研究实例中的相关水文地质结构图与数值模拟验证图
近日，中国科技网以“我国科学家在地下水混合井流预测预报理论方面取得突破进展”为题，报道了我院齐跃明副教授及其合作团队在地下水混合井流预测预报方面取得的研究进展，相关研究成果5月24日以“变径抽水井降深和涌水量关系的混合井模型”为题在线发表于《地质科技通报》杂志。
在水文地质勘察领域，多含水层由于需要进行分层抽水试验，费时费力费钱，如何用理论和数学模型解决这个实际问题，是国际水文地质领域的待解难题。传统思路停留在各个含水层要分层止水、分层抽水、分层观测，然后根据监测数据用单孔同径井流方程来进行数学模型描述。然而，含水层之间是否存在越流、止水效果好不好，地质构造有无影响，单含水层的数学模型如何耦合成多含水层模型等是常常导致混合井流模型难以建立的客观原因。且这种多含水层抽水试验费时费力费钱，大幅度延长工期且并不能阻止层间越流，一口分层抽水试验井动辄几十万上百万，大幅提高了水文地质勘察成本。
在相关理论假设及现场混合抽水试验的基础上，齐跃明合作团队推导出了变径抽水井涌水量与降深关系的理论解析公式：
，对于圆岛井流模型，其中
，
；而对于定水头边界附近抽水模型，则
，
。
该论文还探讨了根据变径抽水井的单井稳定流抽水试验获取含水层参数及进行涌水量预测预报的方法，提出了承压含水层段抽水井等效半径精确解和替代半径计算公式（同时取得相关中国发明专利授权）。并把混合井流模型用于分析淄河源区的傍河抽水试验，根据3个流量的阶梯式抽水试验数据确定了涌水量Qw与降深sw的抛物线型关系，预测出允许降深sw为25m时抽水井涌水量，反算得到潜水含水层渗透系数，用替代半径计算的承压含水层渗透系数约为0.43 m/d、相对误差小于5%。
齐跃明表示，这项研究将为多含水层抽水井的涌水量预报（水资源评价）及综合水文地质参数的求取提供了科学途径，将有效地降低野外水文地质勘察成本，取得较好的综合效益。但与此同时，合作团队的研究成果只是地下水混合井流科学问题的一小部分，后面还有很多待解决的问题，值得进一步努力探索。
该研究成果获得国家重点研发计划课题（2022YFC3702203）、国家自然科学基金（52274243，42272292）、江苏省研究生科研创新计划、中国矿业大学研究生创新计划项目等的联合资助。
相关链接：www.stdaily.com/index/kejixinwen/202306/c1fba01c12604eab9a59fa174696527e.shtml
新闻来源：水文与水资源系 齐跃明
责任编辑：吴慧蕾
审核：罗育超
