龐國興

(河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院，河北 石家莊050021)

水文地質(zhì)參數(shù)的可視化軟件Aquifer Test

龐國興

(河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院，河北 石家莊050021)

Aquifer test是先進的抽水試驗和微水試驗分析軟件，與傳統(tǒng)手工計算相比，具有操作簡便、實用性強、可視化、對比分析速度快等特點，可大大提高科研人員的工作效率。目前已成為國外比較流行含水層試驗分析軟件，為高效地處理試驗數(shù)據(jù)和參數(shù)計算提供幫助，在我國迅速普及推廣這套應(yīng)用軟件意義重大。

Aquifer test;水文地質(zhì)參數(shù);抽水試驗;微水試驗;含水層

含水層的水文地質(zhì)參數(shù)是確定水文地質(zhì)勘探試驗和地下水資源評價中最為重要的研究工作之一，而通過抽水試驗可以了解含水層的水力特性和水文地質(zhì)參數(shù)，如導(dǎo)水系數(shù)，滲透系數(shù)、釋水系數(shù)、給水度及導(dǎo)壓系數(shù)等，此目的的抽水試驗也被稱為含水層試驗(Aquifer test)。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，求解水文地質(zhì)參數(shù)配線法、直線法等均可借助計算機完成。

目前，由 Waterloo Hydrogeologic.Inc.開發(fā)研制的 Aquifer test軟件是一款先進的抽水試驗與微水試驗軟件，其主要解決承壓水含水層、非承壓水含水層、弱透水含水層、基巖裂隙含水層四種情況，主要功能專門用于抽水試驗資料的分析、數(shù)據(jù)處理及求參等，用較短的時間里有效地處理來自含水層試驗所有的信息和完成更多的分析。為水文地質(zhì)學(xué)者和其他水利專家設(shè)計提供了方便。

由于Aquifer test軟件具有簡便、友好、直觀的使用界面 ，并具有優(yōu)良的可視化效果 ，目前已成為國際上受歡迎的地下水抽水試驗分析軟件。

1 軟件運行背景

Aquifer test軟件系統(tǒng)的硬件運行環(huán)境要求并不高，主要包括(1)Pentium系列處理器500 Mhz以上;(2)256 M字節(jié)RAM;(3)XGA圖形卡和1024x768顯示器;(4)使用 windows2000或xp操作系統(tǒng);(5)硬盤空間75 M字節(jié)以上。

該軟件系統(tǒng)的運行環(huán)境簡單，運行條件寬松，具有文件小、易管理、獨立的文件格式等特點，對于我國目前科研、院所和生產(chǎn)單位均可提供該系統(tǒng)運行條件及配置要求，目前該軟件市場價格在1.1萬元，因此，這套軟件系統(tǒng)在無論是在價格上還是系統(tǒng)配置要求上在我國的應(yīng)用市場潛力是巨大的。

2 Aquifer test簡介

Aquifer test界面的設(shè)計的主要目的就是采用不同的解法進行數(shù)據(jù)分析，快速對比分析計算結(jié)果，簡化計算時間，界面設(shè)計包括輸入模塊、運行模塊和后處理模塊三個相對獨立的模塊。

2.1 輸入模塊

輸入模塊允許用戶通過幾種方式:①鍵盤直接輸入②Microsoft Excel工作簿文件③ASCII格式文件④數(shù)據(jù)庫文件，將數(shù)據(jù)輸入到軟件中，同時試驗數(shù)據(jù)之間可以利用剪貼板從文本編輯器、電子數(shù)據(jù)表、或者數(shù)據(jù)庫中“剪切和粘貼”插入，以便自動生成一個水井的基本概念模型，輸入菜單Project、Test、Data的數(shù)據(jù)輸入作為一個基本模塊.，這些菜單以邏輯順序排列方式指導(dǎo)用戶逐步完成井的建模、抽水試驗的選取和數(shù)劇輸入工作，軟件系統(tǒng)允許用戶隨意確定井名、井位置、高程、基準、幾何形態(tài)、井的類型，定義抽水(觀測)井的空間位置及數(shù)量以及非穩(wěn)定抽水量。同時井之間所有參數(shù)可相互復(fù)制拷貝。軟件系統(tǒng)還為用戶提供了文字、常用符號單位換算功能，每個向?qū)Т翱诳稍黾右粋€描述性字段，同時打開多個程序進程。

2.2 運行模塊

運行模塊允許用戶修改Well菜單水井各種幾何參數(shù)、數(shù)量，Test菜單選擇抽水試驗類型包括抽水試驗和微水試驗，Data菜單中時間、降深、流量等數(shù)據(jù)，還包括求解水文地質(zhì)參數(shù)計算方法的選擇，這些大部分已設(shè)計了缺省背景值，用戶可根據(jù)實際數(shù)據(jù)選擇不同計算方法進行快速分析，做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。利用Aquifer test可以在分析視圖交互更改不同的解法，只需簡單的點擊鼠標右鍵并選擇 Aquifer test提供的方法。同時用戶不需要重新輸入數(shù)據(jù)或建立一個新的工程，A－nalysis菜單單獨執(zhí)行水文地質(zhì)參數(shù)求解過程。在采用不同解法進行數(shù)據(jù)分析時，可以快速對比結(jié)果。如果需要特定解法的進行重新分析，軟件將提供你需要的數(shù)據(jù)。

利用Aquifer test求解水文地質(zhì)參數(shù)過程中，可以對抽水試驗中數(shù)據(jù)進行選擇，通過對個別數(shù)據(jù)點的專業(yè)分析，刪除個別點試驗數(shù)據(jù)的影響，還可以通過人工進行上、下、左、右鍵進行移動，使實測點盡可能與理論曲線擬合，從而達到對參數(shù)進行最優(yōu)控制。軟件的應(yīng)用節(jié)省了研究人員大量時間和精力，大大提高工作效率。

2.3 輸出模塊

輸出模塊允許用戶以二種不同方式展示其計算參數(shù)結(jié)果。第一種方式就是直接在各類打印機上輸出各種計算參數(shù)的結(jié)果表格和結(jié)果圖件;第二種方式就是將所有模擬結(jié)果以圖形或文本的文件格式輸出，輸出圖形包括可以標記出井抽水降深的等值線圖以及抽水試驗參數(shù)求解數(shù)據(jù)擬合圖、流量－降深、時間與降深、時間與流量等多種關(guān)系曲線圖。軟件可以隨時將計算結(jié)果打印出來，同時計算結(jié)果還可以以報表的形式存儲或打印。

3 分析方法及適用條件

Aquifer test是專門求解非穩(wěn)定流抽水試驗的水文地質(zhì)參數(shù)，軟件提供了分析兩種類型的試驗結(jié)果，抽水試驗和微水試驗。近年來，伴隨對污染物遷移和核廢料深地質(zhì)處置的密切關(guān)注，對低滲透性巖體和裂隙巖體中進行了水文地質(zhì)試驗。并簡單地將水文地質(zhì)試驗分為常規(guī)水文地質(zhì)試驗和專門水文地質(zhì)試驗(微水試驗)，同時試驗所包含的分析方法截然不同，其適用條件也具有一定差別。

1)常規(guī)的水文地質(zhì)試驗大多是在滲透系數(shù)比較大的含水層中進行的，以確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)的試驗，抽水試驗范圍主要包括一個抽水井和一個抽水井或多個觀測井，這些試驗分析方法主要包括:①Theis配線法:根據(jù)u與r和t的關(guān)系，可以分為降深－時間配線法，Theis預(yù)測分析法;②Cooper－Jacob直線求解法(Cooper－Jacob法)，依據(jù)觀測井?dāng)?shù)量，可以分為時間－降深法;距離－降深法;時間－距離－降深③水位恢復(fù)法;④Hantush－Jacob越流含水層法;⑤Neuman法;⑥Moench法、裂隙流 Moench法;⑦Hantush－Bierschenk井損法⑧定流量試驗法。

常規(guī)水文地質(zhì)試驗主要適用于以下條件:承壓含水層、非承壓含水層、弱透水含水層、裂隙流(雙重介質(zhì))含水層、完整井和非完整井和/或觀測井或壓力計、無線邊界含水層或補給邊界含水層或隔水邊界含水層、各項同性或各向異性、定流量或變流量、單個井或多個抽水井、井損效應(yīng)和井管儲蓄效應(yīng)、Agarwal恢復(fù)分析

2)微水試驗(slug test)是鉆孔中抽出或注入一定量的水后，觀測水位恢復(fù)過程。主要適用于低滲透、中等滲透的巖土體，且不需抽水裝置，在地質(zhì)勘探中使用的小直徑鉆孔能夠用來做微水試驗。試驗方法主要分析了單個鉆孔水位與時間的數(shù)據(jù)來計算T、S值，對于微水試驗主要的分析方法:①承壓含水層中的微水試驗法(Cooper－Bredehoeft－Papadopulos法);②Hvorslev微水試驗(承壓和非承壓非完整井);③非承壓含水層的微水試驗(Bouwer－Rice法)，無論選擇哪種分析方法，其分析都是比較簡單、方便，需要注意是鉆孔中的初始水位首先必須記錄。

微水試驗主要適用含水層類型:承壓含水層、非承壓含水層、弱透水含水層、大口井分析(考慮井管儲蓄效應(yīng))

Aquifer test應(yīng)用范圍分析和預(yù)測含水層的水力特征;預(yù)測地下水位的下降和多個抽水井的相互擾動;利用地下水自動監(jiān)測儀Diver數(shù)據(jù)對抽水試驗結(jié)果進行分析;生成抽水試驗專業(yè)報告。

4 結(jié)論

1)Aquifer test是國際上先進的抽水試驗和微水試驗分析軟件，其整合了最新的抽水試驗和微水試驗的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，它集成了微水分析、趨勢校正和數(shù)據(jù)等值線化等新工具，分析抽水試驗數(shù)據(jù)的功能更強大、簡單實用、易于理解的用戶界面，優(yōu)良的可視化效果，操作簡便等特點。

2)Aquifer test具有數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，試驗數(shù)據(jù)分析方法多樣，采用不同的解法進行數(shù)據(jù)分析，快速對比分析結(jié)果，能有效管理試驗中的所有數(shù)據(jù)信息，并且能以較少的時間進行最大限度的分析。大大提高了工作效率，在實際抽水試驗數(shù)據(jù)處理分析中起到了積極的促進作用。

3)Aquifer test在我國地下水研究中應(yīng)用潛力巨大，特別是地下水監(jiān)測、水資源評價、水資源論證所需水文地質(zhì)參數(shù)計算方面等功能強大.，具有極其重要的實際應(yīng)用價值。

［1］遲寶明等編.地下水動力學(xué)習(xí)題集［M］.科學(xué)出版社.2004.175－182.

［2］Aquifer test v4.2 user′Manual［D］.Waterloo Hydro geologic.Inc.2007.

［3］武強，董東林，武鋼等.水資源評價的可視化專業(yè)軟件與應(yīng)用潛力［J］.水文地質(zhì)與工程地質(zhì).1995.(5):21－23.

［4］余鐘波等著.地下水水文學(xué)原理［M］.科學(xué)出版社.2004.57－77.

［5］Aquifer test:先進的抽水試驗和微水試驗數(shù)據(jù)分析軟件［R］.北水國際.

Visualization of Aquifer Test Software on Hydrogeological Parameters

PANG Guo－xing
(Hebei Provincial Exploitation Institute of Environmental Geology;Shijiazhuang 050021，HeBei)

Aquifer test is an advanced pumping test and slug test analysis software，compared to the traditional manual calculation.it has some characteristics such as simple，practical，visual，comparative analysis of rate and so on，so it can greatly improve the efficiency of scientific research on work.At present，the Aquifer test analysis software has become more popular abroad，and provides assistance for efficiently dealing with experimental data and parameters calculation，so the rapid popularization of this set of applications is of great significance in China.

Aquifer test;Hydrogeological parameters;Pumping test;Slug test and Aquifer

P642.2

A

1004－1184(2012)03－0195－02

2012－02－03

龐國興 (1981－)，男，天津?qū)氎嫒?，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)研究。