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从渗透系数和释(储)水系数还可以派生出表征其他特征的参数,如导水系数(含水层的渗透系数与厚度的乘积);导压系数〔渗透系数和释(储)水系数之比〕,它反映含水层中任一点的水位或压力有所变动(升或降)时,在一定距离外的其他地点受到影响所需时间的长短;影响半径,表征由单井抽水造成水位下降的范围,其值的平方与渗透系数成正比,与释(储)水系数成反比,如抽水量超过补给量,则与时间成正比,由于该参数不仅和地层性质有关,又涉及抽水流量等非地层因素,故严格地说不属水文地质参数。但习惯上水文地质工作人员仍把它当作水文地质参数。
分给水度和弹性释水系数。①给水度。含水层被疏干时,所释出的水体积与该含水层体积之比。给水度的值取决于含水层的孔隙率,但由于水分子的吸附作用,其值总是小于孔隙率。孔隙越小,水的吸附作用越大,两者的差也越大。②弹性释水系数。承压含水层中降低单位水头时,从一单位面积含水层柱体中所释出的水体积与该柱体的体积之比。由于承压含水层水头的降低,将原来由此水头承担的上覆地层的自重压力转嫁给含水层,从而使具有一定弹性的含水层受到挤压,孔隙或裂隙度相应减少而释出一部分水。与此同时,因水本身也属弹性体,水头的降低促成水的膨胀,增加一部分水体积,两者提供了弹性释水系数的物质基础。给水度和弹性释水系数都是体积比,故是无量纲数;又因含水层和水的弹性模量都是极小的数,故弹性释水系数只及给水度的1/1000或1/10000。
单位水力坡度作用下(水力坡度是指单位距离内的水位差),从单位面积含水层通过的流量。常用厘米/秒或米/日表示。渗透系数的大小主要取决于含水层中相连通的空隙的尺度。具有较大空隙的含水层必具较大的渗透系数。但又和在其中流动的液体的容重、粘滞度等有关。在同一含水层中若换以容重比水小、粘滞度比水大的他种液体,如石油,则此含水层的渗透系数即变小。因此它是一个兼及地层和流体特性的综合性参数。由于地下水的水温比较恒定,水的容重和粘滞度变化极微,故流体的因素可以忽略。但在研究盐水、卤水的渗流和地下水污染的问题时,则必须考虑流体的质的变化。
渗透系数有线性和非线性的区别。在水力坡度变化的情况下,一定地层的渗透系数始终保持为常数,称线性渗透系数。若渗透系数的值,随着水力坡度的增大而变小,则称非线性渗透系数。一般在空隙度小的地层中,渗透系数常保持为线性的,而在空隙度大的地层中,渗透系数则常为水力坡度的函数。
非饱和地层的渗透系数,与饱和地层不同,它的值随地层饱和度的变小而减少。
水文地质勘查主要是争对区域内的水环境进行调查,了解地下水的补给、径流、排泄特征,进行的工作主要是试验、长期观测及示踪法等;工程地质勘查主要是调查工程的岩土体性质,持力层等,解决边坡的稳定性及地基承载力...
专业尚可。是属于纯理工科类。前景尚可,地下水资源和工程勘察方向现在也很火。毕业后从事勘查和设计工作。可入职勘察设计部门。一般为事业单位。少量有企业。
我学的就是水文地质与工程地质。好像是按学校分的不一样。我们当时是勘察技术与工程,分为“水文地质与工程地质”方向和“地球物理探索”方向。不过现在学校又改了划分,把水文地质与工程地质划分到环境学院了。差不...
可采取试样,在室内用渗透仪完成,但因试样的代表性差,且不易保持原状结构,据此测定的参数往往不准,故在实际工作中常通过从野外取得水位和流量数据,利用数学模型进行反推,也称参数反演。例如通过抽水试验或通过地下水位的长期观测,可以算得渗透系数和释(储)水系数。
深基坑水文地质参数的确定及降水设计
深基坑水文地质参数的确定直接关联着基坑降水设计的顺利进行,此背景下,本文以某工程为实例,首先分析了深基坑水文地质参数的确定,其次研究了深基坑水文地质降水设计,以供参考。
基坑水文地质参数的确定及降水设计探析
随着城市建设规模在不断扩大,地面有限的空间难以满足城市发展的实际要求,因此,在城市建设过程中即出现许多非常深的基坑,而且基坑具体形式也越来越复杂。在本文中,主要结合某地深基坑建设过程中所出现的水文地质情况分析基坑降水情况,从而便于工作人员能够有效掌握基坑当中水文情况。
对于非稳定流抽水试验水文地质参数计算,作者在本《水文地质参数智能优化计算》提出了基于智能优化理论的配线计算方法,并论述了承压水完整井、非完整井、边界附近完整井、越流补给含水层、非完整井流、潜水Boulton模型、Neuman模型等水文地质参数智能优化配线计算方法及例题。特点是采用智能优化配线替代传统的人工配线法计算水文地质参数,弥补了人工配线存在配线及读数误差的不足,解决了各种类型井函数的自动计算问题,提出了基于定点喂食的改进粒子群算法,用于曲线族类井函数的多维度目标函数优化配线计算,加快了收敛速度,提高了计算精度,免去了所有配线法制作标准曲线及人工绘制同比例试验曲线的麻烦和配线计算过程,使得水文地质参数计算更加高效、快速、准确。《水文地质参数智能优化计算》重点介绍了运用粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法、遗传算法、差分进化算法等进行优化配线求解水文地质参数的方法及步骤,以及智能优化配线与人工手动配线计算实例对比分析。《水文地质参数智能优化计算》附有作者基于MATLAB开发的部分相关程序,便于在本行业推广使用。
目录
前言
第一章 基本概念与定义 1
第一节 基本概念 1
第二节 水文地质参数 2
第三节 抽水试验 4
一、抽水试验的目的、分类 4
二、抽水试验资料的整理及水文地质参数计算 5
第二章 智能算法简介 6
第一节 粒子群优化算法 6
一、标准粒子群算法 6
二、标准粒子群算法流程 7
三、参数设置 7
第二节 蚁群算法 9
一、蚁群算法概述 9
二、基本蚁群算法 9
三、蚁群算法函数极值寻优实现步骤及流程 10
四、计算参数的选择 11
第三节 模拟退火算法 11
一、模拟退火算法概述 11
二、模拟退火算法原理 12
三、模拟退火算法的基本思想 12
四、模拟退火算法流程 13
五、计算参数的选择 13
第四节 遗传算法 14
一、遗传算法概述 14
二、遗传算法基本原理 14
三、遗传算法计算流程 15
四、计算参数的选择 16
第五节 差分进化算法 16
一、差分进化算法概述 16
二、差分进化算法原理 17
三、差分进化算法流程 17
四、计算参数的选择 17
第三章 承压完整井非稳定流抽水试验 19
第一节 无界承压含水层完整井流 19
一、泰斯(Theis)非稳定流 19
二、井函数W(u)的近似解 21
三、井函数W(u)的数值解 22
第二节 Theis降深-时间配线法 24
一、Theis降深-时间配线法求解水文地质参数 24
二、计算例题3.1 26
三、标准粒子群优化配线求解水文地质参数 27
四、基于标准PSO算法的降深-时间优化配线法计算实例 29
五、PSO算法参数取值影响分析 33
第三节 Theis降深-距离配线法 35
一、Theis降深-距离配线法求解水文地质参数 35
二、计算例题3.2 36
三、带压缩因子粒子群(YSPSO)优化配线求解水文地质参数 38
四、基于YSPSO算法的降深-距离优化配线法计算实例 38
五、YSPSO算法参数取值影响分析 42
第四节 Theis降深-时间距离配线法 43
一、Theis降深-时间距离配线法求解水文地质参数 43
二、计算例题3.344
三、线性递减权重粒子群(LinWPSO)优化配线求解水文地质参数 47
四、LinWPSO算法降深-时间距离优化配线法计算实例 48
五、LinWPSO算法参数取值影响分析 55
第五节 Theis降深-距离时间配线法 57
一、Theis降深-距离时间配线法求解水文地质参数 57
二、计算例题3.4 58
三、带压缩因子的粒子群(YSPSO)算法实现降深-距离时间优化配线 60
第六节 雅各布(Jacob)降深-时间直线图解法 62
一、降深-时间直线图解法求解水文地质参数 62
二、计算例题3.5 63
三、基于最小二乘法的自动优化Jacob降深-时间直线图解法 64
四、基于最小二乘法的自动优化Jacob降深-时间直线图解法计算实例 64
第七节 雅各布(Jacob)降深-距离直线图解法 66
一、降深-距离直线图解法求解水文地质参数 66
二、计算例题3.6 67
三、基于最小二乘法曲线拟合的降深-距离直线图解法 68
四、基于最小二乘法曲线拟合的降深-距离直线图解法计算实例 68
第八节 雅各布(Jacob)降深-时间距离直线图解法 69
一、降深-时间距离直线图解法求解水文地质参数 69
二、计算例题3.7 70
三、基于最小二乘法曲线拟合的降深-时间距离直线图解法 70
四、基于最小二乘法曲线拟合的降深-时间距离直线图解法计算实例 70
第九节 水位恢复法 72
一、水位恢复法求解水文地质参数 72
二、计算例题3.8 73
三、基于最小二乘法的水位恢复直线图解法 74
四、基于最小二乘法的水位恢复直线图解法计算实例 75
第十节 大直径井抽水试验优化配线 76
一、Papadopulos和Cooper(1967)大直径井非稳定流基本理论 76
二、Papadopulos和Cooper(1967)大直径井配线法求解水文地质参数 78
三、计算例题3.9 79
四、改进的SAPSO算法大口井优化配线求解水文地质参数 79
第十一节 各向异性介质中的完整井流 84
一、Papadopulos模型解 84
二、Papadopulos模型配线法求解水文地质参数 85
三、计算例题3.10 86
四、标准粒子群优化(PSO)配线求解各向异性介质含水层水文地质参数 88
五、SA PSO混合算法求解各向异性介质含水层水文地质参数 93
六、不同优化方法分析对比 94
第四章 定降深承压完整井非稳定流抽水试验 96
第一节 无越流定降深单井非稳定流G(λ)-λ标准曲线配线法 96
一、G(λ)-λ标准曲线配线法求解水文地质参数 96
二、井函数G(λ)的近似解 98
三、传统G(λ)-λ标准曲线配线法计算实例 98
四、自适应惯性权重粒子群(SAPSO)定降深抽水试验优化配线法 101
五、自适应惯性权重粒子群算法优化配线法计算实例一 102
六、自适应惯性权重粒子群算法优化配线法计算实例二 105
第二节 直线图解法 109
一、直线图解法求解水文地质参数 109
二、基于最小二乘法曲线拟合的直线图解法 110
三、计算实例 111
第三节 第一类越流系统定降深非稳定流标准曲线配线法 112
一、G(λ.rBw)-λ标准曲线配线法基本原理 112
二、RandWPSO配线法求解水文地质参数 114
三、随机权重粒子群G(λ.rBw)-λ.Q-t优化配线法计算实例 115
第五章 直线边界附近的单井非稳定流抽水试验 120
第一节 直线隔水边界附近的单井非稳定流 120
一、标准曲线配线法求解水文地质参数 120
二、遗传算法优化配线求解水文地质参数 123
三、隔水边界遗传算法优化配线法计算实例分析 124
第二节 直线补给边界附近的单井非稳定流 129
一、标准曲线配线法求解水文地质参数 129
二、基于随机权重粒子群(RandWPSO)优化配线求解水文地质参数 132
三、基于RandWPSO算法的补给边界降深-距离优化配线法计算实例 132
第六章 第一类越流系统非稳定流抽水试验 136
第一节 第一类越流系统非稳定流抽水试验标准曲线配线法 136
一、第一类越流系统标准曲线配线法求解水文地质参数 136
二、Hantush和Jacob井函数W(u.Br)近似解 139
三、Hantush和Jacob井函数W(u.Br)数值解的推导 141
四、学习因子同步变化粒子群(LnCPSO)优化配线求解水文地质参数 143
五、学习因子同步变化粒子群算法越流系统降深-时间配线法计算分析 144
六、LnCPSO算法参数取值影响分析 149
第二节 定点喂食粒子群优化算法(LFPSO)151
一、问题的提出 151
二、定点喂食的思路 151
三、计算公式及实施步骤 152
四、定点喂食粒子群LFeHPSO算法优化配线法计算步骤 153
五、LFeHPSO算法优化配线计算实例 154
第三节 根据稳定状态抽水试验资料确定水文地质参数 156
一、传统标准曲线配线法求解水文地质参数 156
二、蚁群算法优化(ACO)配线求解水文地质参数 159
三、基于蚁群算法的越流系统稳定流优化配线计算实例 159
四、免疫算法(Immune)的越流系统稳定流优化配线 162
五、基于随机权重粒子群的越流系统稳定流优化配线计算分析 164
第七章 第二类越流系统非稳定流抽水试验 166
第一节 基本情况 166
第二节 根据短时间抽水试验资料求解水文地质参数 167
一、配线法求解水文地质参数 167
二、弱透水层弹性释水越流井函数H(u.β)的数值解 169
三、自适应惯性权重粒子群(SAPSO)优化配线求解水文地质参数 171
四、自适应惯性权重粒子群算法优化配线计算分析 172
五、基于定点喂食的粒子群算法(LFPSO)例题计算分析 178
第三节 根据长时间抽水试验资料求解水文地质参数 181
第八章 潜水完整井非稳定流抽水试验 183
第一节 考虑迟后疏干的博尔顿(Boulton)模型 183
一、传统博尔顿配线法 183
二、Boulton井函数的数值计算及近似处理 186
三、传统博尔顿配线法计算例题8.1 187
四、基于随机权重粒子群(RandWPSO)的Boulton模型优化配线法 193
五、潜水非稳定流Boulton模型RandWPSO算法优化配线计算实例 194
六、基于定点喂食的随机权重粒子群算法优化(LFRandWPSO)配线计算流程 206
七、LFRandWPSO算法优化配线计算分析 207
第二节 其他Boulton模型实例优化配线计算分析 210
一、5套潜水非稳定流抽水试验资料LFRandWPSO算法优化配线分析 210
二、Boulton模型粒子群优化配线算法的改进 221
第三节 考虑含水层各向异性及迟后疏干的纽曼(Neuman)模型 232
一、Neuman配线法 232
二、Neuman井函数的求解 233
三、先配B曲线后配A曲线配线法计算步骤及计算例题245
四、先配A曲线后配B曲线配线法计算步骤及计算例题257
第四节 不同Neuman配线法求解的差异性分析 260
一、Neuman配线法的配线类型 261
二、不同Neuman配线方法计算结果分析 261
第九章 承压非完整井非稳定流抽水试验 263
第一节 承压非完整井标准曲线配线法基本原理 263
一、承压非完整井非稳定流基本方程 263
二、非完整井井函数的求解 264
第二节 根据抽水试验资料确定水文地质参数 269
一、承压非完整井配线计算步骤 270
二、承压非完整井计算例题9.1 271
第三节 随机权重粒子群非完整井优化配线求解文地质参数 272
一、基于随机权重粒子群非完整井优化配线求解水文地质参数 272
二、基于RandWPSO算法的非完整井优化配线计算实例 272
第十章 其他水文地质参数智能优化求解 278
第一节 承压含水层微水试验 278
一、承压含水层微水试验配线法求解水文地质参数 278
二、基于线性递减权重粒子群优化(LinWPSO)配线求解水文地质参数 282
三、线性递减权重粒子群算法优化配线计算实例 282
第二节 弥散系数智能优化配线法 285
一、标准曲线配线法 285
二、蚁群算法优化配线求解弥散系数 289
三、基于蚁群算法的弥散系数优化配线计算分析 289
四、基于标准粒子群(PSO)的弥散系数优化配线计算分析 293
五、基于差分进化的弥散系数优化配线计算分析 296
参考文献 299
附录 302
附录1 降深-时间配线法 3 2100433B
为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作。一般在水文地质普查的基础上进行,采用较大的比例尺。如供水水文地质勘探、矿床水文地质勘探、地热水文地质勘探等。在工作中一般要投入较多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应,专门性的水文地质勘探常可分为初步勘探和详细勘探两个阶段,每一阶段工作的结果都要提交专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。
水文地质勘察的工作内容包括:
①水文地质测绘。对地下水和与其有关的各种地质现象进行实地观测和填图工作,包括收集有关的资料;布置观测点和观测线进行实地调查;测定井、泉等地下水露头的流量和水质;研究其形成条件,以查明地下水的形成、分布、埋藏条件和岩土的含水性;寻找地下水的富水地段,选定进一步勘探和试验工作的地点等。利用遥感技术,对卫星照片和航空照片进行解译,以配合水文地质测绘,是一种又快又好的方法,可以提高地面测绘的效率和精度。
②地球物理勘探。地球物理勘探(简称物探)常用来寻找地下水,确定含水层的位置,划分咸水体和淡水体界线等。在水文地质勘探中常用的地面物探方法有电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、α-径迹法等。 常用的钻井地球物理方法有电测井法、放射性测井法等。物探方法由于比较快速、经济,常与水文地质钻探和试验配合进行,利用物探确定钻孔和抽水试验地点,可以提高效率。
③水文地质钻探。钻探的目的是确定含水层的位置与分布,以查明地下水的存在条件。所获岩心要进行详细编录,并且利用钻孔进行抽水试验或其他水文地质试验。水文地质钻探的要求和一般的矿产钻探不同,要求有较大的孔径并且用清水钻进。否则利用钻孔求得的水文地质参数可能失真。
④水文地质试验。水文地质试验的目的是取得各种参数,为地下水资源评价或矿山涌水量计算等提供基础资料,包括抽水试验、压水试验、注水试验和弥散试验等,最常用的是抽水试验。
⑤地下水动态观测。地下水动态观测是水文地质勘察的一项重要内容。在布置钻探和水文地质试验时,就要考虑到保留一部分钻孔用来进行长期观测,定期测定地下水的水位、水质和水温,以便为以后的地下水资源评价或其他水文地质计算提供基础资料。一般要求动态观测的时间不少于一个水文年,时间系列愈长愈好。
⑥实验室分析。在水文地质勘察过程中,要选取水样、岩样或土样进行实验室的水质分析、粒度分析、孢粉或微体古生物分析、同位素年龄测定等。
⑦编制水文地质报告和图件。水文地质勘察的成果一般分为报告和图件两部分。报告应当正确地反映实际的水文地质条件,回答要求解决的问题。图件一般是一系列的水文地质图,根据勘察的目的、要求的不同,图件的数量和内容都可以不同,常见的有综合水文地质图、地下水等水位线图、岩石含水性图、水化学图、地下水埋深图、地下水污染程度图、水文地质参数分区图等。2100433B