李成龍，高俊義，王 強(qiáng)，周博文

(核工業(yè)二○八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭014010)

Visual Basic在求承壓含水層水文地質(zhì)參數(shù)中的運(yùn)用

李成龍，高俊義，王 強(qiáng)，周博文

(核工業(yè)二○八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭014010)

在廣泛了解求水文地質(zhì)參數(shù)方法研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合Visual Basic程序設(shè)計理論，用解析法、標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法和直線圖解法求承壓含水層水文地質(zhì)參數(shù)的原理和程序設(shè)計步驟。以鄂爾多斯盆地某地浸砂巖型鈾礦床勘查的完整井和非完整井以及穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)資料為依據(jù)，分別計算了該礦床含礦含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，并對幾種方法的計算原理、過程和結(jié)果進(jìn)行了對比分析。

抽水試驗(yàn);承壓含水層;水文地質(zhì)參數(shù);Visual Basic

抽水試驗(yàn)的分類依據(jù)可以是井流狀態(tài)(穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流)、水井特征(完整井、非完整井)和井孔數(shù)目(單孔、群孔、干擾)等，對于不同類型的抽水試驗(yàn)均有相應(yīng)的計算方法。文章根據(jù)不同類型的抽水試驗(yàn)，結(jié)合Visual Basic程序設(shè)計理論［1］，分別對鄂爾多斯盆地某地浸砂巖型鈾礦床的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行計算，將一些計算或配線時容易引起人為誤差的步驟用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)。結(jié)果表明，該運(yùn)用簡捷、實(shí)用、精度高。

1 穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求承壓含水層水文地質(zhì)參數(shù)方法

1.1 解析法

1.1.1 解析法的原理

依據(jù)承壓水完整井或非完整井的井流公式［2，3］和影響半徑(R)的經(jīng)驗(yàn)公式［4］，使用解析法進(jìn)行計算(先給定一個滲透系數(shù)初值經(jīng)過多次迭代便可求得滲透系數(shù))。

1.1.2 解析法的程序設(shè)計步驟

1)變量。先定義8個變量，然后用文本框?qū)⒁阎獢?shù)(Q、sw 、rw 、M、)賦值予變量。

2)迭代。先給定一個滲透系數(shù)初值，用Do Loop循環(huán)語句代替迭代的過程。

3)計算。根據(jù)計算精度的要求，用Command_Click()命令使程序運(yùn)行并輸出滲透系數(shù)(K)。

1.1.3 解析法的程序?qū)嵗?yàn)證

鄂爾多斯盆地某地浸砂巖型鈾礦床普查中，分別通過完整井和非完整井進(jìn)行單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)獲取含礦含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。通過對手工求(K1=0.20 m/d，K2=0.34 m/d)和 Visual Basic程序求參(K1′=0.22 m/d，K2′=0.37 m/d)的比較，兩者計算結(jié)果相近，但是Visual Basic程序更加迅速而且計算精度為0。程序運(yùn)行結(jié)果如圖1和圖2:

圖1 完整井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)程序運(yùn)行結(jié)果圖

2 非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求承壓含水層水文地質(zhì)參數(shù)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法的原理

標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法又稱配線法，是依據(jù)定流量承壓水完整井非穩(wěn)定流的 Theis公式［2，5］，對其兩端同取對數(shù)可得(1)式，在雙對數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)，定流量抽水s－t實(shí)際曲線和W(u)標(biāo)準(zhǔn)曲線在形狀上是相同的，只是縱橫坐標(biāo)平移了和的距離而已。繪制曲線并將兩曲線擬合，任選一匹配點(diǎn)，記下對應(yīng)的坐標(biāo)值，代入(2)式即可求得導(dǎo)水系數(shù)(T)和儲水系數(shù)(S)。

圖2 非完整井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)程序運(yùn)行結(jié)果圖

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法的程序設(shè)計步驟

1)設(shè)計程序界面。用 PictureBox、Image、TextBox和 CommandButton等設(shè)計程序界面。

2)設(shè)計雙對數(shù)坐標(biāo)。先定義8個變量，然后用賦值語句(如:m=lgm)和畫直線line的方法(如畫縱坐標(biāo):Picture1.line(－1，m)－ (4，m)，vbBlue)。

3)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)曲線。先在W(u)數(shù)值表中，多取一些坐標(biāo)點(diǎn)(u，W(u))，將其轉(zhuǎn)換為，然后在雙對數(shù)坐標(biāo)中用line畫直線繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，最后將其截圖作為透明圖片。

4)設(shè)計實(shí)際曲線。先將試驗(yàn)數(shù)據(jù)(t，s)轉(zhuǎn)換為(lgt，lgs)并存儲為txt格式，然后用Open和Input讀出數(shù)據(jù)并賦予動態(tài)數(shù)組，最后用Split(C，D)函數(shù)和Pset方法投點(diǎn)。

5)設(shè)計兩曲線的擬合:先將標(biāo)準(zhǔn)曲線用LoadPict ure()函數(shù)裝入圖像框，然后用Move方法實(shí)現(xiàn)圖片的“上下左右”移動，擬合前和擬合后的界面分別如圖3和圖4。

6)設(shè)計參數(shù)的計算:先用MouseDown事件在擬合好的范圍內(nèi)讀取匹配點(diǎn)，然后代入(2)式便可求得參數(shù)。

圖3 擬合前的界面

圖4 擬合后的界面

2.2 直線圖解法

2.2.1 直線圖解法的原理

當(dāng)≤0.01 時，可用 Jacob 公式計算參數(shù)［2，6］，對其化簡可得(3)式。該式表明:s與lgt呈線性關(guān)系，斜率

2.2.2 直線圖解法的程序設(shè)計步驟

1)設(shè)計程序界面。用 PictureBox、Image、TextBox和CommandButton等設(shè)計程序界面。

2)設(shè)計半對數(shù)坐標(biāo)。先定義8個變量，然后用賦值語句(如:m=lgm)和畫直線line的方法(如畫橫坐標(biāo):Picture1.line(m，－5)－(m，0)，vbBlue)。

3)設(shè)計實(shí)際曲線。先將試驗(yàn)數(shù)據(jù)(t，s)轉(zhuǎn)換為(lgt，s)并存儲為txt格式，然后用Open和Input讀出數(shù)據(jù)并賦予動態(tài)數(shù)組;最后用Split(C，D)函數(shù)和Pset方法投點(diǎn)。

4)設(shè)計線性關(guān)系:先用MouseDown事件讀取(lgt1，s1)和(lgt2，s2)，然后用line畫直線和刪線，重復(fù)操作使盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)在同一條直線上。

5)設(shè)計參數(shù)的計算:用相關(guān)數(shù)學(xué)知識求得和，帶入(4)式便可求得參數(shù)。

2.3 程序的實(shí)例驗(yàn)證

鄂爾多斯盆地某地浸砂巖型鈾礦床詳查中，運(yùn)用非穩(wěn)定流完整井抽水試驗(yàn)獲取含礦含水層的水文地質(zhì)參數(shù)并設(shè)有一個觀測孔。抽水井以定流量492.96 m3/d，觀測孔距抽水孔距離為16 m，標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法的程序和直線圖解法的程序分別求得:T=14.42 m2/d，T′=11.85 m2/d;S=2.08 ×10－4，S′=1.83 ×10－4;K=0.27m/d，K′=0.22 m/d。通過對該礦床普查階段(圖1)與詳查階段的計算結(jié)果對比，直線圖解法更接近普查階段的水文地質(zhì)參數(shù)。抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1，標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法和直線圖解法的程序運(yùn)行結(jié)果見圖5和圖6。

表1 抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

(1)手工操作求取水文地質(zhì)參數(shù)時，解析法需要多次迭代才可獲得較為準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，但是Visual Basic程序更加迅速而且精度高;標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法需將觀測資料手繪在與標(biāo)準(zhǔn)曲線同模的透明雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，但是Visual Basic程序只需將試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)即可繪制曲線，通過“上下左右”命令移動至最佳配合狀態(tài)，可見計算機(jī)模擬配線求水文地質(zhì)參數(shù)更加簡捷;直線圖解法需將觀測資料手繪在半對數(shù)坐標(biāo)紙上，但是Visual Basic程序可自動投點(diǎn)畫直線讀取準(zhǔn)確的，使求得的水文地質(zhì)參數(shù)更加可靠而且高效。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法程序運(yùn)行結(jié)果圖

圖6 直線圖解法程序運(yùn)行結(jié)果圖

(2)由于直線圖解法可以避免標(biāo)準(zhǔn)曲線比擬法的隨意性，后期曲線的擬合效果較好［7］，鄂爾多斯盆地某地浸砂巖型鈾礦床的≤0.01。因此，在對該鈾礦床進(jìn)行可行性評價和溶浸液運(yùn)移模擬時，應(yīng)優(yōu)先考慮直線圖解法所求得的水文地質(zhì)參數(shù)。

［1］龔沛曾，楊志強(qiáng)，陸慰.Visual Basic程序設(shè)計教程［M］.第3版.北京:高等教育出版社.2007.

［2］薛禹群.地下水動力學(xué)［M］.第2版.北京:地質(zhì)出版社.1997.

［3］Dupuit J.Theoretical and Practical studies of water flow in open channels and through permeable terrains.Dunot，Paris，1863.

［4］劉正峰.水文地質(zhì)手冊［M］.北京:地質(zhì)出版社.2010.

［5］Theis CV.The effect of a well on the flow of a nearby stream.Trans Am GeoPhys Union，1941，22:734 －738.

［6］Jacob CE.Drawdown test to determine effective radius of artesian well.Am Soc Civil Eng，Trans，1947，112:1047 － 1064.

［7］聶慶林，高廣東，軒華山，等.抽水試驗(yàn)確定承壓含水層參數(shù)方法探討［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2009，4:37 – 40，49.

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1004－1184(2013)06－0033－03

2013－07－15

李成龍(1988－)，男，甘肅定西人，助理工程師，主要從事砂巖型鈾礦水文地質(zhì)勘查工作。