2章-3水井开采(2).ppt

1、1,第二章 地下水的运动,1 孔隙介质中水的势能与达西定律 2 地下水运动的基本方程 3 水井开采条件下地下水的运动 4 河渠影响下地下水的运动 5 水文地质参数的确定,2,3 水井开采条件下地下水运动1,3.1 承压含水层单井抽水时地下水的运动 3.2 潜水含水层单井抽水时地下水的运 3.3 群井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,3/18,3.3 群井抽水时地下水运动（1） 1,3.3.1 水流叠加原理2,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,4/18,3.3 群井抽水时地下水运动（2）,3.3.1 水流叠加原理,群井大面积内程不规则布置时 依据线性微分方程解的叠

2、加原理 叠加原理对多口井同样成立 设在一个无限含水层中有n口井抽水，第i口井的流量为Qi，第i口井开始抽水的时间为ti，在抽水开始后的某时刻 t ，平面上任一点M 的降深等于各单井（所有抽注水井）对该点产生的降深之和,r1M,r2M,r3M,rnM,r5M,M,r4M,Q1,Q2,Q3,Q,t1,t2,t3,t,t,图a,图b,5/18,3.3 群井抽水时地下水运动（3）,3.3.1 水流叠加原理,3 水井开采条件下地下水的运动,几种特殊情况： 1. 同时开始工作的井群，在某时刻t ，对任一点M 的影响降深：,第二章 地下水的运动,6/18,3.3 群井抽水时地下水运动（4）,3.3.1 水流

3、叠加原理,3 水井开采条件下地下水的运动,几种特殊情况：,2. 单井阶梯状流量抽水情况： 1 基本思想：把变流量化为多个定流量，假设成在同一口井位上有多口井不同时且以不同的流量抽水,第二章 地下水的运动,设：t0 = 0, Q0 = 0,7/18,3.3 群井抽水时地下水运动（5）,3.3.1 水流叠加原理,几种特殊情况： 1 3. 水位恢复过程的影响降深,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,当抽水井以Q抽水至tP时刻，然后停抽，地下水位便开始恢复，求恢复过程中地下水位的变化情况 基本思想：将整个抽水和恢复过程分解为两口井的抽水过程（见图），然后叠加 影响降深：,8/18,3

4、.3 群井抽水时地下水运动（6）,3.3.2 镜像反射（汇点源点映射法）,镜像反射概念的引入 (1)： 对直线边界附近含水层的抽水问题，能否直接利用泰斯公式求解（现实中无限含水层基本不存在）？ 对这种条件的求解有两种方法： 1) 可以按实际的定解条件来求解方程（利用积分变换）； 2) 利用镜像反射的原理求解 两种方法比较：结果完全相同；第二种方法简单得多,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,9/18,3.3 群井抽水时地下水运动（7）,3.3.2 镜像反射（汇点源点映射法）,镜像反射概念的引入 (2)： 直线边界可以用一定条件下的虚设井来代替，任一点的降深等于实、虚井对该点影

5、响降深的叠加。该方法与物理上镜像反射的方法类似，故称为镜像反射 镜像反射的实质是通过在适当位置设置虚拟井，把有界含水层的计算问题变为无限含水层中的多井叠加问题,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,10/18,3.3 群井抽水时地下水运动（8）,3.3.2 镜像反射（汇点源点映射法）,直线隔水边界附近含水层的抽水问题 ：,隔水边界是一条流线 映射虚拟抽水井 ，取代隔水边界 映射后，隔水边界附近任一点 A处的降深等于实、虚井同时抽水对该点的影响之和：,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,流线,11/18,3.3 群井抽水时地下水运动（9）,3.3.2 镜像反射（

6、汇点源点映射法）,直线定水头补给边界附近含水层的抽水问题 ： 1,定水头补给边界是一条等势线 映射虚拟注水井（Q） ，取代补给边界 映射后，补给边界附近任一点 A处的降深等于实、虚井同时抽水对该点的影响之和：,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,等势线,12/18,3.3 群井抽水时地下水运动（10）,3.3.2 镜像反射（汇点源点映射法）,使用镜像反射法的要求 ： 以边界为镜进行映射； 虚实井位置对称； 虚实井强度（流量）相等； 虚实井工作时间相同； 虚井的性质取决于边界的性质，补给边界时与实井相反，隔水边界时与实井相同； 当有两个边界时，连同边界一起映射，边界映射后性质不

7、变,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,13/18,3.3 群井抽水时地下水运动（11）,3.3.2 镜像反射,扇形含水层中的抽水问题 ： 1,如果两条边界同性， 180度能被夹角整除(即180除以夹角为整数)；若异性， 90度能被夹角整除。否则不能用映射法 实、虚井在平面上位置的轨迹为一个圆，圆心在扇形的顶点，半径等于水井至扇形顶点的距离 当夹角为120度时，两边界必须为隔水，且井必须位于夹角平分线上，才可用映射法,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,14/18,3.3 群井抽水时地下水运动（12）,3.3.3 群井在大面积内呈梅花形均匀分布时地下水运动,

8、基本思路 ：,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,各井流量相等； abcdef为隔水边界,15/18,3.3 群井抽水时地下水运动（13）,3.3.3 群井在大面积内呈梅花形均匀分布时地下水运动,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,定解问题 ：,16/18,3.3 群井抽水时地下水运动（14）,3.3.3 群井呈梅花形均匀分布时地下水运动,求解以上定解问题，得任一点水位降深S：,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,17/18,18/18,3.3 群井抽水时地下水运动（15）,3.3.3 群井呈梅花形均匀分布时地下水运动,长时间( t 0.4

9、R2/ a)解（任一点水位降深S）： 1,S1:大面积均匀开采时的平均水位降,S2:由于水向井孔集中而产生的水井控制范围内各点水位降与平均水位降的差值,大面积平均开采强度,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,19/18,3.3 群井抽水时地下水运动（16）,返回,3.3.3 群井在大面积内呈梅花形均匀分布时地下水运动,3 水井开采条件下地下水的运动,第二章 地下水的运动,下面习题,20/18,习题231,某无限分布均质等厚承压含水层，已知K=10m/d，含水层厚度M=30m，e =510-5。求： 1已知一完整抽水井的流量Q=5000m3/d，试计算当抽水时间分别为1，2，5

10、，10，20，50，100，200，500d时，距此井r=100m处的水位下降值S； 2若抽水100d，要使r=100m处的水位下降到S=50m，问：该抽水井的流量要多大？ 3若抽水流量为10000m3/d，需要抽多长时间才能使r=50m处的水位下降到S=40m。,21/18,习题232,某无限分布均质等厚承压含水层中，有2口抽水井，相距200m，两井同时开始抽水，流量分别为Q1=1000m3/d， Q2=1400m3/d，抽水2d后，井2因发生事故而停抽，井1的流量变为1500m3/d，到第5天0点，井2恢复抽水，流量为Q2=1400m3/d，井1流量不变，已知T=200m2/d，e =210-3。 求：在两井的中点处抽水10d后的降深是多少？（先画出两抽水井的变流量过程线图，然后再计算）,22/18,习题233,某无限分布均质等厚承压含水层中，有3口抽水井（井的分布如图）各井的工作情况见表，均为零点开始抽水。已知T=200m2