[发明专利]地下水瞬时弹性释水系数和完全弹性释水系数的测试方法

权利要求书

1.一种地下水瞬时弹性释水系数和完全弹性释水系数的测试方法，其特征在于，包括模拟承压含水层实验装置，所述模拟承压含水层实验装置包括：

实验土体，其用于模拟原位土体，其物理参数与原位条件一致；

实验土柱，其用于装填所述实验土体；

法兰，其用于封闭实验土柱的上边界和下边界；

下边界陶瓷多孔板，其用于在实验土柱下边界形成渗透面边界；

温度传感器，其设置于所述实验土柱内用于测量承压含水层的温度；

下边界集水收集测量装置，其设置在所述实验土柱下边界法兰下方，用于收集和测量从下边界陶瓷多孔板中渗透的排水量；

加压装置，其用于在实验土柱上边界对所述实验土体进行加压；

利用所述模拟承压含水层实验装置进行地下水瞬时弹性释水系数和完全弹性释水系数的测试方法具体包括如下步骤：

S1.根据测量区域水文质地条件确定承压含水层的物理参数，其包括粒径分布、孔隙率和容重，装填实验土柱，装填后的土壤物理参数与和容重与原位条件一致；

S2.用真空泵在630kPa负压条件下抽取水中气体，制作无气水，并用无气水以下边界渗流的方法将实验土柱完全饱和，饱和过程中，将土壤孔隙中的气体完全排出；

S3.完成土柱饱和后，以法兰连接的形式封闭上边界和下边界，其中上边界在高压气体传输管道关闭的情况下为不透水边界，下边界采用透水不透气的多孔陶瓷板形成渗透面边界；

S4.通过高压气泵向土柱内注入未压缩体积为V的空气后，封闭上边界，测量下边界陶瓷多孔板排出的水量，通过埋设在承压含水层内的温度传感器测量温度；

S5.根据下边界排水量确定气体压入后承压含水层的水势H_p，以及水势H_p条件下的气体压缩后的体积V_p；

S6.确定承压含水层在水势H_p条件下的水体密度、则承压含水层在水势H_p条件的储水量M＝零水势条件下的饱和含水量+水势H_p条件水体密度ρ_p与V_p的乘积-排水水量Q；

S7.在实验土柱不发生弹性形变的压力范围内，进一步压入气体增加承压含水层的水势H_p，并通过步骤S4和步骤S5确定不同承压含水层水势H_p～储水量M关系；

S8.通过承压含水层水势H_p～储水量M关系确定承压含水层的瞬时弹性释水系数和完全释水系数。

2.根据权利要求1所述的地下水瞬时弹性释水系数和完全弹性释水系数的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中，承压含水层水势-多孔陶瓷板渗透-渗漏面渗出情况下的渗出面排水量～承压含水层水势关系为：

其中，其中R_c反映孔陶瓷板的相对渗透性，K_p为多孔陶瓷板的渗透系数(单位水势梯度下的渗流通量)，l为多孔陶瓷的渗流长度(陶瓷的厚度)，K_s为承压含水层的饱和水力传导度，K为承压含水层和多孔陶瓷串联条件下的等效水力传导度,l_s为土壤的渗流长度,A为陶瓷板与含水层的接触面积。

3.根据权利要求1所述的地下水瞬时弹性释水系数和完全弹性释水系数的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中，承压水含水层水势H_P～气体压缩后的气体体积V_p的关系为：其中，a＝0.4278R²T_c^2.5/H_c，b＝0.0867R²T_c/H_c，T_c和H_c分别为临界温度和临界压力，对于空气，分别为140.7K和3.72MPa，R为气体常数即R＝8.31J/(mol·K)，T为承压含水层的测定温度。