用于确定傍河辐射井出水量的方法、装置及电子设备与流程

1.本技术属于辐射井技术领域，具体涉及一种用于确定傍河辐射井出水量的方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.辐射井是由一口大直径的集水竖井，以及自集水竖井内的不同高程处、水平方向向含水层打进具有一定长度的多层、多根水平辐射管所组成，竖井深度一般不超过50m，竖井管径3～5m，水平辐射管长度一般10～100m，管径60～300mm。辐射井常用于傍河取水，辐射井适用于砂卵石、砂砾石、粗砂、中砂、细砂和粉细砂地层。在辐射井的设计施工及相关供水工程应用中，需对辐射井的出水量进行评估确定。
3.相关技术中，针对傍河辐射井出水量的确定，一般采用《机井技术手册》(中国水利水电出版社，1995年)和《供水水文地质手册(第二册)》(地质出版社，1977年)中所记载的计算方法，现有的出水量计算方法仅有辐射管位于河床之下的计算方法，通常是出水量与辐射管的根数呈线性关系。
4.而工程实际中，一些辐射井的辐射管距河床岸是有一定距离的，采用现有的出水量确定方法得到的确定结果与实际出水量情况有较大出入。


技术实现要素：

5.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种用于确定傍河辐射井出水量的方法、装置及电子设备，以解决如何对辐射管距河床岸有一定距离的傍河辐射井的出水量进行有效评估确定的技术问题。
6.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
7.第一方面，
8.本技术提供一种用于确定傍河辐射井出水量的方法，该方法包括：
9.获取目标傍河辐射井的构造参数数据以及其所在区域的地质情况数据；
10.基于所述地质情况数据中的地层渗透性信息，采用垂直加权的方式确定区域垂直层方向的等效渗透系数，以及基于所述构造参数数据中的辐射井半径信息和辐射管长度信息，确定所述目标傍河辐射井的等效半径；
11.根据所述等效渗透系数和所述等效半径，基于预设表达式计算确定所述目标傍河辐射井的出水量，其中，所述预设表达式基于裘布衣假设，采用势函数叠加推导得到。
12.可选地，基于以下表达式，计算确定所述目标傍河辐射井的出水量q，
[0013][0014]
其中，kv表示等效渗透系数，rf表示目标傍河辐射井的等效半径，h表示含水层的厚度，h表示井内水头高度，a表示井到补给边界的距离，c表示出水量折减系数。
[0015]
可选地，基于以下表达式，计算确定所述出水量折减系数c，
[0016][0017]
其中，lh表示最下层辐射管距井内水位的距离。
[0018]
可选地，基于以下表达式，确定所述等效渗透系数kv，
[0019][0020]
其中，mi表示第i地层的的厚度，ki表示第i地层的渗透系数，m表示地层数目。
[0021]
可选地，所述目标傍河辐射井的各水平辐射管等长；基于以下表达式，确定所述目标傍河辐射井的等效半径rf，
[0022]
rf＝0.25
1/n
lf+r0[0023]
其中，lf表示单根水平辐射管长度，r0表示辐射井竖井半径，n表示水平辐射管根数。
[0024]
第二方面，
[0025]
本技术提供一种用于确定傍河辐射井出水量的装置，该装置包括：
[0026]
获取模块，用于获取目标傍河辐射井的构造参数数据以及其所在区域的地质情况数据；
[0027]
第一处理模块，用于基于所述地质情况数据中的地层渗透性信息，采用垂直加权的方式确定区域垂直层方向的等效渗透系数，以及基于所述构造参数数据中的辐射井半径信息和辐射管长度信息，确定所述目标傍河辐射井的等效半径；
[0028]
第二处理模块，用于根据所述等效渗透系数和所述等效半径，基于预设表达式计算确定所述目标傍河辐射井的出水量，其中，所述预设表达式基于裘布衣假设，采用势函数叠加推导得到。
[0029]
第三方面，
[0030]
本技术提供一种电子设备，包括：
[0031]
存储器，其上存储有可执行程序；
[0032]
处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现上述所述方法的步骤。
[0033]
本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0034]
本技术的技术方案中，确定傍河辐射井出水量的方法，包括：获取目标傍河辐射井的构造参数数据以及其所在区域的地质情况数据；基于地质情况数据中的地层渗透性信息，采用垂直加权的方式确定区域垂直层方向的等效渗透系数，以及基于构造参数数据中的辐射井半径信息和辐射管长度信息，确定目标傍河辐射井的等效半径；根据等效渗透系数和等效半径，基于预设表达式计算确定目标傍河辐射井的出水量，其中，预设表达式基于裘布衣假设，采用势函数叠加推导得到。针对辐射管距河床岸有一定距离的傍河辐射井，采用本技术的出水量确定方法，经实践验证，其估算确定的出水量相比现有方法与实际情况更相符，可有效的满足工程实际中的应用需求。
[0035]
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
[0036]
附图用来提供对本技术的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本技术实施例的附图与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，但并不构成对本技术技术方案的限制。
[0037]
图1为本技术一个实施例提供的用于确定傍河辐射井出水量的方法的流程示意图；
[0038]
图2为本技术一个实施例提供的用于确定傍河辐射井出水量的方法中的表达式涉及符号的含义说明示意图；
[0039]
图3为本技术一个实施例提供的用于确定傍河辐射井出水量的装置的结构示意图；
[0040]
图4为本技术一个实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0041]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
[0042]
如背景技术中所述，相关技术中，针对傍河辐射井出水量的确定，一般采用《机井技术手册》(中国水利水电出版社，1995年)和《供水水文地质手册(第二册)》(地质出版社，1977年)中所记载的计算方法，现有的出水量计算方法仅有辐射管位于河床之下的计算方法，通常是出水量与辐射管的根数呈线性关系。
[0043]
而工程实际中，一些辐射井的辐射管距河床岸是有一定距离的，采用现有的出水量确定方法得到的确定结果与实际出水量情况有较大出入。
[0044]
针对于此，本技术提出一种用于确定傍河辐射井出水量的方法，如图1所示，在一实施例中，本技术提出的确定傍河辐射井出水量的方法，包括：
[0045]
步骤s110，获取目标傍河辐射井的构造参数数据以及其所在区域的地质情况数据，容易理解的，这里的构造参数数据是指辐射井的结构设计参数，可通过实际测量或从设计部门获取，地质情况数据一般是通过对目标井所在区域进行地质勘测来获取；
[0046]
步骤s110之后，进行步骤s120，基于地质情况数据中的地层渗透性信息，采用垂直加权的方式确定区域垂直层方向的等效渗透系数，以及基于构造参数数据中的辐射井半径信息和辐射管长度信息，确定目标傍河辐射井的等效半径；
[0047]
进而进行步骤s130，根据步骤s120中得到的等效渗透系数和等效半径，基于预设表达式计算确定目标傍河辐射井的出水量，这里需要说明的是这里的预设表达式基于裘布衣假设，采用势函数叠加推导得到。
[0048]
裘布衣依假设(在一些译文中也称之为“裘布依假设”)，其是潜水流计算的一种概
化假定。1863年法国人j.裘布衣提出，潜水在缓变流动下，允许忽略地下水的垂向分速度来计算，把达西定律推广用于求解实际问题；
[0049]
本技术基于这一理论基础，并基于对辐射管距河床岸有一定距离的傍河辐射井的等效分析，采用势函数叠加推导，发现不同于现有技术中出水量与辐射管的根数呈线性关系的情况，推导结果中辐射管的根数的倒数与辐射井等效半径呈指数关系，由此得到了可用实际出水量计算评估的表达式。
[0050]
具体的，一可用的预设表达式如以下表达式(1)所示，
[0051][0052]
表达式(1)中，q表示出水量(单位立方米每天，m3/d)，kv表示等效渗透系数(单位m/d)，rf表示目标傍河辐射井的等效半径(单位m)，c表示出水量折减系数，h表示含水层的厚度(单位m)，h表示井内水头高度(单位m)，a表示井到补给边界的距离(单位m)，参数h、h、a的实际含义如图2中相关图例所示。
[0053]
此外，需要说明的是，表达式(1)中出水量折减系数c是用于对完整井及非完整井这两种井型进行区分考虑的；完整井即井打到隔水层，此时c取1；非完整井即井未打到隔水层(如图2所示井型为非完整井)，此时需用c来进行出水量折减。
[0054]
具体的，关于水量折减系数c的确定，可用基于以下表示式(2)来进行，
[0055][0056]
表达式(2)中，lh表示最下层辐射管距井内水位的距离(单位m)，其实际含义如图2中相关图例所示。
[0057]
如前文所述，在本技术的技术方案中，还涉及到垂直层方向的等效渗透系数(或者称之为垂直渗透系数)以及等效半径的确定，下面再对此分别进行说明：
[0058]
在一具体的实施例中，基于以下表达式(3)，确定等效渗透系数kv，
[0059][0060]
表达式(3)中，mi表示第i地层的的厚度(单位m/d)，ki表示第i地层的渗透系数(单位m/d)，m表示地层数目，相关图例说明如图2所示。
[0061]
一般而言，辐射井的辐射管等长或者近似等长，基于此，在一具体的实施例中，可基于以下表达式(4)，确定目标傍河辐射井的等效半径rf，
[0062]
rf＝0.25
1/n
lf+r0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0063]
表达式(4)中，lf表示单根水平辐射管长度(单位m)，r0表示辐射井竖井半径(单位m)，n表示水平辐射管根数，相关图例说明如图2所示。
[0064]
此外，还需说明的是，基于本技术技术方案的理论推导的限制条件，本技术技术方
案中表达式(1)至(4)在应用中存在如下应用场景限制，即在实际应用场景中，构造参数及场地条件需要满足：
[0065]
(1)补给边界近似直线；
[0066]
(2)半无限供水边界；
[0067]
(3)含水层流态为层流；
[0068]
(4)含水层均质、等厚、水平；
[0069]
(5)非均质含水层渗透系数采用水流垂直于地层的等效渗透系数；
[0070]
(6)a≤(rf+rf)/2，s≤0.5h，如图2所示，s表示水位降深(单位m)。
[0071]
采用本技术提出的确定傍河辐射井出水量的方法，在辐射井的设计和施工中对辐射井的出水量进行了估算，得到了较为满意的结果，相比现有方法与实际情况更相符，可有效的满足工程实际中的应用需求；
[0072]
具体的，相关工程建设项目包括2013年～2017年在宁夏中宁县黄河滩地(北岸)建设了7眼辐射井；2018年～2020年在宁夏中卫市沙坡头区黄河滩地(南岸)建设了2眼辐射井；2021年在新疆阿合奇县托什干河滩地建设1眼辐射井；2020年～2022年在宁夏中卫市黄河(南岸)建设了15眼辐射井。
[0073]
图3为本技术一个实施例提供的确定傍河辐射井出水量的装置的结构示意图，如图3所示，该确定傍河辐射井出水量的装置300包括：
[0074]
获取模块301，用于获取目标傍河辐射井的构造参数数据以及其所在区域的地质情况数据；
[0075]
第一处理模块302，用于基于地质情况数据中的地层渗透性信息，采用垂直加权的方式确定区域垂直层方向的等效渗透系数，以及基于构造参数数据中的辐射井半径信息和辐射管长度信息，确定目标傍河辐射井的等效半径；
[0076]
第二处理模块303，用于根据等效渗透系数和等效半径，基于预设表达式计算确定目标傍河辐射井的出水量，其中，预设表达式基于裘布衣假设，采用势函数叠加推导得到。
[0077]
关于上述相关实施例中的确定傍河辐射井出水量的装置300，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0078]
图4为本技术一个实施例提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备400包括：
[0079]
存储器401，其上存储有可执行程序；
[0080]
处理器402，用于执行存储器401中的可执行程序，以实现上述方法的步骤。
[0081]
关于上述实施例中的电子设备400，其处理器402执行存储器401中的程序的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0082]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。