The Groundwater Project

水文地质学中的水力测试简介

基本泵送、Slug 和封隔器方法

出版年份: 2023
页数: 352

国际标准书号: 978-1-77470-090-7
https://doi.org/10.21083/978-1-77470-090-7

引文: 沃斯纳,W. W.,斯特林格,A. C. & Poeter,E.P. (2023)。 水文地质学中的水力测试简介:基本抽水、段塞和封隔器方法。地下水项目。 https://doi.org/10.21083/978-1-77470-090-7

作者:

William W. Woessner:美国
蒙大拿大学A. Campbell Stringer美国
纽菲尔德Eileen P. Poeter美国科罗拉多矿业学院

最后更新:2024
年 3 月 7 日 发布日期:2023 年 9 月 18 日

描述

所有地下水调查(包括资源调查、供水开发以及污染场地的识别和修复)都需要得出基本水文地质特性(如水力传导率、透射率和储存性)的实地值。在早期的地下水项目书《地球材料的水文地质特性和地下水流原理》(Woessner 和 Poeter,2020 年)中定义了地下水原理和参数。对确定参数的方法的讨论侧重于实验室方法和参考的现场水压测试方法,但没有提供应用的详细信息。本书是早期工作的姊妹篇,也是一份独立文档,提供了用于生成常见水力参数的现场比例表示的基础方法。

作者提出了如何应用水力测试方法(如泵送测试、段塞测试和封隔器测试)的概念性观点,以及基础分析解决方案的优点和局限性。他们专注于解决简化的承压、渗漏承压和非承压地下水系统的方法。

作者解释了如何使用现场测试数据与分析模型的曲线匹配来解释测试结果。简要讨论了用于分析液压测试数据的软件,其中一些包括选择几个额外的分析模型和一键式自动分析,这可能导致对数据的误解,因此本书强调基本概念、原则和方法。正文以及许多插图、示例和练习以及解决方案为读者提供了正确应用液压测试和分析方法所需的信息。

作者访谈

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内容

概述

1 引言

2 种类型的液压测试

2.1 抽水测试

2.2 Slug 测试

2.3 使用 Packer 进行测试

2.4 文本组织

第 1 部分:泵送测试

3 概念化地下水流向井

3.1 短暂条件下抑郁锥体的形成

3.2 稳态条件下的抑郁锥体

4 设定目的、设计和进行抽水测试

4.1 目的

4.2 编译和解释现有数据集

4.3 抽水和观测井设计与施工数据

4.3.1 抽水井和观察井的设计
4.3.2 观察孔间距

4.4 泵送测试组件和设计

4.4.1 选择抽速
4.4.2 选择抽水测试的持续时间
4.4.3 选择泵和电源

4.5 水位和流量测量时间表

5 测试执行和数据分析

5.1 测量和记录水位

5.2 确定基线条件和水位趋势

5.3 测量和保持抽速的方法

5.4 数据分析

5.4.1 校正水位数据
5.4.2 确定用于分析的测试抽水速率

5.5 成功执行测试的注意事项

6 抽水井流量的数学运算

6.1 使用极坐标

6.2 描述含水层对抽水响应的方程式的发展

6.2.1 承压含水层
6.2.2 非承压含水层

6.3 用于开发分析井水力方程的一般假设

7 用于抽水承压含水层和非承压含水层的 THIEM 稳态分析模型

7.1 密闭地下水系统中的稳态条件

7.2 非承压含水层中的稳态条件

7.3 使用稳态泵送测试数据的机会

8 全承压含水层抽水的瞬态分析模型

8.1 Theis 方程的公式

8.2 使用 Theis 方程预测完全承压含水层的下降

8.3 使用 Theis 方法根据水力测试数据计算 T 和 S

8.3.1 Theis 曲线匹配方法
8.3.2 Cooper Jacob 直线法
8.3.3 Cooper-Jacob 距离回撤法
8.3.4 分析恢复数据
8.3.5 可变排量泵送试验
8.3.6 本节中介绍的方法的适用性

8.4 使用承压含水层抽水测试数据的机会

9 个用于渗漏承压含水层抽水的瞬态分析模型

9.1 方程的公式解决泄漏受限条件

9.2 Hantush-Jacob 溶液(泄漏密闭 – 无水从滞水层储存中释放)

9.2.1 Hantush-Jacob 方程的公式
9.2.2 用 Hantush-Jacob 方程预测泄漏受限系统中的 Drawdown
9.2.3 从具有泄漏围压床的承压含水层中抽取测试数据,而无需从滞水层库中释放额外的水
9.2.4 Hantush-Jacob 曲线匹配方法,用于在密闭含水层中进行抽水测试,该含水层有泄漏的承压层,没有从滞水层库中释放水
9.2.5 Hantush 拐点法,用于在密闭含水层中进行抽水测试,该含水层有泄漏的围压床,没有从滞水层库中释放水

9.3 从围压床存储中释放水的泄漏密闭系统的 Hantush 方程

9.3.1 使用 Hantush 方程预测从围压床储存中释放水的泄漏密闭单元的缩水
9.3.2 Hantush 曲线匹配方法,用于在具有滞水层储存的泄漏密闭装置中计算抽水测试 T 和 S

9.4 使用来自泄漏承压含水层的抽水测试数据的机会

用于抽水无侧承含水层的 10 个瞬态分析模型

10.1 使用 Theis 方法估算抽水无侧承压含水层的响应

10.1.1 抽水试验分析

10.2 公式来表示延迟良率响应

10.3 制定延迟产量分析

10.3.1 延迟产量分析方法的数学发展

10.4 根据含水层测试数据计算 T 和 S

11 井干扰、边界和含水层各向异性对水位下降的影响

11.1 井干扰

11.2 使用叠加表示简单边界条件

11.2.1 Image Well 方法
11.2.2 线性 Impermeable 和 Recharge 边界

11.3 各向异性异质材料中凹陷锥的发育

11.4 在存在补给边界的情况下,使用 Well Hydraulics 评估 Well 干扰的机会

12 使用一口抽水井估算水文地质特性

12.1 使用抽水井的取水数据时的特殊注意事项

12.1.1 部分穿透
12.1.2 油井损失和使用阶跃回撤测试来评估损失
12.1.3 井干扰
12.1.4 影响抽水井水位的其他条件

12.2 单口抽水井的下降和采收曲线匹配方法

12.2.1 分析限时回撤数据
12.2.2 分析恢复数据

12.3 导水率的稳态近似

12.4 性能测试、比容量数据和估计 T

12.4.1. 使用性能测试结果时的注意事项
12.4.2 从性能测试中估计透射率的方法
12.4.3 使用比容量估计稳态条件下的导水率
12.4.4 使用比容量数据估算瞬态条件下的透射率
12.4.5 将比容量与透射率相关的基本方程

12.5 利用抽水井数据评估水文地质特性的机会

13 使用软件分析抽水井的水力测试数据

13.1 抽水测试分析软件包

13.2 数据绘图和曲线匹配方法

第 2 部分:段状测试

14 使用一口未抽水的井估算水文地质特性

14.1 鼻涕虫测试

14.2 执行 Slug 测试

14.2.1 评估水文地质环境和油井施工
14.2.2 地下水位系统的特殊注意事项
14.2.3 与地层的自由换水
14.2.4 升高和降低水位
14.2.5 记录水位变化
14.2.6 测试重复性

14.3 现场数据:超阻尼、欠阻尼和临界阻尼水位对段塞测试的响应

14.4 解释过阻尼段状体测试的方法

14.4.1 Hvorslev 段塞测试方法
14.4.2 Bouwer 和 Rice Slug 测试方法
14.4.3 Cooper-Bredehoeft-Papadopulos 蛞蝓测试方法
14.4.4 KGS 段塞测试方法

14.5 解释欠阻尼段头测试

14.5.1 类型曲线方程的开发
14.5.2 无侧限高 K Bouwer 和 Rice 模型
14.5.3 受限高 K Hvorslev 模型
14.5.4 过渡 Slug 测试响应

14.6 可用于分析 Slug 测试的软件

14.7 使用段塞测试数据评估水文地质特性的机会

第 3 部分:PACKER 测试

15 使用封隔器进行基本液压测试

15.1 Packer 测试

15.1.1 选择测试间隔
15.1.2 设置 Packer 系统

15.2 测试方法和分析

15.2.1 Slug 测试
15.2.2 恒定速率泵浦测试
15.2.3 恒定头部注射/退出测试
15.2.4 步进速率注入测试(Lugeon 测试)
15.2.5 钻杆测试

16 表征低渗透性系统、滞水层的特殊注意事项

16.1 滞水层的性质

16.2 用于估计滞水层特性的测试方法

16.2.1 内部方法
16.2.2 外部方法

17 结束语

18 练习

19 参考资料

20 盒

方框 1 用于曲线匹配方法的方格纸样本

框 2 估计存储性和特定存储 (Ss)

框 3 存在两个线性边界时的像阱理论应用

Box 4 生产井效率

方框 5 Aqtesolv

箱 6 含水层测试 V12

箱 7 Aquiferwin32 V6

Box 8 用于分析 Slug 测试的软件

插文 9 用于确定滞水层和低渗透性地层水力特性的实验室方法

方框 9.1 落头渗透仪(修改自 Woessner 和 Poeter (2020) 的方框 4.3)
方框 9.2 三轴磁导率测试
方框 9.3 固结仪

方框 10 Rowe 和 Nadarajah (1993) 的图表复制品 校正因子

方框 11 Aqtesolv 练习解决方案

方框 11.1 练习 2 的 Aqtesolv 解决方案
方框 11.2 练习 3 A 和 B 的 Aqtesolve 解决方案
方框 11.3 练习 5 的 Aqtesolv 解决方案
方框 11.4 练习 7 的 Aqtesolv 解决方案

21 锻炼解决方案

22 关于作者

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