地质依赖水层系统，测量不同水地质特征，如何在地下水系统建模？

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文丨铜锣湾话史人

编辑丨铜锣湾话史人

特定储存系数在含水层系统建模中具有相当大的预测重要性，但对其统计分布及其对其他水文地质特征的依赖性知之甚少，这项研究提供了全面的概述，并汇编了来自183个单独研究的430个值，以及支持的水文地质信息。

进一步评估确定和使用值的不同方法已经进行了地下水的数值模拟，以及不同测量方法的不确定性的规模和来源，值范围超过六个数量级的值约为10–5和10–6m–1，已有关于冰川耕作和砂岩性的报告，特别是对于浅层和薄地层，渗漏可能会改变的估计。

对45个瞬态区域尺度地下水模型的并行评估揭示了，与实践中处理的方式之间的脱节，缺乏并且进行定量不确定性分析的基本数据，首次提供了的概率密度函数基于从文献中收集的现场和实验室测试的各种岩性类型，对数变换值遵循高斯正态分布，可用于评估建模结果的不确定性，从而提高支持决策的地下水模型的置信度。

特定的水位在地下水系统建模中具有相当重要的预测作用，但它与其他水地质特征有关。这项研究提供了总体愿景，并从183项单独研究中汇编了430个值，以及其他水文地质信息，例如估计方法、岩性、孔隙度和地层可压缩性。

使用的确定性和利用价值来评估不同的情况用于地下水的数值模拟，以及不同医学方法的不确定性的规模和来源，冰川和岩石学特别是对深层层和对估计中的过滤器进行模糊处理。

冰渍和砂质岩层的储水率可达~10–4m–1，但在浅层可能存在由于入渗导致的储水率估计不准的现象，对45个非稳定地下水模型的评估地下水模型的实际处理方式。

实际利用时缺乏进行不确定性分析的基础储备水率数据，普遍野外情况和实验室储水率数据，得到储水率的第一概率密度函数，对数变换后的储水率值遵循高斯正态分布，可用于评估地下水模型结果的不确定性，从而增强增长率模型的可信度。

特别是在地下系统建模中考虑预测的重要性，并结合统计分布和水地质参数的依赖关系，编制了430个S值和183个单独的研究，以及补充的水文地质信息作为估计方法、岩性、孔隙度和压缩性。

大力支持不同的方法来确定和使用地下数字模型的价值，并逐步升级不同医学方法的不确定性，我们对实践中的研究进行了总结，并从根本上解决了不确定性定量分析的问题。

在文学领域和实验室进行的测试来研究概率密度的初步函数，价值对数继续使用高斯分布正态分布作为模型结果的不确定性，并与地下模型相关的内容进行讨论，评估地下水的动态稳定储存和流量是可持续利用以及公平治理和管理的基础。

在许多地区，地下水资源正在迅速减少，更好的治理需要更多地关注物理方面，包括测量、估计、建模和监测，比储存是半封闭和承压地下水系统的关键水文地质特性。抽水井周围垂直和水平水位下降传播的程度和速率都很敏感，传统上认为的范围在几个数量级内，远小于水力传导率所表现出的范围。

地下水模型被广泛用作决策支持工具，以量化自然变化和人类干预可能产生的后果，作为关键的存储特性之一，代表实际地下条件的模型域中的分布和变化对于获得可靠的建模结果是必要的。

具有代表性的特定地点估计或适当的概率密度函数可用于改进具有概率结果的地下水模型。概率建模方法可以评估模型结果的不确定性，从而为支持决策的模型提供更多信心的现场测量不足使得对模型域中的完全分布场进行参数化具有挑战性，无论水文地质条件如何变化，模型层内和模型层间的单一且统一的值通常在局部区域尺度模型中采用。

导水率的对数正态频率分布已广泛应用于随机地下水分析，特定存储是有限的，因为大多数含水层测试侧重于水力传导率，并且通常不提供可靠的数据，假设存储性的对数正态分布和双峰分布，取决于用于解释段塞测试的分析模型中的裂缝填充。

值的汇编可以为不同地下材料奠定基础。只有两项研究广泛汇编、分析和比较了科学文献中报道的值，通过有限的估计方法从14项研究中编制了砂岩的值，整理了通过基于现场的方法确定的182个值。

没有考虑常用的岩土岩心测试结果或来自校准的瞬态地下水模型并与之相关的值，编译、分析和解释文献得出的代表各种地下材料和估计方法的值，通过值的概率分布得出地下水储存的详细统计解释按估计方法和岩性条件分类，分析地下水模拟实践如何在数值模型中使用值。

概述与不同估计方法相关的代表性规模和不确定性，对的深入了解不同岩性的值可以提高对可压缩地下水储存的理解和对地下水系统建模的信心，推导建模界可以使用的统计关系，并回顾主要使用的数值建模实践。

由压力降低引起进气滤网周围压力下降，水头迅速下降，逐渐开始形成凹陷锥体。随着抽水的继续，弹性存储的贡献逐渐消失，重力排水成为主导。在无承压含水层中进行的短期抽水测试得出的值代表的是弹性储存而不是特定产量。

其中ρw是孔隙流体的密度，β是水的压缩性是含水层基质的总孔隙度，ρwgα表示因含水层压缩而从储

气压效率通常是通过将开放井系统中水位的变化与大气压力的变化联系起来来计算的，其值可以在0到1之间变化。地下水对大气压力变化的响应常见于封闭、半封闭和较深的部分无承压含水层。

在高度可压缩的地下材料中，与含水层基质压缩产生的水相比，孔隙水膨胀产生的水非常低，并且在计算中经常被忽略，在土力学中对于可压缩细粒地下材料。

使用不切实际的高值可能会导致对与长期地下水抽取相关的压力下降的预测不足，还可能增加地表沉降的风险，当存储永久损失时，就会发生由于地层固结而减少特定存储，并且在抽水停止后可能会持续数年。

产生人工水应力并导致监测孔中的压力变化，含水层的水文地质特性，通常是水力传导率和随着时间的推移，监测测试井和邻近监测孔的水位下降响应，并通过将瞬态数据与基于系统概念水力模型的解析或数值解相匹配。

大约三分之一侧重于地下水资源管理，另外三分之一与煤炭和煤层气项目有关，其余的用于废物处理和采矿作业。

所有固结、未固结和个别类型地下材料的均具有十多个数据点，用于地下水模型的应用，分布基于每种材料的编译数据的平均值和标准差，其的对数正态性不合格，由于个别材料类型缺乏足够的数据，固结和未固结材料的平均值有显着差异。

传统方法比基于被动获取的孔隙压力对自然力用于类似的材料类型，差异可能与测试规模、解释观测数据时使用的分析模型假设以及不同方法的总体应力条件有关。

对瞬态区域尺度地下水模型中值的使用，大多数模型假设每层或含水层材料的值是固定的，简单的模型假设整个模型域中的为常数。很少有模型评估或报告模型输出对值敏感，尽管如果使用相对较大的值，则需要确定对模型上层地下水下降的幅度和时间的影响，以提高建模结果的置信度。

评估相对较高的值的物理基础，特别是对于不同岩性的砂质物质和可提取水含量，一些悬而未决的问题涉及估计对监测钻孔中不同水应力大小的敏感性、现场测试期间的条件和钻孔周围孔隙压力的影响范围。

对一系列地下的尺度依赖性条件和压力是一个必须给予更多关注的水文地质参数，如果以适当的规模进行现场估计，可以增进对地下水储存的了解并增加对地下水系统建模的信心。