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《輻射井非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)反解法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、灌溉排水學(xué)報(bào)２０１４年８月第３３卷第４／５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章編號(hào)：１６７２－３３１７（２０１４）０４／０５－０３９９－０５＊輻射井非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)反解法薛宏智，周維博（長(zhǎng)安大學(xué)，西安７１００６４）摘要：采用仿泰斯公式，探討了潛水非穩(wěn)定流完整輻射井抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)的求解方法，建立了水文地質(zhì)參數(shù)反演優(yōu)化模型；為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化優(yōu)化模型的求解過程和提高計(jì)算精度，通過優(yōu)化擬合的方法，提出了泰斯井函數(shù)的擬合函數(shù)式；將求解反演優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為求解一元線性回歸方程中的系數(shù)，利用回歸方程
2、中系數(shù)反求含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法具有可行性與合理性。關(guān)鍵詞：輻射井；非穩(wěn)定流；水文地質(zhì)參數(shù)；優(yōu)化擬合；線性回歸中圖分類號(hào)：Ｐ６４１．８文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１４．０４／０５．０８６薛宏智，周維博．輻射井非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)反解法［Ｊ］．灌溉排水學(xué)報(bào)，２０１４，３３（４／５）：３９９－４０３．［１］地下水資源計(jì)算、評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)和其他水文地質(zhì)計(jì)算工作中，都涉及含水層水文地質(zhì)參數(shù)。目前，應(yīng)［２－６］用較廣泛的水文地質(zhì)參數(shù)求解方法有配線法、圖解法、試算法、解析法
3、，主要是針對(duì)非穩(wěn)定流中定流量抽水和恢復(fù)試驗(yàn)。實(shí)際抽水試驗(yàn)受外界各種因素干擾，如電壓不穩(wěn)、停電、水泵檢修等，抽水往往呈階梯式過程。輻射井是由大口徑的集水豎井和若干水平集水管（孔）聯(lián)合構(gòu)成的一種井型，其開采地下水時(shí)通常不是［７］定流量抽水。為此，采用仿泰斯公式探討了潛水非穩(wěn)定流完整輻射井抽水試驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)的求解方法，建立了水文地質(zhì)參數(shù)反演優(yōu)化模型；同時(shí)，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化優(yōu)化模型求解過程，提高計(jì)算結(jié)果精度，通過優(yōu)化擬合的方法，提出了泰斯井函數(shù)的擬合函數(shù)式；以陜西省水利科學(xué)研究所等單位在陜西乾縣試區(qū)進(jìn)行的抽水試驗(yàn)為例，檢驗(yàn)水文地質(zhì)參數(shù)求
4、解的準(zhǔn)確性。１基本原理１．１水文地質(zhì)參數(shù)反演優(yōu)化模型潛水完整井抽水降深不大的情況下，用含水層的平均厚度代替泰斯公式中的含水層厚度，即用（Ｈ＋ｈ）／２代替Ｍ。其中，Ｈ為潛水層厚度（ｍ），ｈ為動(dòng)水位至含水層底板深度（ｍ）。得到潛水完整井單井非穩(wěn)定流計(jì)［８］算公式（仿泰斯公式），并整理可得：２πＫ（２Ｈ－ｓ）ｓＱ＝（１）Ｗ（ｕ）式中：Ｑ為井的抽水流量（ｍ３／ｈ）；Ｋ為滲透系數(shù)（ｍ／ｈ）；ｓ為抽水水位降深（ｍ）；Ｗ（ｕ）為泰斯井函數(shù)，即：∞－ｔ∞ｎＷ（ｕ）＝ｅｄｔ＝Ｗ（ｕ）＝－０．５７７２－ｌｎｕ（－１）ｎ＋１ｕ（２）∫ｕｔｎ＝１ｎ·
5、ｎ！２２式中：ｕ＝ｒμ＝ｒμ；ｒ?yàn)榫喑樗木嚯x（ｍ）；；ｔ為抽水時(shí)間（ｈ）。μ為潛水含水層的給水度２Ｋ（Ｈ＋ｈ）ｔ２Ｋ（Ｈ－ｓ）ｔ以觀測(cè)井出水量觀測(cè)值與模型值之間的殘差平方和最小作為目標(biāo)函數(shù)，得到潛水完整井單井非穩(wěn)定流水文參數(shù)反演優(yōu)化模型：＊收稿日期：２０１４－０３－１１基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局地調(diào)項(xiàng)目（１２１２０１１３００４８００）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（ＣＨＤ２０１２ＴＤ０１５）作者簡(jiǎn)介：薛宏智（１９７３－），男，陜西扶風(fēng)人。講師，博士，主要從事數(shù)學(xué)模型與地下水滲流理論研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｈｚ００１＠１６３．ｃｏｍ
6、通訊作者：周維博，男，教授，博士生導(dǎo)師。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｗｂｚｙｚ８２３＠１６３．ｃｏｍ３９９ｍ（Ｑ）２Ｏｐｔｍｉｎｆ（ｓ，ｔ，Ｋ，μ）＝ｍｉｎｉ觀測(cè)－Ｑｉ計(jì)算ｉ＝１２πＫ（２Ｈ－ｓｉ）ｓｉ烄Ｑｉ計(jì)算＝（ｉ＝１，２，…，ｍ）Ｗ（ｕｉ）∞－ｔ∞ｎＷ（ｕ）＝ｅｄｔ＝－０．５７７２－ｌｎｕ（－１）ｎ＋１ｕＳ．Ｔ．烅∫ｕｔｎ＝１ｎ·ｎ?。ǎ常玻颚蹋酰椋剑ǎ椋剑?，２，…，ｍ）２Ｋ（２Ｈ－ｓｉ）ｔｉ烆Ｋ＞０，μ＞０該反演優(yōu)化模型是非線性規(guī)劃問題，在進(jìn)行二維搜索時(shí)，尋優(yōu)過程較慢，計(jì)算復(fù)雜度高。為了減小計(jì)算復(fù)雜度、簡(jiǎn)化求解過程，通過優(yōu)化擬
7、合的方法，以泰斯井函數(shù)的近似式簡(jiǎn)化計(jì)算，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為求解一元線性回歸方程，再利用回歸方程中系數(shù)反求含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。１．２泰斯井函數(shù)的擬合函數(shù)∞ｎ∞ｎ式（２）中，級(jí)數(shù)（－１）ｎ＋１ｕ為交錯(cuò)級(jí)數(shù)，符合萊布尼茲收斂定理，故級(jí)數(shù)和（－１）ｎ＋１ｕ＜ｕ。ｎ＝１ｎ·ｎ！ｎ＝１ｎ·ｎ！所以，當(dāng)自變量ｕ相當(dāng)小時(shí)，泰斯井函數(shù)常取前２項(xiàng)近似計(jì)算，即：Ｗ（ｕ）≈－０．５７７２－ｌｎｕ（ｕ≤０．０１）（４）２ｒ因?yàn)椋酰剑裕蛟叫?、ｔ越大時(shí)，ｕ越小。將抽水井作為觀測(cè)井且抽水時(shí)間較長(zhǎng)的觀測(cè)資料，泰斯井４ａｔ函數(shù)可用式（４）近似代替，常?。酢埽埃?/p>
8、１；但當(dāng)ｒ較大時(shí)，ｕ較大，式（４）失去了替代作用。對(duì)自變量ｕ∈［０．０１，１．１］時(shí)，以泰斯井函數(shù)殘差平方和最小為目標(biāo)，通過擬合優(yōu)化，建立泰斯井函數(shù)的近似函數(shù)式。－０．０６６１９３７３烄１１．６１２８２ｕ－１１．６９５１４０．０１≤ｕ≤０．２６Ｗ（ｕ）≈（５）烅
