水井含水层系统的潮汐响应函数
基于AQWA的自升式钻井平台水动力响应分析
摘 要：由于海洋环境变化的多样性，自升式钻井平台在风、浪、流联合作用下的动力学响应是十分复杂的。 参照某自升式钻井平台具体参数，结合该平台在位运行时的具体过程，综合考虑风、浪、流等环境荷载作用和 系泊系统的布局形式，利用 ANSYS/AQWA 模块建立了平台的水动力分析模型，对平台的系泊特性进行了水动 力响应分析，得到了系泊缆索不同预张力工况下的平台主体六个自由度的动力学运动响应特性。结合仿真结果 对该平台系泊工况下的水动力特性进行了频域和时域的初步分析研究。计算分析所得结论对具体工程实践有一 定的指导意义。 关键词：自升式钻井平台；水动力响应；系泊系统；运动响应；AQWA
Abstract ： Due to the diversity of marine environment changes, the dynamic response of jack-up offshore platform under the combined action of wind, wave and current is very complex. With reference to the specific parameters of a certain jack-up offshore platform, combined with the platform operation process and the environmental loads of wind, wave and current as well as the layout form of mooring system, the finite element analysis model of the platform is established by ANSYS/AQWA, and the hydrodynamic response analysis of the platform is made. The six-degree-of-freedom dynamic motion response characteristics of the main body of the jack-up offshore platform under different pre-tension conditions of the mooring cables are obtained. Combined with the simulation results, the hydrodynamic characteristics of the platform under mooring conditions are preliminarily analyzed and studied in frequency domain and time-history domain. The conclusions drawn from the calculation and analysis have certain guiding significance for the specific engineering practice. Keywords：jack-up offshore platform; hydrodynamic response; mooring system; motion response; AQWA
泰斯公式讨论
三、泰斯公式的讨论一）各因素对降深的影响从方程（ 5-1-8 ）式可看出，承压完整井做定流量抽水时，值随的增大而减小，随的增大而也满足初始条件和边界条件。
降升与抽水流量呈正比关系，这是容易理解的。
在抽取地下水后无补给增量与排泄减量的条件下，开采量全部来自储存量的释放（体现在水头降深上），只要为常量且无滞后释水，则与呈正比。
降升随弹性给水度的增大而增减小，这是显然的。
当抽水流量和抽水延续时间一定时，含水层释水的体积一定。
若大，则下降漏斗浅，即小；反之，则下降漏斗深，即大。
，另一是。
随第一个的增大而减小，随第二个的增大而增大。
这两个对起着相反的作用，如何理解？第一个与组成因子，可以理解为内边界条件对的作用。
是定流量的内边界条件，而当井半径一定时，可以理解为水力坡度的内边界条件，即在抽水井壁处的水力坡度愈大，则也俞大，这是可以理解的。
第二个（与组成）对的影响，我们可以对任一均衡段（由与两个圆柱面围闭的含水层体积所构成）任一时刻的漏斗曲线的分析看出，下游断面的流出水量大于上游断面的流入水量，必由均衡段内含水层释放水量来均衡，为此导致水头下降。
在漏斗一定（即水力坡度一定）且值一定时，若大，则亦大；若小，则亦小。
这就是第二个对的影响。
说明：根据达西定律，，所以。
因此表示水力坡度的特征按照一般的因素分析方法，我们可以计算增大。
当或时，，故。
这些均是符合一般经验的，比较复杂的是含水层导水系数对水头降深的影响。
方程（ 5-1-8 ）式右端有两处出现一是由得 =0 、4347, 因此 < 0、4347 时，，则，s 随 T 的增大而减小；反之，>0、4347 时，，s 随 T 的增大而增大。
水文地质意义上可以这样理解，含水层具有导水和释水两个功能。
在抽水早期（ t 比较小）或离抽水井较远的地方（ r 较大），此时 u 趋小，含水层更多表现为释水功能。
T 越大，要求释放更多的水量，则降深 s 也就越大，而在抽水延续相当长时间（ t较大）或在 r较小的一定范围内， u 较小，含水层更多表现为导水功能。
抽水试验的初步讲解ppt课件
一、抽水试验的目的与方法
1.抽水试验的目的
(1) 确定含水层及越流层的水文地质参数：渗透系数K、导水系数T、 给水度μ、弹性释水系数μ∗、导压系数a、弱透水层渗透系数K'、 越流系数b、越流因素B、影响半径R 等。
3.观测孔的布置要求
(4) 多孔抽水孔组的第一个观测孔应尽量避开三维流的影响，相 邻两观测孔的水位下降值相差不小于0.1m，最远观测孔的下降值 不宜小于0.2m。 (5) 在半承压水含水层进行抽水试验时，宜在观测孔附近覆盖层 (半透水层或弱含水层)中布置副观测孔。 (6) 在进行试验性开采抽水试验时，应在水位下降漏斗范围内的 重要建筑物附近增设工程地质、环境地质观测点。
4
混合抽水
是从两个或更多含水层 同时抽水。一次混合抽 水只能得到各含水层的 平均渗透系数。
5
试验性开采抽水试验
是模拟未来开采方案而进 行的抽水试验；一般在地 下水天然补给量不很充沛 或补给量不易查清，或者 勘察工作量有限而又缺乏 地下水长期观测资料的水 源地，为充分暴露水文地 质问题，宜进行试验性开 采抽水试验，并用钻孔实 际出水量作为评价地下水 可开采量的依据。
三、稳定抽水试验
1.试验水井分类
根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水 井布置在具有潜水自由面的含水层中时,称为无压井；当 水井布置在承压含水层中时称为承压井。
当水井底部达到不透水层时称为完整井，否则称为非 完整井。 在巨厚的岩溶含水层中,应该根据岩溶发育深度确定合理 的有效含水带厚度。
注意：①要消除区域水位下降值；②在基岩地区要消除固体潮的影响； ③傍河抽水要消除河水位变化对抽水孔水位变化的影响。
天津地区井水位固体潮观测的加卸载响应比变化与附近地震关系的研究
异 常前兆信 息 ， 为天津 及周边 地 区的地震 监测 预报 积 累经验 ， 并提供 异 常识别 判据 。
１ 井水 位 固体 潮 加 卸 载 响应 比原 理
Ｉ １ 非线 性 系统的加 卸载 响应 比 ．
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ３ ３ ４ ． ０ ０ ０ ． ０ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ — ２ ６ ２ １ ． ２ ０ ５
天 津 地 区 井 水 位 固体 潮 观 测 的 加 卸 载 响 应 比 变 化 与 附 近 地 震 关 系 的 研 究
马君 钊 张 磊 王建 国 田 山 薛 娜
作者 简 介 ： 君 钊 （ ９２ ） 女 ， 马 １７ ， 回族 ， 津 静 海县 人 ， 程 师 ， 从 事 地震 监 测 预 报 方 面 的 研 究 天 工 现
基金 项 目 ： 津 市 科 技 支 撑 计 划 重 点 项 目 “ 于 Ｗｅ ＧＩ 的 地 震 前 兆 台 网 运 行 监 控 与 数 据 管 理 平 台 研 究 ” 天 基 ｂ Ｓ （ ９ Ｃ Ｓ ０ ７ ０ 资 助 ０ Ｚ ＫＦ Ｆ ０ ０ ） 本文 收 到 日期 ：０ ９０ —５ ２ ０—９１
地震 的加 卸 载响应 比原理 的关键 是将 孕震 区作 为非线 性 系统 ， 法对其 输入 某些 信号 ， 设 然 后连 续观测该 系统 在临 近失稳 时对 输入信 号 的各种 响应 。大 自然 的固体潮 变化 可视 为对孕 震 系统 输入 的一种不 断周 期变化 的 引潮力 ， 不断对 地球 进行 加载 与卸 载 。 假设 系统载荷 改变 为 △ 其 响应 的 改变 为 Ａ 系 统 稳 态 （ Ｐ， Ｒ， 载荷 率 为 Ｐ ） 的响 应 率 为 。时
地下水动力学思考题
地下水动力学思考题1、什么是渗流？渗流与实际水流相比有何异同？研究渗流有何意义？充满整个含 水层或含水系统（包括空隙和固体骨架）的一种假想水流，即渗流充满整个渗流场。
渗流与实际水流（即渗透水流）的异同：相同点：1、渗流的性质如密度、粘滞性等和真实水流相同；2、渗流运动时，在任意岩石体积内所受到的阻力等于真实水流所受到的阻力；3、渗流通过任一断面的流量及任一点的压力或水头均和实际水流相同点处水头、压力相等区别：1、渗流充满了既包括含水层空隙的空间，也包括岩石颗粒所占据的空间，实际水流只存在于空隙中；2、渗流流速与实际水流不同；3、两种水流的运动轨迹、方向不同，渗流的方向代表了实际水流的总体流向2、什么是过水断面？什么是流量？什么是渗透流速？渗透流速与实际水流速度的关系？渗流场中垂直于渗流方向的含水层断面称为过水断面，用A 表示，单位为m2。
该断面既包括空隙也包括岩石骨架的面积。
单位时间内通过整个过水断面面积的渗流体积称为渗透流量，简称流量，用Q 表示，单位为m3/d 。
单位时间内通过单位过水断面面积的渗流的体积称为渗流速度（又称渗透流速），用v 表示，单位为m/d ，即渗透流速与实际流速关系： Av —过水断面上空隙占据的面积ne —有效空隙度u —过水断面实际水流流速，即 3、什么是水头？什么是水力坡度？为什么地下水能从压力小处向压力大处运动？ 总水头——单位重量液体所具有的总的机械能，简称水头， 水力坡度——大小等于dH/dn （梯度），方向沿着等水头线的法线方向指向水头降低的方向的矢量定义为水力坡度，记为J 。
4、什么是地下水运动要素？根据地下水运动要素与坐标轴的关系，地下水运动分哪几种类型？地下水运动要素——反映地下水运动特征的物理量，如水头、压强、流速、流量等，它们都是空间坐标x 、y 、z 和时间t 的连续函数 按运动要素与坐标的关系1、当地下水沿一个方向运动，将这个方向取为坐标轴，则地下水的渗流速度只要沿这一坐标轴的方向有分速度，其余坐标轴方向的分速度均为零。
地下水动力学概念总结
地下水动力学概念总结---- King Of Black Spider 说明：带下划线的是重点，重点116个，次重点22个，共138个。
第0章地下水动力学：Groundwater dynamics研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶（喀斯特）岩石中运动规律的科学，它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量上和质量进行定量评价和合理开发利用，以及兴利除害的理论基础。
主要研究重力水的运动规律。
第1章渗流：Seepage flow是一种代替真实地下水流的、充满整个岩石截面的假想水流，其性质（密度、粘滞性等）与真实地下水相同，充满整个含水层空间（包括空隙空间和岩石颗粒所占据的空间），流动时所受的阻力等于真实地下水流所受的阻力，通过任一断面及任一点的压力或水头均与实际水流相同。
越流：Leakage 当承压含水层与相邻含水层存在水头差时，地下水便会从水头高的含水层流向水头低的含水层的现象。
对于指定含水层来说，水流可能流入也可能流出该含水层。
贮水系数：storativity又称释水系数或储水系数，指面积为一个单位、厚度为含水层全厚度M的含水层柱体中，当水头改变一个单位时弹性释放或贮存的水量，无量纲。
μ* = μs M。
既适用于承压含水层，也适用于潜水含水层。
导水系数：Transmisivity 是描述含水层出水能力的参数；水力坡度等于1时，通过整个含水层厚度上的单宽流量；亦即含水层的渗透系数与含水层厚度之积，T=KM。
它是定义在一维或二维流中的水文地质参数。
单位：m2/d。
非均质介质：如果在渗流场中，所有点不都具有相同的渗透系数，则称该岩层是非均质的。
各向异性介质：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同。
达西定律：Darcy’s Law 是描述以粘滞力为主、雷诺数Re< 1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律，指出渗流速度V与水力梯度J成线性关系，V=KJ，或Q=KAJ，为水力梯度等于1时的渗流速度。
基于水位恢复法的含水层水文地质参数的求解
基于水位恢复法的含水层水文地质参数的求解摘要：稳定流抽水试验求取水文地质参数一般要求地下水处于稳定流动状态，由于受各种地质因素的影响，地下水很难保持稳定状态，所以采用传统的方法所预测的水文地质参数精确度并不高。
而水文地质勘测中的水位恢复阶段，由于没有人力和机械因素干扰,其测量数据可以画出平滑的曲线,更适用于水文地质参数的分析。
因此，本文基于水位恢复原理，利用Aquifertest软件中的Theis Recovery对水位恢复数据进行拟合，充分利用停抽后短时间内的恢复水位数据，求出了含水层各种参数，对含水层的贮水性能及释水性能进行了评价。
关键词：水位恢复；水文地质参数；渗透系数；储水系数1绪论在水文地质勘探实践中,一个重要的工作就是确定含水层的水文地质参数[1,2]。
抽水试验则是确定含水层参数的主要途径之一，是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中抽水与观测，研究井的涌水量与水位降深的关系及其与抽水延续时间的关系、含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系，求得含水层水文地质参数、评价含水层富水性的一种野外水文地质试验，是获取含水层水文地质参数最有效的手段之一[3]。
水文地质参数，如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等，是反映含水层或透水层水文地质性能的指标，能为水源井设计或有关水文地质预测提供依据。
而参数精度直接影响井水量计算及地下水资源评价，也为预测井涌水量和评价地下水开采量提供可靠的理论依据[4-7]。
稳定流抽水试验大多采用公式法求参，非稳定流抽水试验采用传统的配线法、直线图解法求参等[8,9]，但这些传统方法人工计算同一井孔抽水试验参数时会因人为误差而得到不同结果，进而直接影响地下水资源的评价结果。
但是利用水位恢复资料求解水文地质参数则可以避免因抽水设备及其它边界条件的干扰因素所造成的不利影响，因此参数的计算结果一般比较可靠。
2“四含”水文地质特征祁南煤矿（隶属于淮北矿业股份有限公司）位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内，水文地质单元属于南区，矿区范围内无基岩出露，均为松散层覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。
地下水动力学习题及答案(1)
18.在同一条流线上其流函数等于_常数_，单宽流量等于_零_，流函数的量纲为__ __。
19.在流场中，二元流函数对坐标的导数与渗流分速度的关系式为_ _。
20.在各向同性的含水层中流线与等水头线_除奇点外处处正交_，故网格为_正交网格_。
3．在多孔介质中，不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是无效的，但对贮水来说却是有效的。
4.地下水过水断面包括_空隙_和_固体颗粒_所占据的面积.渗透流速是_过水断面_上的平均速度，而实际速度是_空隙面积上__的平均速度。
在渗流中，水头一般是指测压管水头，不同数值的等水头面(线)永远不会相交。
5.在渗流场中，把大小等于_水头梯度值_，方向沿着_等水头面_的法线，并指向水头_降低_方向的矢量，称为水力坡度。水力坡度在空间直角坐标系中的三个分量分别为_ _、 _和_ _。
31.在均质各向同性的介质中，任何部位的流线和等水头线都正交。(×)
32.地下水连续方程和基本微分方程实际上都是反映质量守恒定律。(√)
33.潜水和承压水含水层的平面二维流基本微分方程都是反映单位面积含水层的水量均方程。(√)
34.在潜水含水层中当忽略其弹性释放水量时，则所有描述潜水的非稳定流方程都与其稳定流方程相同。(×)
27.沿流线的方向势函数逐渐减小，而同一条等势线上各处的流函数都相等。(×)
28.根据流函数和势函数的定义知，二者只是空间坐标的函数，因此可以说流函数和势函数只适用于稳定流场。(×)
29.在渗流场中，一般认为流线能起隔水边界作用，而等水头线能起透水边界的作用。(√)
30.在同一渗流场中，流线在某一特定点上有时候也可以相交。(√)
地下水动力学第一章
px = pxxnx + pyxny + pzxnz py = pxynx + pyyny + pzynz pz = pxznx + pyzny + pzznz
7
地下水动力学
第一章 渗流理论基础
⎧ px⎫ ⎧ pxx pyx pzx⎫⎧nx⎫
⎪ ⎨
py
⎪ ⎬
=
⎪ ⎨
渗透系数不仅取决于岩石的性质 （如粒度、成分、颗粒排列、充填状况、裂隙性质及其发育程度等）， 而且与渗透液体的物理性质（容重、粘滞性等）有关。 理论分析表明，空隙大小对K值起主要作用
地下水动力学
第一章 渗流理论基础
通常采用的单位是cm2 或D
D是这样定义的：在液体的动力粘度为0.001Pa·s，压强差为 101325Pa的情况下，通过面积为1 cm2 、长度为1cm岩样的
pxy
pyy
pzy⎪⎬⎪⎨ny来自⎪ ⎬⎪⎩ pz⎪⎭ ⎪⎩ pxz pyz pzz⎪⎭⎪⎩nz⎪⎭
⎡ pxx pxy pxz⎤
p
=
⎢ ⎢
pyx
pyy
pyz
⎥ ⎥
⎢⎣ pzx pzy pzz⎥⎦
地下水动力学
第一章 渗流理论基础
三维
二维
地下水动力学
第一章 渗流理论基础
渗透系数张量是对称张量
虽然总的说来，在各向异性介质中的水力坡度和渗流速度的方向是不一致 的，但在三个方向上两者是平行的，而且这三个方向是相互正交的。这三个 方向称为主方向。
dσ ' = −d p
d (Δz) = Δzα dp dn = (1− n)α dp
水位潮汐因子异常变化与地震活动关系的分析
０ 引言
水 位 的 固体 潮 效 应是 含 水层 在 日、月 起 潮
１ 通河静水位测 量井 （ 通河 台１ 号井）
基 本 情 况
力 作 用 下 ，产 生 固体 潮 体应 变 的反 映 。这 种 含
水 层 的体 应变 使 其 孔 隙 中 的 流体 压 力 产 生 潮 汐 波 动 ，迫 使水 在 井 孔 与 含 水 层 之 间产 生 潮 汐 渗
育是 震 源 区 内介质 的变 形 、损 伤 并 导 致失 稳 的
对通 河 台 附 近 的小 震 活 动 有 较 好 的对 应 关 系 ，讨 论 了通 河 地 震 台 附 近 地 震 活 动 与 水 位 潮 汐 因 子 异 常 变 化 的
关系。
关 键 词 ：水位 ；潮 汐 因 子 ；地 震 活动 中 图 分 类 号 ：Ｐ ３ ３ ２ ． ３ 文献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ８ ５ ６ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ １ — ０ ０ ５ ５ — ０ ４
流 ，从 而形 成 了井 孔 内水 位 的潮 汐 变 化 。大 量
通 河 台 地 理 构 造 于伊 春一 延 寿 地 槽 北 段 ， 北 东 向依 舒 断 裂 、东 西 向通 河 断 裂 、北 西 向岔 林 河 断 裂 。其 中 静 水 位 测 量 井 位 于 台站 院 内 ，
井深２ ０ ０ 米 ，数据 产 出质 量较 稳 定 。静水 位 主要 采用Ｌ Ｎ一 ３ Ａ数 字 水 位 仪 ，水 位 探 头 埋 深 为７ ． ２ ４
２ 井水 位 固 体 潮 分 析 原 理 与 方 法
地壳 在 日、月 起 潮 力 的作 用下 ，会 产 生 相 应 的 固体 潮 体 应 变 ，这 种 应 变 使 含水 层 孔 隙 中
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水井含水层系统的潮汐响应函数
水井含水层系统的潮汐响应函数是指水井含水层系统中水位变化随时间变化的函数，
也就是水位变化与时间的关系。水井含水层系统受到潮汐的影响，就会出现相应的潮汐响
应函数，其因素主要包括潮汐参数，水力学参数和水文学参数等。
潮汐参数主要是指潮汐期－各水位海潮位和潮汐高度，潮潮位也受到潮汐期变化的影
响。水力学参数主要指水面高度，含水层高度，含水层底部高度，注入水质度等等，而水
文学参数主要指河流流量，地下水流量，雨水量等。潮汐响应函数可以用D'Arcy-
Boussinesq方程推导出来，其响应函数形式为：
H=Acos(mωt-φ)+b
式中，H是潮位变化（m）；A、m、ω、φ、b分别表示振幅，潮潮期，潮跃值，相角
和偏值。
所得潮汐响应函数代表的是水井含水层系统的动态行为，它用以描述水位变化与时间
变化之间的关系，可以评价给定的潮汐参数和水力学参数下水位变化情况，为保障水井含
水层系统稳定性，上网潮处理及调控有效性提供重要的参考依据。