泰斯公式的有关理论和实践

口弓峙尸熟,么卜今份尝个卜卜护么夕玛‘咭尸卜扣今份心心哈心咬咯谧少咯泰斯公式的有关理论和实践二多么,夕,。,二一、左叮我们先考察一维情况下的源函数川使其间接依赖于时间该函数有,。、乙为了直观起见,通过参量口解,,方公寿一丽‘’认韶幸。,泰斯公式发表至今已有五十周年界对子非稳定流理论比较全面的了解我国水文地质。见于年张为了解一维条件下热的传播情况,从图中可以看出。宏仁等编译的书其中包括了年的泰斯文章在,“”此之前陈雨荪曾节译托特地下水水文学一书中,。有关泰斯公式的章节同时编写的一些书籍亦有所涉及广为流传的鲍切维尔等但对非稳定流理论的应,,一。用部分是言过其实的近十余年来我国水文地质工,作者在非稳定流抽水试验方面做了大量工作并且提,。出了很多有关的理论和实践问题笔者值此机会择,。其中某些问题加以探讨以志纪念文中所指均为定,流量抽水试验主要水文地质参数包括导水系数和储,。水系数、一抽水开始时刻无穷远处的水位变化“泰斯在文章中提到在自然条件下和抽水造成的人为条件下在达西定律支配地下水运动的范围内,,含水层中的水文条件和相似的热学系统中的热学条件图一维情况的源函数二对于给定的时刻相应都给出了轴,,上温度的分布状况,在万处的温度为最高,”。之间存在着类比性正是根据这样的思路。热传导问题的解引人到水力学理论所以的推导基础直接引自一个与轴重合的,他直接把,泰斯公式,强度为的温度分布曲线在此位置存在一个峰值,对于较早二时刻解较小这个峰值较高两侧较陡,,,对于较晚时刻较大这个峰值降低两侧变,,。得缓和但值得奇怪的是瞬时线性热源引起的无限平面上其初始温度为零不论在距点热源多远,〔〕,万任意点在任意时间的温度方程式热的二维流不论即使在瞬时热源刚刚作用的位置多大,二之后“但气温度也不为零,,。等。这一点从物理角度来看是不可能的因为无穷,。大的传播速度是不存在的问题的症结在于热传导方程的导出是从唯象的关系式出发的,一甲。此少左不丈兀云时刻的温度变化,源或即瞬时加进或取出的热量除,开尔文扩散系数,它等于导热。“常、夕式中点上时间阱的强度换句话说以单位体积比热,—左二左‘。”式中热流强度导热系数,温度梯度只,,是利用了热流分布的现象观念而完全没有考虑到热,。的分子动力学正是由于分子的惯性使得热不可能,。以无限速度传播因此所得的解在‘、。时是不适,。用的但只要才不是很小统计规律性已起作用所,,。系数除以单位体积比热,云二时间式写为?。二忍沪十夕月。一一一一上一、蓬一丽,可以改‘了忆八乙曰一一究介。求解答还能适用以上给出的源函数的定性特征对,。。式中仇是二维情况下的源函数对于热的一维或者三二维和三维情况也都是成立的。维情况来说都有着相似结构的源函数万一一一一一一丁万,而地下水运动方程的导出是从唯象的达西定律出发的同样不考虑分子运动过程中惯性这一点和热传,。导问题是相同的所以热传导问题中的源函数的特一‘万七一八一适丫究。征同样也适用于地下水渗流问题同样道理泰斯,,一一。。解在时也应该是不适用的近年来国内有人从唯象出发试图修改公式中积分限来解决这个问题,,其实并不能弥补达西定律带入的不足,反而破坏了原方程的推导基础质量平衡。二、奉斯公式的普遍意义—数学物理方程是一种物理过程的共同特征与具,尸厂一一。体条件是无关的孔隙介质中的渗流和金属导体的热。传导问题有着相似的过程泰斯利用这个原理在,。年得出了非稳定流解而有关地下水渗流力学的尸一气一二二,。数学物理方程即泛定方程却是在年由雅各布。进行严格推导的这样就把当时已经成熟的热传导问题在不同定解条件下的解广泛引用到地下水流问题,一,?韭、。。中去所谓的定解条件系指边界条件和初始条件,从水文地质学来讲边界大致可以分为三类,固定边界例如不透水岩石形成的档水墙,移动边界例如近海含水层中咸淡水的界面以,及开采区外围的分水点均随水力条件改变而移动,引用边界有时研究区仅局限在天然单元中某,边帐,厂匕兰共井共几种常见类型下降曲线的对比双对数坐标图。。一部分则需按水力条件模拟和虚设一些边界当然,线法分析时尤为清楚所以泰斯公式对抽水试验来。对每类水文地质边界在水力学上通常还分为隔水边,说在某种程度上具有普遍的意义但这并不意味抽,二界和补给边界在计算时均水试验时间可以大为缩短至少还应在八小时以上,,,。可通过镜映法加以处理在抽水试验中最常用的是泰斯公式。甚至延长到几周定时间的水位观测同时抽水试验的前后都应该有一,了解周围环境的动态变化以便,,实际上它是,‘。。对下降数据进行校正在试验过程中为了详细了解各,边界情况的一种特例泰斯公式的边界是在无穷远。处由子远到可望而不可及的地步所以边界的水力种水力边界的反映还可延长试验时间所以认为,,,,。性质隔水还是补给就成了无关紧要的问题从野非稳定流抽水可以缩短时间的想法不能不认为是一,,,。外情况来看这种水力边界是很难找到的因为镜映,。种误解、法原理告诉我们任何其它抽水井的存在对试验井兰稳定流抽水的弊病,,。都意味着隔水边界的存在这就是引用边界的道理下面我们回顾一下泰斯公式产生之前的抽水试,。根据常见的水力条件非稳定态抽水试验的曲线验当时主要沿用了所谓的稳定流公式它要求存在,,。主要有以下几种型式我们不妨总结如下一个环状的补给边界常水头边界,图裘布衣公式就是。在不同水文条件下抽水曲线的开始一段即受一种特例但这种环状的补给边界在野外也是难得有,。水力边界影响之前都经历近似泰斯解的过程的因为当区域地下水流存在侧向流动时水流是有,,。方向的这时下降漏斗就不可能呈现对称型当区域,地下水不存在补给时尽管下降漏斗呈现了对称型,,受补给边界影响的曲线受隔水边界影响的曲线水位下降将趋向稳定水位下降速率出现增大方向的这时下降漏斗就不可能呈现对称型,地下水不存在补给时,,,。但水位下降不会出现稳定当下降漏斗呈现对称型,潜水条件的布尔顿公式可近似看成泰斯曲线的。中间存在一段乎移所以根据抽水曲线的过程是可以水位下降又出现稳定的情况常常是越流补给的结,。判别边界水力性质的当存在二个以上边界情况时果并不存在环状的补给边界,,,。基于迭加原理亦可按变化过程的先后顺序类推,但在抽水过程的曲线中要去鉴别近似泰斯解的这由于稳定流公式本身只要求水位趋向稳定所以,存在任何形状补给边界的抽水试验都是可以达到水,。一段落是应该加以小心的因为这段过程的开始时刻及历时长短受到众多因素的影响诸如观测井离抽水,。,位稳定的定流公式过去在实际工作中大部分都套用所谓的稳其实是把不同形状的边界都作为环状来考、。“”虑这种张冠李戴的做法势必引起参数计算的,井距离抽水量大小地层透水性能边界的距离…,,。。等等当然在这个过程的结束部分不管受到何种水,误差。力性质边界的影响曲线总要出现偏离特别当用直我们举一个常见例子加以说明当实际条件为越,,一一流补给时弓用环状补给边界的稳定流公式计算导水,。但它的缺点也是明显的首先是抽水试验的效据。系数的误差情况若假定越流条件下计算的导水系数。,弓用环状补给边界的计算值为了为则有式,。解释存在多解性可以有三种情况从图越流上清楚地看到水位趋向稳定潜水含水层以及具有补给边、。界除非在解释中水文地质学家有着非常明确的地质、一。丈石恙一一石,下止。证据但是利用勘探孔来了解含水层分布只能是大概五式中刀为水力阻力下标和分别代表越流补给和,的尤其是地层的相变直接影响含水层的均质和各,,。向同性可以例外当然,。因此在某些水文地质条件较为简单的地区,用抽水试验的数据去拟合理论曲线环状补给边界二种、、兄一从式,孙一吟。犷的这种做法无论如何也不能证明含水层就属于特定,中为开采井到任意观测点的距离为开采井到环,刀。‘”。曲线的假设情况同样道理通过试验数据去反演,状边界的距离为越流因子万为零阶第二类修,,。。。正贝塞尔函数我们可以检验一下当刃时的水文地质边界及其水力性质当然也不会是确定的,,。误差情况表工从另一方面看在实际抽水试验中数根偏离泰斯,。解的原因是众多而复杂的除了上述的边界因素以外总括起来还有以下几种情况相邻含水层的,越流含水层实际厚度变化含水层实际表动误差计算表下一亡卫了—,价几去下八。。。。‘」之?。。。—?。。渗透系数变化,近抽水井停止抽水情况都可以凭借引用边界来进行解释,抽出的水重返含水层附近补给井影响,。上述种种因此在抽水前附公哎」对水文地质环境的了解是必不可少的否则数据就无。。,心夕,。。?一…,介‘。。所适从还有一点需要强调的是抽水所得结果只限抽。。,。水井位置附近而不能推广到区域上面去,。。?」,。。。?。?…抽水试验的另一个缺点是经济方面的浪费在供水勘探中,作为探采结合而施工的井孔进行抽水试验。、、是合适的反之工程勘察区域流网分析污染研,究等方面仅仅为取得水文地质参数而施工的抽水试,。验孔就造成勘探费用的明显增大一般说来这些,,情况不宜采用抽水试验而用区域内现有井的地下水,动态观测,包括水位、水化学、水温等方面,不仅方从上表可以看出,当兽。时误差不超过万?。‘同样道去咐导水系数值就差了三倍半,但当恶对每。种补给边界来讲,都相应存在一种水力阻力的表达法简单而且经济另外也可考虑使用环境同位素来研。究含水层的水文地质参数总的说来地面测试和取。,〔,,式利用它们和的比值就可以表示导水系数计算。样分析的费用比专门性的占孔施工要小泰斯公式的出现开创了一代新的非稳定流理,论所以在近代地下水力学上无疑是一块重要的里程,值的精度所以界的形状。,,在稳定流抽水试验中同样要考虑补给边,特别当二种水力性质的边界都存在时情,。另外用于抽水试验的双对数坐标纸上的配线法,亦称泰斯法不仅适用于泰斯解而且还可用于越,,碑。况更要复杂除非对水文地质边界及其水力性质一清。二楚否则算得参数的精度是把握不大的而在非稳,。定流抽水中,利用边界影响之前的下降过程,用泰斯流及潜水含水层情况在简单的水文地质条件下迸行。抽水试验泰斯公式可以给出主要水文地质参数但。,公式可以计算主要水文地质参数从逻辑上讲这显,、在复杂条件下应用泰斯公式一定要备加小心并注,。意参数计算的精度随着近代水文地质学发展,各分支学科研究的交叉和重迭研究一些简便而投资少的,野外测试方法来逐步替代抽水试验已经提到日程上,。来同时抽水试验在今后工作中将会受到一定限,制因为现行工作方法不适当地夸大了抽水试验的效,果。。然要比稳定流抽水的计算更为正确四、抽水试验的优缺点利用抽水试验确定就地含水层的参数这在目前,。已经成为地下水资源评价工作中的一项常规方法其优点是通过简单的试验方法即可取得有关含水层的渗。透性能及储水性质的资料对含水层弱透水层系统来说,通过不同层的水位观测,尚可取得对越流性—。质的了解一一

文章来源：《水文地质工程地质》 网址: http://www.swdzgcdzzz.cn/qikandaodu/2020/1110/407.html