如下目标函数2%=8M8M N8O,P/$Q#$"R9#*9N#R%"S/式中9N#TT 抽水#时刻的实测降深8U.9#TT抽水#时刻的B C D E F C G H I J K J计算降深8U.Q TT抽水时段内观测的实测降深数目VW计算实例W A X抽水试验一选择文献5"6中的抽水试验0在某地第四系含水层中进行抽水试验8含水层由含砾石的中砂组成8厚Y A Y Z U8隔水底板为砂岩V抽水井为完整井8井径S A-(U8抽水延续;S[Z S U\G8流量:$Z(A]U-,[8距抽水井"S U有一观测孔V从理论上讲选择优化变量变化范围没有限制8但好的优化变量变化范围的初选值可以减少I J K J的迭代次数8节省计算时间8根据含水层岩性描述确定各优化变量的上下限V表"给出了B C D E F C G H I J K J的运行参数和计算结果V表X文献5X6B C D E F C G H I J K J的运行参数及两种方法计算结果^_‘E a"b_c_U a F a c d_G3e_E e D E_F a3c a d D E F d C f F[a g D U g\G hF a d F"f c C U B C D E F CGHIJK J_G3F[a c a f a c a G e a5"6优化变量=,U(>U\G*"M M N O,P 优化范围5S A"8"A Z65S A S S"8S A(Z65S A S S S S"8S A S"65S A"8Z A S6 B C D E F C G H I J K J计算结果S A@;-S A"(Z S A S S-i S A-""文献5"6计算结果"A""Z S A S;i S A S S"@S A"i-表W文献5X6B C D E F C G H I J K J计算降深与实测降深拟合误差分析^_‘E a(j‘d a c k a3k_E D a d_G3e_E e D E_F a33c_l3C l G d a c c C c_G_E m d\d C f F[a g D U g\G hF a d F f c C U c a f a c a G e a5"6B C D E F C G H I J K J平均绝对误差,U 平均相对误差,n相对误差绝对值落在下列区间的百分比,n5S8Z65S8"Z65S8(S6文献计算拟合S A S"";A S S(i S@i A i i Y"S S B C D E F C G H I J K J计算降深拟合S A S S Y(A Z i"]S"S S"S S从表"可以看出8B C D E F C G H I J K J计算的导水系数=与文献5"6计算值接近8其他参数二者相差较大8但从表(的降深拟合误差分析可知8B C D E F C G H I J K J计算降深对实测降深的拟合程度要明显优于文献计算值.图(也可以看出8B C D E F C G H I J K J计算降深可以更好的反映抽水试验的降深TT时间关系8所以可以认为8 B C D E F C G H I J K J法计算的参数是可靠的8而且精度较高V图(文献5"6实测降深与各计算降深拟合曲线o\h A(o\F F a3e D c k a d C f F[a C‘d a c k a33c_l3C l G d_G3 e_E e D E_F a33c_l3C l G d C f F[a b D U g\G h^a d F"W A W抽水试验二选择国家自然基金重点项目研究区内进行的潜水非稳定流抽水试验资料8抽水试验场布置在水泉沟移民新村8距多伦县诺尔镇西(p U V试验场含水层为第四纪孔隙潜水8抽水井为完整井8井径S A-(U8抽水延续(]S S U\G8流量:$S A i"]U-,U\G V图-给出了抽水孔和观测孔的布设示意图8本文给出用Z号观测孔参数确定过程V图-抽水试验二抽水孔及观测孔布置示意图o\h A-b C d\F\C GC f F[a g D U g\G hl a E E_G3C‘d a c k a3l a E E C f F[a b D U g\G h^a d F(根据含水层岩性描述确定各优化变量的上下限8利用B C D E F C G H I J K J优化确定各参数8结果列于表-V表q抽水试验二B C D E F C G H I J K J的运行参数及计算结果^_‘E a-b_c_U a F a c d_G3c a d D E F d C f F[a g D U g\G h^a d F f c C U B C D E F C G H I J K J优化变量=,U(>U\G*"M M N O,P 优化范围5S A"8"A S65S A S S"8S A(Z65S A S S S S"8S A S"65S A"8Z A S6 B C D E F C G H I J K J计算结果S A"@-S A"S S S A S S--"A Z Y@Z(第i期高瑞忠等0确定潜水含水层系统参数的B C D E F C G H I J K J方法万方数据表!抽水试验二"#$%&#’()*+*计算降深与实测降深拟合误差分析,-.%/012&&/3/44#4-’-%56/6#7&8/#.6/49/3-’3:-%:$%-&/334-;3#;’6#7&8/<$=>2’?,/6&74#="#$%&#’()*+*平均绝对误差@=平均相对误差@A 相对误差绝对值落在下列区间的百分比@A B C D E FB C D G E F B C D H C F B C D I C F"#$%&#’()*+*计算降深拟合C J C C IH J E E KL G J 0M L L E J N 0E L E J N 0EG C C从表0的"#$%&#’()*+*计算降深与实测降深拟合误差分析以及图0实测降深与计算降深的拟合曲线可以看出D 计算的降深OO 时间关系曲线可以很好的反映实际的降深OO 时间过程D 所以可以认为参数确定是可靠的P同样D 我们利用"#$%&#’()*+*确定了研究区内其他抽水试验点的含水层系统参数P图0抽水试验二E 号观测孔实测降深与计算降深拟合曲线12?J 012&&/3:$49/6#7&8/#.6/49/334-;3#;’6-’3:-%:$%-&/334-;3#;’6#7&8/<$=>2’?,/6&Q 结论G R 在对考虑迟后排水的S J T J "#$%&#’第二潜水井流模型解析解分析的基础上D 将复合高斯求积法和具有随机搜索寻优特性的实数编码加速遗传算法U )*+*R 相结合进行优化求参D 提出了确定潜水含水层系统参数的"#$%&#’()*+*法PH R 通过对V CU W R 函数的分析D 确定了S J T J "#$%&#’第二潜水井流模型的解析解中积分变量的积分范围PI R 以计算实例的对比分析以及对"#$%&#’()*+*计算降深与实测降深的拟合状况分析表明D "#$%&#’()*+*法确定潜水含水层系统参数方便X快速X 精度高D 不必象传统方法分抽水时间OO 降深过程的前X 后段分别进行参数确定PB参考文献F B G F 陈喜J 含水层水文地质参数自动优选方法B YF J 工程勘察DG L L M D UH R Z 0C [0I JB H F \/’?]^D _/8^‘J *a $27/4>-4-=/&/423/’&272:-&2#’$62’?&8//b &/’3/3c -%=-’72%&/4B Y F J d-&/4)/6#$4)/6D H C C I D I L U I R D T "^L[G @G E J B I F 薛禹群J 地下水动力学原理B e F J 北京Z 地质出版社D G L M K JB 0F 金菊良D 丁晶J 水资源系统工程B e FJ 成都Z 四川科学技术出版社D H C C C J B E F 金菊良D 丁晶J 遗传算法及其在水科学中的应用B e F J 成都Z 四川科学技术出版社D H C C H J B K F 熊洪允D 曾绍标D 毛云英J 应用数学基础U 下册R B e F J 天津大学出版社D G L L 0J B N F 王竹溪D 郭敦仁J 特殊函数概论B e F J 北京大学出版社D H C C C JB M F 朝伦巴根D 高新科J 计算机数值方法B e FJ 北京Z 水利电力出版社D G L L 0J B L F 朝伦巴根D 等J 水文水资源水环境应用软件研制与开发B )F J 内蒙古农牧学院水资源研究所DG L LH J f g h i j g k l m n o np q j r g st g u v s q k j v t w v k xh k y g k t v k q sz {h v t q u |z u z p q j q u }~!"#$%&’"()GD *’!"+$(,!)-(GD .’$.’"()/$!(GD 0%!1-,%(GD *’!%0%!(’$!HU G J 23445653789:;<=4>?<@:2>A >4B @6>@55;>@6D C @@5;D3@634><E 6;>?=4F =;<4G @>A 5;H >F 9D 8=I I 3F C G C C G M D 2I >@<J H J C @H F >F =F 537C @@5;D3@634><K<F 5;L 5H 3=;?5H D 8=I I 3F C G C C H C D 2I >@<R n M }j u z y j Z "-6/3#’-’-%5N 2’?&8/6#%$&2#’#7&8/"#$%&#’=#3/%2’&4#3$:2’?&8/:#’:/>I/%-5/352/%3-’3:#=.2’2’?&8/+-$66O 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BP神经网络在BOULTON法确定潜水含水层参数中的应用[期刊论文]-水文地质工程地质2005,32(3)2.姚庆六.YAO Qing-liu奇异二阶Neumann边值问题的正解[期刊论文]-高校应用数学学报A辑2011,26(1)3.周巧姝.蒋达清.Zhou Qiaoshu.Jiang Daqing二阶脉冲微分方程Neumann边值问题的多重正解[期刊论文]-黑龙江大学自然科学学报2008,25(5)4.梁盛泉.杨和.LIANG Sheng-quan.YANG He二阶变系数常微分方程Neumann边值问题的正解[期刊论文]-甘肃农业大学学报2010,45(2)5.姚庆六.YAO Qing-liu一类特殊非线性Neumann边值问题的正解[期刊论文]-重庆大学学报（自然科学版）2007,30(9)6.王天军.贾丽蕊.WANG Tian-Jun.JIA Li-Rui非线性热传导方程的Lagrange插值逼近[期刊论文]-河南科技大学学报（自然科学版）2011,32(2)7.李志龙.LI Zhilong超线性奇异Neumann边值问题的非平凡解[期刊论文]-系统科学与数学2010,30(7)1.王亮.朝伦巴根.刘小燕.王海玲有限元法在滦河内蒙蓝旗段中游地下水允许开采量评价中的应用[期刊论文]-中国农村水利水电 2010(3)2.李凤玲.朝伦巴根.高瑞忠.于婵基于Neuman理论获取潜水含水层系统参数的简化方法[期刊论文]-工程勘察 2008(4)3.于婵.朝伦巴根.高瑞忠.柴建华实码加速遗传算法求潜水含水层系统逆问题的研究[期刊论文]-地下水 2005(5)4.赵延风.王正中.刘计良给水度测定仪设计[期刊论文]-农业机械学报 2011(9)5.李凤玲.朝伦巴根.高瑞忠滦河内蒙段闪电河子流域地下水资源开采潜力评价[期刊论文]-干旱地区农业研究 2008(6)6.贾德彬人工草地水资源可持续利用对策研究[学位论文]博士 2005引用本文格式：高瑞忠.朝伦巴根.朱仲元.贾德彬.柴建华确定潜水含水层系统参数的Boulton-RAGA方法[期刊论文]-农业工程学报 2004(6)。
09第九章 地下水允许开采量的计算方法3
第九章地下水允许开采量的计算方法计算地下水允许开采量是地下水资源评价的核心问题。
计算地下水允许开采量的方法，也称为地下水资源评价的方法。
地下水允许开采量的大小，主要取决于补给量。
局域地下水资源评价还与开采的经济技术条件及开采方案有关。
有时为了确定含水层系统的调节能力，还需计算储存量。
目前地下水允许开采量的计算方法有几十种，国内大部分学者尝试对众多计算方法进行分类，有些学者依据计算方法的主要理论基础、所需资料及适用条件，进行了如表9.1的分类，以供参考。
在实际工作中，可依据计算区的水文地质条件、已有资料的详细程度、计算结果的精度要求等，选择一种或几种方法进行计算，以相互验证及优选。
本章着重介绍几种主要的计算方法。
第一节水量均衡法水量均衡法是全面研究计算区（均衡区）在一定时间段（均衡期）内地下水补给量、储存量和排泄量之间数量转化关系的方法。
通过均衡计算，得到地下水允许开采量。
水量均衡法是水量计算中最常用、最基本的方法。
该方法还常用于验证其他计算方法计算的准确性。
一、基本原理一个均衡区内的含水层系统，在任一时间段（△t）内的补给量与排泄量之差恒等于含水层系统中水体积的变化量，即承压水潜水排补*=∆∆⋅⋅±=-μμ,,S th F S Q Q (9.1)式中：Q 补——含水层系统获得的各种补给量之和（m 3/a 或 m 3／d ）；Q 排——含水层系统通过各种途径的排泄量之和（m 3/a 或m 3／d ）；μ，μ*——重力给水度和弹性释水系数；△h ——△t 时段内均衡区平均水位（头）变化值（m ）；F ——均衡区含水层的分布面积（m 2）。
由式(1.5）对允许开采量的分析可知，若要保持均衡区内的地下水资源可持续开采，则地下水允许开采量为排补充Q Q Q ∆+∆=在实际工作中，应分析确定均衡区内的各个均衡项目，计算出均衡区内截取的各种排泄量和合理夺取的开采补给量，二者之和为该均衡区的地下水允许开采量。
DD2004-01 1∶250000区域水文地质调查技术要求
DD2004-01 1∶250000区域水文地质调查技术要求DD 2004—011∶250000区域水文地质调查技术要求Technical Requirement of 1∶250000 Regional Hydrogeologic Survey1 主题内容与适用范畴1.1 本《技术要求》规定了1∶250000区域水文地质调查的性质、目的、任务以及调查内容、技术方法、工作程度与精度、资料整理、图件编制、报告编写与提交成果的要求及方法。
1.2 本《技术要求》是区域水文地质调查工作程序、设计编写、调查实施、成果编制、质量监控、成果提交、验收与评审的要紧依据。
1.3 本《技术要求》适用于1∶250000区域水文地质调查。
开展其它比例尺的区域水文地质调查也可参照。
2 引用标准GB 5749—85 生活饮用水水质标准GB/T 13727—92 天然矿泉水地质勘探规范GB 10202—88 海岸带综合地质勘查规范GB/T 14158—93 区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（1∶50000）GB/T 14175—93 水文地质术语GB/T 14497—93 地下水资源治理模型文件要求GB/T 14848—93 地下水质量标准GB 15218—94 地下水资源分类分级标准GB 50027—2001 供水水文地质勘察规范DZ 44—86 城镇及工矿供水水文地质勘察规范DZ 55—87 都市环境水文地质工作规范DZ/T 0124—94 水文地质钻孔数据文件格式DZ/T 0128—94 地下水资源数据文件格式DZ/T 0133—94 地下水动态监测规程DZ/T 0148—94 水文地质钻探规程DZ/T 0151—95 区域地质调查遥感技术规定（1∶50000）DZ/T 0181—97 水文测井工作规范3 术语与定义3.1 区域水文地质调查regional hydrogeologic survey为调查区域地下水类型、埋藏、分布、形成条件、物理及化学性质、运动规律，区域地下水资源及其开发利用与爱护、区域环境地质咨询题所进行的综合性水文地质工作。
《含水层系统识》课件
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遥感数据获取：包括光学、微波、 红外等遥感数据
遥感技术应用：在含水层系统识 别中的应用，如地下水监测、水 资源管理等
水文地质调查方法
地质调查：通过地质调查了解含水层的地质特征和分布情况 水文地质钻探：通过钻探获取含水层的水文地质参数和地下水动态 水文地质测试：通过测试获取含水层的水文地质参数和地下水动态
含水层系统保护与治理的案例分析
案例一：美国加州含水层保 护项目
案例二：中国华北地区地下 水超采治理
案例三：澳大利亚大堡礁含 水层保护
案例四：印度恒河含水层污 染治理
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含水层分布：受地质构造、地形地貌等 因素影响，含水层分布具有不均匀性
含水层系统：由含水层、隔水层、地 下水流系统等组成的地下水系统
含水层特性：包括渗透性、储水性、补给性、 排泄性等，是评价含水层系统的重要指标
含水层类型：根据岩性、厚度、渗透性等分为多 种类型，如砂岩含水层、石灰岩含水层等
含水层系统与环境：含水层系统与地表水、地 下水、土壤水等相互影响，是生态系统的重要 组成部分
含水层系统的组成
含水层：储存和传输地下水 的岩层或土层
隔水层：阻止地下水渗透的 岩层或土层
含水层与隔水层之间的接触面： 地下水的补给和排泄通道
含水层与地表水之间的联系： 地下水与地表水的相互补给 和排泄关系
含水层系统的分类
添加标题
孔隙含水层：由岩 石或土壤中的孔隙 构成的含水层
添加标题
裂隙含水层：由岩 石或土壤中的裂隙 构成的含水层
地球物理勘探方法
地震勘探：通过地震波传播来探测地下结构 电法勘探：利用地下电性差异来探测地下结构 磁法勘探：利用地下磁性差异来探测地下结构 重力勘探：利用地下密度差异来探测地下结构 放射性勘探：利用地下放射性元素来探测地下结构 地热勘探：利用地下热源来探测地下结构
测井新技术
184
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测井技术发展概况及新方法
一、测井技术发展概况 二、多极子阵列声波测井技术 三、成像测井技术 四、核磁共振测井技术
184
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二、多极子阵列声波测井技术
2.1 技术简介 2.2 测井资料的应用
※ 岩性特征分析 ※ 气层划分 ※ 地层各向异性分析 ※ 岩石力学、应力参数计算 ※ 测井资料在储层压裂改造中的应用 ※ 井眼稳定性分析
横波的速度为：
Vs=(μ/ρ)0.5 纵波速度总是大于横波速度， 对于大多数岩石，Vs比Vp小1.6至 2.4倍
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22
斯通利波(Stoneley slowness)，是井内流体中的界面波，是 沿井轴方向传播的流体纵波与井壁地层滑行横波相互作用产生的， 通过仪器外壳和井壁间的泥浆传播，斯通利波对地层的弹性及流体 流动等性质非常敏感，以低频及低衰减的形式传播，其速度低于泥 浆的声速。
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23
声波在介质界面传播特性
遵循折射定律
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24
2、多极子阵列声波测井技术
发射器向井内发射声波，由 于泥浆声速V1小于地层声速V2， 所以在井壁上发生声波的反射和 折射。发射器是全方位的发射， 因此必有以临界角方向入射到井 壁上的声波，由此产生沿井壁传 播的滑行波。同时滑行波传播使 井壁附近的地层质点产生振动， 必然引起泥浆质点的振动，在泥 浆中也引起相应的波。
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2、生产问题
①在油田开发过程中，提供油层动态资 料，例如生产井各层的产液和注水井各层的 吸水状况；
②研究油、气井的技术状况，如井径、 井斜、固井质量以及检查水泥封堵效果和检 查压裂效果等；
③研究地层压力，岩石强度和其它一些 问题。
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水循环环节的判读技巧
水循环环节的判读技巧水循环是指地球上水体通过蒸发、降水、径流、渗透等形式不断转化的过程。
在地理信息系统中，水循环环节的判读对于理解水文特征、预测水情和评估水资源具有重要意义。
本文将介绍水循环环节判读的技巧，帮助您准确识别水循环的各个环节。
一、确定水体类型在判读水循环环节时，首先要明确水体的类型，因为不同类型的水体参与的水循环环节有所差异。
常见的水体类型包括河流、湖泊、水库、地下水等。
了解水体类型有助于判断该地区的水循环特征。
二、判断降水类型降水是水循环的重要环节，不同类型的降水对水循环的影响不同。
根据降水性质，可分为降雨、降雪、冰雹等类型。
在判读时，应注意区分不同降水类型，以便准确判断水循环的强度和方向。
三、区分地表径流和地下水地表径流和地下水是水循环中的两个重要环节。
地表径流是由降水在地表形成的流动，而地下水则是存储在地下含水层中的水。
在判读时，可以根据地形地貌、土壤质地等因素来判断地表径流和地下水的分布和流向。
四、分析蒸发和蒸腾作用蒸发和蒸腾作用是水循环中的两个重要过程，它们将水从液态转化为气态，再回到大气中。
在判读时，应注意区分蒸发和蒸腾作用，并分析它们在不同气候条件下的表现。
同时，还要考虑地表植被覆盖对蒸腾作用的影响。
五、综合考虑各环节在判读水循环环节时，应综合考虑各环节之间的相互关系。
例如，降水的强度和频率会影响地表径流的流量和流向；地下水的补给和排泄会影响水位变化；蒸发和蒸腾作用会影响气候和生态系统的水分平衡。
因此，在判读时，应全面考虑各环节之间的相互影响，以便更准确地理解水循环的过程。
综上所述，掌握水循环环节的判读技巧对于准确理解水文特征、预测水情和评估水资源具有重要意义。
在实际应用中，应综合考虑各种因素，综合运用上述技巧，以得出准确的判读结果。
18地下水含水系统与地下水流动系统的比较
2地下水含水系统与地下水流动系统的不同点：
(1) 地下水含水系统的圈定，通常以隔水或相对隔水的岩层作为系统边界流动系统以流面为边界。
(2) 流动系统受人为因素影响比统发育的，主要是地质结构；控制地下水流动系统发育的，是自然地理因素。
地下水含水系统与地下水流动系统的比较
地下水含水系统：指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。
地下水流动系统：指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。
1地下水含水系统与地下水流动系统的共同点：
(1)两者都摆脱了长期统治水文地质界的含水层思维，不再以含水层作为基本的功能单元；
地下水基础—第八章 地下水系统
8.1 地下水系统
8.1.2 地下水系统的涵义
地下水系统之所以用“系统”一词来刻画，是因为除了它 本身所特有的物质表现形式外，它还具有广义“系统”的全部 属性和特征，而且可以采用系统思想加以考察，采用各种具体 的系统分析方法描述、分析和处理。
目前，地下水系统的定义有多种，具有代表性的有：
>>美国地调所水资源处的拉夫尔•C•海斯认为：地下水系统是指 从潜水面到岩石裂隙带底面的这一部分地壳，即作为地下水赋存 和运动的场所，由含水层（地下水运动的通道）和围闭层（阻碍 地下水运动）所组成。
第八章 地下水系统
8.1 地下水系统 8.2 地下水含水系统 8.3 地下水流动系统 8.4 地下水含水系统与地下水流动系统的比较
8.1 地下水系统
系统论在20世纪40年代由贝塔朗菲提出，在20世纪50～ 60年代应用系统工程解决复杂问题取得重大成功后，系统思 想与系统方法广泛地渗入到各学科领域，当然也渗入到水文 地质领域。
地下水系统的形成、发展以至消亡的过程是受环境 支配的。在一定自然环境中形成的地下水系统，必有与 环境的作用相适应的结构以及受环境的输入输出作用而 表现出一定的活动和行为。
要研究地下水系统，首先要区分哪些是系统的内部要素， 哪些是地下水系统的外部要素——环境要素。地下水系统内 部和外部环境之间的界限，即称为边界。
有时，地下水系统与环境的关系十分密切，构成系统 的各个组成部分都可以接受大气降水或地表水的补给，从 空间上，不易将系统划分为补、径、排三个子系统。但从 功能和作用而言，仍是三个子系统构成的。
>>在研究工作中，又常将地下水系统划分为地下水含水 系统和地下水流动系统。
根据含水介质的不同，将地下水系统划分为岩溶水子 系统、裂隙水子系统、孔隙水子系统；
栾城资料
石家庄市栾城县水质评价资料2002年1 研究区基本概况1.1 地理位置研究区位于石家庄市东南栾城县，属市辖郊区县，地理位置西起东经114°28′，东至东经114°47′，北起北纬38°1′，南至北纬37°47′。
北与正定县毗连，南与赵县相邻，东接藁城市，西与鹿泉市、元氏县接壤。
总面积345 km2（图1-1-1）。
区内交通发达，京广铁路途经县西部，在窦妪镇设有火车站;京深高速公路从县中部穿过，在冶河镇设有出入口；107，308国道贯穿南北。
县城距首都北京254km，距省会23km，距石家庄国际机场40km.。
1.2 地形地貌研究区全部为平原，属太行山东麓山前平原的一部分，有滹沱河、槐沙河两个洪积、冲击扇及扇间洼地组成。
地形从西北缓缓向东南倾斜。
地面高程为45～66m之间。
总体来说，地势平坦、开阔，土壤肥沃，适于农耕。
从局部看，县东部地面略高，由东西两面向中部古运河一带缓缓倾斜，其间由于历史上多次洪水泛滥，水流冲刷等作用，古运河、岗地、洼地相间分布，还有一些人工坑塘，致使地面呈微波状起伏。
地貌坡度1/500～1/1000之间（图1-2-1）。
全区可划分为三个地貌单元：滹沱河洪、冲积扇（北源），槐沙河洪、冲积扇（西部边缘）及两扇间洼地。
（1）滹沱河洪、冲击扇（北源）主要分布在本县北部，东部及东南部，在吴家屯——城关——南高一线以东。
面积265km2，约占全县总面积的三分之二。
上覆的松散盖层有次生黄土及滹沱河冲击物组成，交错层理明显。
冲击扇上古河道分布较多，主要有都王河、冶河（古运粮河）、汪洋道沟与获鹿道沟等。
古河道均呈南北——东西向展布，且多行程1~2m的长条形槽状洼地。
唯汪洋道沟由于淤积作用，在柳林屯乡成为高地，其形成高出一般地面1~2m，为一带状突起。
（2）槐沙河洪、冲击扇（西部边缘）分布于县西南部，在窦妪——小枚一线以西。
该冲击扇由槐沙河及其支流的冲、洪积物及次生黄土组成。
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（4）地下水流状态的概化。（二维流，三维 流）。
二、判别准则问题
设，所用到的拟合点有i个（长期观测孔），时段有j个。H 为实测值，h为计算值。
1、最大绝对偏差准则
max i
max j
Hi
j
hi
j
1
2、最大偏差的绝对值总和准则1
i
max j
如图模型，地下水渗流区域为一承压含水层，p 点有一口抽水井，抽水量为Qp=Q(xp,yp)，m点为一 观测孔。从t0时刻开始抽水，在m点测得H—t曲线。
对于不同的人，可能会给出不同的模型：
Txx
2H x 2
Tyy
2H y 2
Qp
x xp, y yp
S H t
H x, yt0 f x, y x, y
第四章 含水层系统识别
地下水系统模拟，解决两大问题：预报问题与参 数计算问题。
预报问题——正演问题 参数计算问题——反演问题或模型校正
第一节 含水层系统识别中的一些基本问题 一、模型参数的概念
由于实际水文地质模型的复杂性，勘探工作的局 限性，难以查清水文地质条件，每人对水文地质条 件的认识有差别，选取的研究区边界也有差别。如：
H
i
j
hi
j
2
3、最大偏差的绝对值总和准则2
j
max i
Hi
j
hi
j
3
4、全部偏差绝对值之和准则
Hi j hi j 4
ij
5、全部偏差平方和准则 第四、五个判别准则较好。 难度：ε1-5的给定没有标准。
Hi j hi j2 5
ij
三、反演问题的适定性
1、解的存在性 2、解的唯一性 3、解的稳定性 同时满足上述三个条件，就称这个数学模型满足适定性要 求，或者说是适定的。 如果三条中有一条不满足就称为不适定的。 有些模型可能会出现解的不唯一性或不稳定性。书中例。 由于反演问题解的不唯一性和不稳定性，会造成不同的水 文地质参数都可能得出满足判别准则要求的结果，但所得参 数不合理。 为了保证参数的合理性，我们一般根据对条件的判断和经 验，给出参数变化的区间，调参时在这个区间进行。
H
gx, y
x, y CFA
n CFA
x, y '' , t 0
三个模型进行校正，力求预测结果与H—t曲线重 合。三个模型最终可获得三组参数。这三组参数都 不是含水层本身所固有的参数。按数学模型求得的 参数叫“模型参数”。
模型参数包含以下方面误差：
（1）地下水流系统区域几何形状的概化；
（2）边界性质的概化与初始流场的模拟；
H
x,
y,t
AB
hx,
y,t
x, y AB , t 0
H
gx, y,t x, y BCDA , t 0
n BCDA
x, y , t 0
x
T
H x
y
T
H y
Qp
x xp, y yp
S H t
H H
x, x,
y t
y, t
0
ABE
f x, y hx, y,t
x, y ' x, y ABE ,
t 0
H gx, y x, y EDA
n EDA
x, y ' , t 0
T
2H x 2T2H Nhomakorabeay 2Qp
x xp, y yp
S H t
H H
x, x,
y t 0
y,t ABC
f x, y hx, y
x, y '' x, y ABC
四、广义的含水层系统识别 包括以下四个方面： （1）水文地质参数，T，K，μ，μ*，B （2）源、汇项：降雨入渗系数，蒸发量，渠系灌
溉回归系数，井灌溉回归系数，以及对应的各量。 （3）定解条件：二类边界的单宽流量。 （4）上述三种情况的不同组合。