[發明專利]地下水瞬時彈性釋水系數和完全彈性釋水系數的測試方法

有效

• 申請號: 202011031600.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112146845B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王康;李立;肖凱;董瑜
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N13/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 黃靖

1.一種地下水瞬時彈性釋水系數和完全彈性釋水系數的測試方法，其特征在于，包括模擬承壓含水層實驗裝置，所述模擬承壓含水層實驗裝置包括：

實驗土體，其用于模擬原位土體，其物理參數與原位條件一致；

實驗土柱，其用于裝填所述實驗土體；

法蘭，其用于封閉實驗土柱的上邊界和下邊界；

下邊界陶瓷多孔板，其用于在實驗土柱下邊界形成滲透面邊界；

溫度傳感器，其設置于所述實驗土柱內用于測量承壓含水層的溫度；

下邊界集水收集測量裝置，其設置在所述實驗土柱下邊界法蘭下方，用于收集和測量從下邊界陶瓷多孔板中滲透的排水量；

加壓裝置，其用于在實驗土柱上邊界對所述實驗土體進行加壓；

利用所述模擬承壓含水層實驗裝置進行地下水瞬時彈性釋水系數和完全彈性釋水系數的測試方法具體包括如下步驟：

S1.根據測量區域水文質地條件確定承壓含水層的物理參數，其包括粒徑分布、孔隙率和容重，裝填實驗土柱，裝填后的土壤物理參數與和容重與原位條件一致；

S2.用真空泵在630kPa負壓條件下抽取水中氣體，制作無氣水，并用無氣水以下邊界滲流的方法將實驗土柱完全飽和，飽和過程中，將土壤孔隙中的氣體完全排出；

S3.完成土柱飽和后，以法蘭連接的形式封閉上邊界和下邊界，其中上邊界在高壓氣體傳輸管道關閉的情況下為不透水邊界，下邊界采用透水不透氣的多孔陶瓷板形成滲透面邊界；

S4.通過高壓氣泵向土柱內注入未壓縮體積為V的空氣后，封閉上邊界，測量下邊界陶瓷多孔板排出的水量，通過埋設在承壓含水層內的溫度傳感器測量溫度；

S5.根據下邊界排水量確定氣體壓入后承壓含水層的水勢H_p，以及水勢H_p條件下的氣體壓縮后的體積V_p；

S6.確定承壓含水層在水勢H_p條件下的水體密度、則承壓含水層在水勢H_p條件的儲水量M＝零水勢條件下的飽和含水量+水勢H_p條件水體密度ρ_p與V_p的乘積-排水水量Q；

S7.在實驗土柱不發生彈性形變的壓力范圍內，進一步壓入氣體增加承壓含水層的水勢H_p，并通過步驟S4和步驟S5確定不同承壓含水層水勢H_p～儲水量M關系；

S8.通過承壓含水層水勢H_p～儲水量M關系確定承壓含水層的瞬時彈性釋水系數和完全釋水系數。

2.根據權利要求1所述的地下水瞬時彈性釋水系數和完全彈性釋水系數的測試方法，其特征在于，所述步驟S5中，承壓含水層水勢-多孔陶瓷板滲透-滲漏面滲出情況下的滲出面排水量～承壓含水層水勢關系為：

其中，其中R_c反映孔陶瓷板的相對滲透性，K_p為多孔陶瓷板的滲透系數(單位水勢梯度下的滲流通量)，l為多孔陶瓷的滲流長度(陶瓷的厚度)，K_s為承壓含水層的飽和水力傳導度，K為承壓含水層和多孔陶瓷串聯條件下的等效水力傳導度,l_s為土壤的滲流長度,A為陶瓷板與含水層的接觸面積。

3.根據權利要求1所述的地下水瞬時彈性釋水系數和完全彈性釋水系數的測試方法，其特征在于，所述步驟S5中，承壓水含水層水勢H_P～氣體壓縮后的氣體體積V_p的關系為：其中，a＝0.4278R²T_c^2.5/H_c，b＝0.0867R²T_c/H_c，T_c和H_c分別為臨界溫度和臨界壓力，對于空氣，分別為140.7K和3.72MPa，R為氣體常數即R＝8.31J/(mol·K)，T為承壓含水層的測定溫度。