(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210598080.X (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232000 安徽省淮南市田家庵区 (72)发明人 李旭　苏世林　李子璇　万飞　 刘剑扬　 (74)专利代理 机构 芜湖市昌强专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 3420 3 专利代理师 周渭铭 (51)Int.Cl. G01V 9/02(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于单井注抽试验理论测算地下水流 速的试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于单井注抽试验理论 测算地下水流速的试验方法， 包括如下步骤： 建 立实验模型； 基于实验模型进行设定实验条件； 基于实验条件进行建立三维稳定流单井注抽试 验数值模型； 基于三维稳定流单井注抽试验数值 模型进行拟合室内实测溶质的穿透曲线可以获 得相应的地下水流速。 本发明基于单井注抽试验 理论， 通过建立实验模型、 设定实验条件、 建立三 维稳定流单井注抽试验数值模型、 拟合室内实测 溶质的穿透曲线可以获得相应的地下水流速， 设 计了三阶段实验， 通过室内实验与数值模拟， 可 以较为精确地反演了地下水流速， 该方法操作简 单、 成本低、 耗时短且经济效益可观， 具有广泛应 用前景。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115016029 A 2022.09.06 CN 115016029 A 1.一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 基于COMSOL软件的达西定律模块和多孔介质中的稀物质浓度传递模块进行建立实验 模型， 且实验 模型的网格采用自由四面体网格剖分， 抽注水井附近网格加密； 基于所述实验 模型进行设定实验条件； 基于所述实验条件进行建立 三维稳定流单井注抽试验数值模型； 基于所述三维稳定流单井注抽试验数值模型进行拟合室内实测溶质的穿透曲线可以 获得相应的地下 水流速。 2.根据权利要求1所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 所述实验模型包括水流部、 供水槽、 注/抽水井、 多孔板、 石英砂层、 黏土层、 溢水 槽、 蠕动泵、 渗 流槽； 所述水流部与 供水槽和溢水槽连通， 所述供水槽和溢水槽通过多孔板连接在渗流槽的 两端， 所述蠕动泵通过注/抽水井连通在渗流槽的顶部， 所述石英砂层、 黏土层铺设在渗流 槽的内部， 且黏土层位于石英砂 层的上层。 3.根据权利要求2所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 所述多孔板上的观测孔中设有测电导 率探头。 4.根据权利要求3所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 所述水流部包括排水管、 进 水管、 自来水接管、 稳水箱； 所述排水管、 进 水管、 自来 水接管均 与所述稳 水箱连通， 所述进水 管与所述供 水槽连通。 5.根据权利要求4所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 所述实验条件为： a.溶质为惰性溶质； b.承压含水层为 等厚且水平无限延伸， 其厚度为M； c.注水井半径为rw， 滤水管长度为B； d.注水井附近含水层为均质且各向同性； e.示踪剂为定流 量和定浓度注入， 定流 量抽出， 同时认为水流是非稳定的； f.存在一个稳定的区域 地下水流场。 6.根据权利要求5所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 模型中抽注的流 量采用质量 通量表示， 表达式为： 式中： N0为井内滤管单位面积进入或流出的地下水质量[ML‑2T‑1]； ρ为地下水的密度 [ML‑3]； Q为注入或抽出的流 量[L3T‑1]； rw为滤水管半径[L]； B为滤 水管长度[L]。 7.根据权利要求6所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 地下水流和单井注抽试验自由迁移阶段 的影响， 在抽水阶段进入滤管 的溶质流 速的浓度均是不同的， 因此在数值模型中采用积分加权方法计算井筒内实际平均浓度， 表 达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115016029 A 2式中： 是井筒内溶质的平均浓度[ML‑3]； Sw是井筒内滤管的侧面积[L2]； vw为滤管 面上不同位置的地下 水流速[LT‑1]； Cw为滤管面上不同位置的溶质浓度[ML‑3]。 8.根据权利要求7所述的一种基于单井注抽试验理论测算地下水流速的试验方法， 其 特征在于： 在建立三维稳定流单井注抽试验数值模型时， 单井注抽试验主要划分为三个阶 段， 在模型中前一个阶段最后时刻的计算结果， 包括水位、 溶质浓度， 将会作为第下一个模 拟阶段的初始值 来代入计算， 以此建立 三维稳定流单井注抽试验数值模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115016029 A 3