[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

说明书

本发明公开了利用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测试的方法。确定承压含水层物理参数，装填实验土柱；制作无气水，并用无气水将实验土柱完全饱和；土柱饱和后，封闭上边界和下边界；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和承压含水层内的温度；根据下边界排水量确定气体压入承压含水层的水势H_p及水势H_p条件下的气体压缩后的体积V_p，确定承压含水层在水势H_p条件下的水体密度和承压含水层在水势H_p条件的储水量；进一步压入气体增加承压含水层的水势H_p，并确定的不同承压含水层水势H_p～储水量关系；确定承压含水层的瞬时弹性释水系数和完全释水系数。

技术领域

本发明属于地下水动力参数测试方法领域，尤其涉及一种模拟承压含水层实验装置及应用其测试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。

背景技术

弹性释水系数是地下水承压含水层的重要水动力参数，对承压含水层地下水资源量评估、承压含水层地下水运动及其伴生(伴生)过程模拟都具有的意义。由于实验方法和测试理论的制约，目前该参数仅能在现场条件下，通过抽水试验获得，而无法在实验室模拟条件下进行测定。

与非承压地下水(潜水)含水层不同，承压含水层并没有明确的地下水位，承压含水层结构体包括土壤骨架与压缩水体之间复杂的力学关系和相互作用是的难以直接测定其水势。承压含水层在水势增大的情况下，其储水量由于水体密度的增加而增大，然而，对于承压含水层在水势变化条件下的压缩水体和土壤骨架之间的水势再均衡机理目前尚不完全清楚，也在很大程度上制约了测试方法的发展。

此外，在承压含水层的水势范围内(20MPa)，承压含水层水体密度的变化通常较为微小，需要通过精确的测量手段才能够实现准确的测量。从测量误差控制角度的角度，采用等效的方法，对监测对象进行等效方法，在常规测试方法条件下实现准确测量，也是实现承压含水层弹性释水系数测试的所需要解决的问题。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种模拟承压含水层实验装置及应用其测试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，在实验理论和测试手段上提出了具有完备物理性的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：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，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，其用于位模拟原位土体，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；