地下水动力学知识点总结

基本问题

潜水含水层的贮水能力可表示为Q=HF;

承压含水层的贮水能力可表示为Q=HF;

式中Q——含水层水位变化时H的贮水能力,

H——水位变化幅度;

F——地下水位受人工回灌影响的范围。

从中可以瞧出,因为承压含水层的弹性释水系数远远小于潜水含

水层的给水度,因此在相同条件下进行人工回灌时,潜水含水层的贮

水能力远远大于承压含水层的贮水能力。

水跃:抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象(seepage face)。井损(well loss)就是由于抽水井管所造成的水头损失。

①井损的存在:渗透水流由井壁外通过过滤器或缝隙进入抽水井时要克服阻力,产生一部分水头损失h1。

②水进入抽水井后,井内水流井水向水泵及水笼头流动过程中要克服一定阻力,产生一部分水头差h2。

③井壁附近的三维流也产生水头差h3。通常将(h1+h2+h3)统称为水跃值、

降。

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承压水井的Dupuit

公式的水文地质概念

模型

(1)含水层为均质、各向同性,产状水平、厚度不变(等厚)、,分布面积很

大,可视为无限延伸;或呈圆岛状分布,岛外有定水头补给;

(2)抽水前地下水面就是水平的,并视为稳定的;含水层中的水流服从

Darcy’s Law,并在水头下降的瞬间将水释放出来,可忽略弱透水层的弹

性释水;

(3)完整井,定流量抽水,在距井一定距离上有圆形补给边界,水位降落

漏斗为圆域,半径为影响半径;经过较长时间抽水,地下水运动出现稳定

状态;

(4)水流为平面径向流,流线为指向井轴的径向直线,等水头面为以井为

共轴的圆柱面,并与过水断面一致;通过各过水断面的流量处处相等,并

等于抽水井的流量。

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承压水井的Dupuit

公式的表达式及符号

含义

或

式中,s w—井中水位降深,m;

Q—抽水井流量,m3/d;

M—含水层厚度,m;

K—渗透系数,m/d;

r w—井半径,m;

R—影响半径(圆岛半径),m。

133Theim公式的表达式

若存在两个观测孔,距离井中心的距离分别为r1,r2,水位分别为H1,H2,

在r1到r2区间积分得:

式中s1、s2分别为r1与r2处的水位降深。

它与非稳定井流在长时间抽水后的近似公式完全一致。这表明,在无限

承压含水层中的抽水井附近,确实存在似稳定流区。

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潜水井的Dupuit公

式表达式及符号含义

式中R——潜水井的影响半径,其含义与承压水井的相同;

h w—井中水柱高度,m;

s w—井中水位降深,m;

Q—抽水井流量,m3/d;

M—含水层厚度,m;

K—渗透系数,m/d;

r w—井半径,m。

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定流量抽水时Theis

公式的适用条件(水

文地质概念模型)

承压含水层中单井定流量抽水的数学模型就是在下列假设条件下建

立的:

(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就是瞬时完成的。

164写出泰斯公式及各项Theis’s equation描述无补给的承压水完整井非稳定运动过程中降深

符号的含义;泰斯公

式的主要用途就是什

么？

与抽水量之间关系的方程式,亦即

式中s——抽水井的水位降深,m;

Q——抽水井的流量,m3/d;

T——含水层的导水系数,m2/d;

W(u)——泰斯井函数;

r——到抽水井的距离,m;

a——含水层的导压系数,m2/d;

*——含水层的弹性就是水系数;

t——自抽水开始起算的时间,d。

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Theis公式反映的降

深变化规律(1)同一时刻随径向距离r增大,降深s变小,当r→∞时,s→0,这一点符合假设条件。

(2)同一断面(即r固定),s随t的增大而增大,当t=0时,s=0,符合实际情况。当t→∞时,实际上s不能趋向无穷大。因此,降落漏斗随时间的延长,逐渐扩展。这种永不稳定的规律就是符与实际的,恰好反映了抽水时在没有外界补给而完全消耗贮存量时的典型动态。

(3)同一时刻、径向距离r相同的地点,降深相同。

184Theis公式反映的水

头下降速度的变化规

律

(1)抽水初期,近处水头下降速度大,远处下降速度小。当r一定时,s-t曲

线存在着拐点。拐点出现的时间(此时u=1)为:。

(2)每个断面的水头下降速度初期由小逐渐增大,当=1时达到最大;

而后下降速度由大变小,最后趋近于等速下降。

(3)抽水时间t足够大时,在抽水井一定范围内,下降基本上就是相同的,

与r无关。换言之,经过一定时间抽水后,下降速度变慢,在一定范围内

产生大致等幅的下降。

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Theis公式反映出的

流量与渗流速度变化(1)通过不同过水断面的流量就是不等的,r值越小,即离抽水井越近的过水断面,流量越大。反映了地下水在流向抽水井的过程中,不断得到