迭代法求水文地质参数的意义是什么

① 计算机求解水文地质参数的方法和步骤

在这一章中，我们将通过编制计算程序通过计算机实现水文地质参数的计算，比如上一节的泰斯公式计算含水层参数，将通过编制计算程序来直接把非稳定流抽水试验资料代入泰斯公式的级数表达式中求解水文地质参数，彻底解放手工劳动，使水文地质参数的计算实现批量化、自动化。不但省去了大量的手工工作，方便、快捷，而且只要计算程序无误、录入原始数据准确，计算结果是绝对可靠的。退一步讲，即使录入的原始数据有误，因为原始数据是通过数据文件输入计算程序的，也是容易检查、便于纠正、方便重新运行程序输出计算结果的。

计算机求解水文地质参数一般经过下面的几个步骤：

（1）整理抽水试验原始资料，录入试验数据：把抽水试验现场记录的原始资料整理、分析，全部录入计算机，绘制成相应的表格、曲线。

（2）选择合适的计算公式：按照含水层是否承压、抽水试验主孔的性质（完整井、非完整井）、是否有观测孔及观测孔的个数、抽水试验是否呈稳定状态等条件，选择合适的计算公式。

（3）编制计算程序：以已选用的计算公式为核心、以抽水试验原始数据为依据，编制计算程序。

（4）录入计算程序配套的表格数据：这里不是指抽水试验的原始数据，而是不受抽水试验影响的、计算公式中需要查表获取的某些理论数据或经验数据，例如“1.6承压含水层稳定流单孔抽水试验计算K值”与“1.7潜水含水层稳定流单孔抽水试验计算K值”中均用到的表1-6-1“根据单位涌水量确定影响半径R经验值一览表”，需要在计算程序运行前就事先录入计算机、等待调用。

（5）检验程序计算结果的正确性：用已知计算结果的抽水试验资料代入程序进行计算，检验程序的计算结果是否正确。

（6）把抽水试验数据按计算程序调用的格式编辑成数据文件，并用计算程序调用的名称存盘。

（7）运行程序进行计算。

本章中，除了像泰斯公式计算含水层参数这样的较复杂计算之外，对几个用计算器就可以计算的简单的求参公式，也编制了简单的计算程序、给出了例题及计算结果供读者练习之用，目的是用最简单的计算作为开头，使读者先尝试到成功的喜悦，增添学习的兴趣和信心，为后面的复杂计算奠定基础。

② 基本的水文地质参数有哪些

水文地质参数，反映含水层或透水层水文地质性能的指标。如渗透系数、回导水系数、水位传导系数、压力传答导系数、给水度、释水系数、越流系数等，都是基本的水文地质参数。水文地质参数是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据。一般是通过勘探试验测求水文地质参数。渗透系数，又称水力传导系数，是水力坡度为1时，地下水在介质中的渗透速度。为表征介质导水能力的重要水文地质参数。渗透系数不仅与介质性质有关，还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、比重及温度等物理性质有关。根据达西定律：V＝－KH／I式中，V为渗透速度；H为地下水水头；I为渗透距离；K为介质的渗透系数，量纲为（L／T）。其与渗透率的关系为K＝r

③ 水文地质参数系列的建立

确定正确可靠的参数，是进行地下水资源计算的关键问题之一。本次要求的目的是补充完善和深入研究水文地质参数获取的技术方法，水文地质条件变化较大区段的各种水文地质参数获取方法和数据做重点研究。本次调查主要补充部分单井稳定流抽水试验、孔组非稳定流抽水试验、河渠渗漏试验、井灌回渗试验、示踪试验等获取水文地质参数的方法要求。

计算中的主要水文地质参数有降水入渗系数、给水度、河渠水渗漏系数、灌溉水回渗系数、潜水蒸发极限临界深度、含水层和弱透水层的渗透系数和储水系数以及越流系数等。

具体技术要求按 GWI-A4 执行。

④ 常用水文地质参数的类型

1.渗透系数K

根据达西定律,渗透系数是水力坡度等于1时的渗透流速。对于具体工程,土层的渗透系数关系到降水设计方案的选择、水位降深的大小及基坑涌水量的大小,影响到降水时间的长短及工期。渗透系数选取正确与否直接关系到降水的成败,该参数是基坑降水设计中最重要的水文地质参数之一。土层的渗透系数可由岩土工程勘察报告提供。对于勘察报告中没有提供该参数或提供的参数未经试验取得,对一些中小工程,可采用经验值;对于一些重大工程,应进行水文地质补充勘察、试验,来确定水文地质参数。

影响渗透系数主要因素为渗透流体和土的颗粒大小、形状、级配以及密度。渗透流体的影响主要是粘滞度,而粘滞度又受温度影响。温度越高,粘滞度越低,渗流速度越大。

土颗粒的影响是颗粒越细,渗透性越低;级配良好的土,因细小颗粒充填在大颗粒的孔隙中,减小孔隙了尺寸,从而降低渗透性。土的密度增加,孔隙减小,渗透性也会降低。

影响粘性土渗透性的主要因素为颗粒的矿物成分、形状和结构(孔隙大小和分布)。粘土颗粒的形状为扁平的,有定向排列作用,因此渗透性具有显著的各向异性性质。层状粘土水平方向的渗透性往往远大于垂直方向;而黄土和黄土状土,由于垂直大孔隙发育,其中的垂直方向的渗透性大于水平方向。

2.降水影响半径R

根据裘布依理论,井点系统开始抽水后,地下水位围绕抽水井形成了降落漏斗。随着抽水时间的延长,地下水流出现相对稳定状态,降落漏斗的曲线逐渐向外扩大直至达到稳定。在距离降水井距离为R的地方,观测不到地下水位的变化,该稳定的降落漏斗的半径即为降水影响半径R。

当要求计算精度不高时,可采用经验值或经验公式计算。对计算精度要求较高的工程应采用现场抽水试验的方法确定降水影响半径。

3.给水度μ

给水度表示潜水含水层的释水能力,它表示单位面积的含水层当潜水面下降一个单位长度时,在重力作用下所能释放出的水量。给水度大,说明含水层能够释放的水量大,反之则小。

给水度大小与含水层岩性有关。松散沉积物含水层的颗粒粗、大小均一,则给水度大;反之,颗粒细、大小不均,则给水度小。

在基坑降水设计计算中,给水度可采用经验值。对重要工程可采用室内实验、室外抽水试验来确定该值。

4.贮水系数S

贮水系数S(或弹性给水度μ^*)是指承压含水层的测压水位下降或上升1个单位时,单位水平面积的含水层(厚度为M)释出或存储的水的体积称之为贮水系数。无量纲。

5.导水系数T

导水系数是表示含水层导水能力的大小的参数,它是渗透系数与含水层厚度的乘积。

6.导压系数α

压力传导系数是表示水压力向四周扩散、传递的速率,为导水系数与贮水系数的比值。贮水系数、导水系数可由现场抽水试验确定。

渗透系数和降水影响半径是进行稳定井流计算的主要水文参数,进行非稳定流计算则需用到贮水系数、给水度、导水系数。

⑤ 急！！水文地质参数在各行业中的用途！！

水文地质学是研究地下水补给、径流、排泄等运动规律的学科，1856年，法国水回利学家达西（Darcy）发现了达答西定律，Q=2.73KMS/log(R/r)，奠定了水文地质学的基础。达西定律是计算矿坑（井）涌水量的主要公式。水文地质参数主要有渗透系数K，单位涌水量q，导水系数T，影响半径R等，在矿床水害治理、供水水文地质、环境地质、水利建设、工程等方面有广泛的应用。一般由稳定流和非稳定流理论求得，有了上述参数，可以预测矿坑涌水量，水源井的涌水量，以及水源井之间的间距等。用不同的方法计算出的参数可能不同，一般情况下，稳定流法求得的渗透系数偏大，非稳定流法求得的渗透系数偏小或接近真实，但有一个原则就是，在做水害防治时，要知道参数偏大为好，而作为供水水源地预测涌水量时，参数是可以偏小些的。请指正。

⑥ 估算水文地质参数

(一)泥质含量计算

含水层含水量预测综合物探技术

式中:GR、GR_min、GR_max分别为实测、纯砂岩和纯泥岩的自然伽马测井值。

其值对V_sh作非线性校正:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:C为非线性校正系数(Hilchie指数)，当地层为老地层时取值2，当地层为古、新近系地层时取值3.7;V_sh'为非线性校正后的泥质含量。

(二)确定孔隙度

粒间孔隙度就是通常所说的有效孔隙度，通常利用孔隙度测井方法(包括密度测井、声波测井和电阻率测井)确定。

(1)对泥质砂岩来说，密度测井响应方程为

含水层含水量预测综合物探技术

式中:DEN为密度测井值;ρ_φ、ρ_sh、ρ_ma分别为孔隙流体、泥质和石英的体积密度;φ、V_sh、V_ma分别孔隙度、泥质和石英的相对体积。

由上式可得孔隙度φ:

含水层含水量预测综合物探技术

(2)对声波测井来说，有

含水层含水量预测综合物探技术

式中:Δt为声波时差测井值;Δt_φ、Δt_sh、Δt_ma分别为孔隙流体、泥质和石英的声波时差。

由上式可得孔隙度φ:

1)利用声波时差确定孔隙度时，对非压实或疏松地层需进行压实校正，其中H为深度，CP为校正压实系数，CP=1.68-0.0002×H。

含水层含水量预测综合物探技术

2)若考虑泥浆影响时，则按以下公式计算孔隙度:

含水层含水量预测综合物探技术

(3)电阻率测井

当岩石含100%饱和流体时，若孔隙流体的电阻率为R_f，岩石的电阻率为R_t，虽然R_f的变化引起R_t的变化，但它们的比值R_t/R_f却总保持不变(保持常数F)，该比值称为地层因素F。

含水层含水量预测综合物探技术

该比值与孔隙流体的电阻率无关，与岩性、孔隙度以及孔隙结构、胶结物等因素有关。有如下关系式:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:a为比例系数，与岩性有关;m为胶结系数，与岩石结构及胶结程度有关。

由上式得到

含水层含水量预测综合物探技术

(三)地下水电阻率计算

地下水电阻率计算通常包括视地下水法、径向比值法和自然电位测井法，以下为各方法的计算原理。

(1)视地下水法

阿尔奇公式:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:R_t为地层电阻率;R_w为地下水电阻率;φ为孔隙度;S_w为含水饱和度;n为饱和度指数;m为胶结系数，与岩石结构及胶结程度有关;在完全含水地层上R_t=R_o(R_o为完全含水地层电阻率)，S_w=1。

于是

含水层含水量预测综合物探技术

阿尔奇公式适合于纯砂岩，考虑到有些含水层含一定泥质，此时，饱和度方程应选用泥质砂岩模型，例如:Simandoux(1963)模型和Fertl等(1971)模型，在完全含水地层上有Simandoux公式:

含水层含水量预测综合物探技术

Fertl公式:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:R_sh为泥质电阻率，可以用纯泥岩电阻率代替。

(2)径向比值法

径向比值法计算地下水电阻率主要考虑冲洗带含水饱和度、电阻率以及泥浆滤液电阻率等因素。

冲洗带含水饱含度S_xo为

含水层含水量预测综合物探技术

又有 与以上式相除得

含水层含水量预测综合物探技术

式中:R_xo为冲洗带电阻率;R_mf为泥浆滤液电阻率;S_xo为含水饱和度。

在完全含水地层上S_xo=S_w，R_t=R_o因此:

含水层含水量预测综合物探技术

(3)自然电位测井法

自然电位测井法计算地下水电阻率主要考虑井中扩散吸附电动势，地下水泥浆矿化度等因素。

井中扩散吸附电动势可表示为

含水层含水量预测综合物探技术

式中:C_w，C_m分别为地下水，泥浆矿化度;E_da为扩散吸附电动势;K_da为扩散吸附电动势系数。

满足:

含水层含水量预测综合物探技术

在理论上，地下水等效电阻率R_we与C_w之间成反比关系，泥浆滤液电阻率R_mfe与C_m之间成反比关系，所以有

含水层含水量预测综合物探技术

式中:U_SSP=E_da称为静自然电位，可以通过自然电位U_SP校正得到U_SSP，(4-18)式便是自然电位测井确定地下水电阻率R_w的理论依据。

(四)地下水矿化度计算

地下水分为淡水、咸水和卤水。地下水电阻率的大小直接反映含水层水的矿化度。利用水文测井资料估算的地下水矿化度，有助于评价含水层水的质量。地下水矿化度，是评价含水层水质的一个重要指标^［8］。一般通过自然电位测井和地层电阻率求得。

(1)自然电位测井法

自然电位测井计算地下水矿化度的公式是

含水层含水量预测综合物探技术

式中:C_mf为泥浆滤液矿化度。

(2)由地层水电阻率R_w换算矿化度

矿化度与R_w之间有如下关系:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:P为地下水的矿化度，10^-6。

(五)计算渗透率

绝对渗透率是岩石中只有一种流体时测量的渗透率，常用k表示。绝对渗透率只与岩石孔隙结构有关，而与流体性质无关。

目前国内外广泛应用孔隙度φ和吸附水饱和度S_wb统计它们与渗透率的关系，所建立的经验方程一般有如下形式:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:C、x、y为地区经验系数。

应用孔隙度、吸附水饱和度参数也可以计算含水层的渗透率。计算渗透率的经验公式可借用石油测井的公式:

含水层含水量预测综合物探技术

(六)计算吸附水饱和度

岩石中的水包括:①重力水:可以自由流动的水;在有条件下流动的水。②吸附水:吸附在岩石颗粒表面的水;滞留在微小毛细管中的水。吸附水饱和度S_wb是描述地层特性的一个非常重要的参数。它对于确定储层含水饱和度S_w、含水率、油水相对渗透率K_ro，K_rw等方面有重要意义。影响吸附水饱和度的因素很多，其主要影响因素有:①泥质含量:含水层中随泥质增大，吸附水饱和度增大;②细粉砂含量:随细粉砂含量的增大，岩石颗粒表面的总面积(比面)增大，使吸附水饱和度增大;③粒度中值:随泥质砂岩粒度中值减小，吸附水饱和度增大;④孔隙度:随泥质砂岩孔隙度减小，吸附水饱和度增大;⑤渗透率:渗透率对吸附水饱和度是一个综合影响因素，因为渗透率与孔隙度、粒度中值和泥质含量等有关。

因此，影响吸附水饱和度的因素有泥质含量、孔隙度、粒度中值、粉砂含量、渗透率等。因为吸附水饱和度影响因素多且复杂，很难从理论上直接推导确定吸附水饱和度的测井解释方程。一般利用岩心分析吸附水饱和度、岩心分析孔隙度、渗透率、粒度中值，测井计算泥质含量等资料统计得到的它们之间的关系式。

确定吸附水饱和度(S_wb)经验公式:

含水层含水量预测综合物探技术

如果 ；如果S_wb<15，令S_wb=15，最后S_wb=S_wb/100，则有

含水层含水量预测综合物探技术

式中:

对于疏散砂岩:

含水层含水量预测综合物探技术

中等胶结砂岩:

含水层含水量预测综合物探技术

砂岩:

含水层含水量预测综合物探技术

含水层含水量预测综合物探技术

式中:M_d为粒度中值;R_wb、R_t、R_xo、R_mf分别为吸附水电阻率、地层电阻率、冲洗带电阻率、泥浆滤液电阻率;其他符号含义见前面公式。

(七)计算重力水饱和度

孔隙中水以重力水和残余水两种形式存在，一部分是有效孔隙中重力水;另外一部分是吸附在泥质颗粒表面和微孔隙中的残余水(吸附水和微孔隙水)。重力水饱和度越高，指示含水层渗透性越好。如果含水层没有重力水饱和度，则该地层为非渗透性的隔水层。

在水位以下，重力水饱和度S_wm=S_w-S_wb=1-S_wb。

(八)计算含水量

含水量的含义:岩石所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比。引入重力水的概念，可动含水量应定义为:岩石所能容纳的可动含水体积与岩石总体积之比，基于此定义，计算含水量。假设岩石总体积V为1(相对体积)，则可动含水量Q_wn计算方法如下:

含水层含水量预测综合物探技术

式中:Q_wn为含水量;φ为孔隙度;V为岩石总体积。

通过上述水文地球物理测井求取水文地质参数方法介绍，对以后地下水勘查工作具有有益的帮助，同时也可以看出，水文地球物理测井的发展方向是对测井资料的深分析、深处理及对新方法、新技术引进及应用分析，使水文地球物理测井能获取让地球物理学家和水文地质学家更感兴趣的水文地质参数，推动水文地球物理测井工作的进一步发展。

依据以上的工作得到如下的结论:根据潮白河地区和保定地区的地质特点，分别建立了适合该地区的测井资料的含水层判别函数，采用Bayes判别分析对样本数据的回判率比较高，达到95%以上。