Laboratoryjna metoda identyfikacji podwójnej przepuszczalności hydraulicznej na podstawie testu PARAMEX

• Autorzy: Wolny F. , Kaczmarek M. , Marciniak M.

Warianty tytułu

EN

Laboratory method for determining the parameters of a dual permeability geological formation based on a PARAMEX test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas badań terenowych, w trakcie wykonywania testu PARAMEX, odnotowano przypadki odstępstwa krzywych ruchu zwierciadła wody od wykładniczego charakteru. Zaobserwowany przypadek ruchu zwierciadła wody określono jako dwuwykładniczy i postawiono hipotezę, że za dwuwykładniczy charakter ruchu zwierciadła wody może odpowiadać podwójna przepuszczalność hydrauliczna zafiltrowanych utworów. W referacie przeanalizowano możliwości identyfikacji parametrów podwójnej przepuszczalności hydraulicznej utworów wodonośnych na podstawie testu PARAMEX. Zaprojektowano i uruchomiono model laboratoryjny, składający się z trzech pionowych kolumn połączonych poziomą rurą. Model ten, ze względu na kształt i układ połączeń kolumn, nazwano W-rurką. Po zamknięciu jednego z zaworów odcinających, kolumna zewnętrzna i środkowa tworzyły U-rurkę, w której można było oznaczyć współczynnik filtracji jednej próbki gruntu metodą stałogradientową. Opracowano model matematyczny ruchu zwierciadła wody do laboratoryjnej symulacji testu PARAMEX. Model wyprowadzono z równań zachowania masy i rozwiązano metodami optymalizacyjnymi w środowisku obliczeniowym MATLAB. Wykorzystując model matematyczny rozwiązano zagadnienie odwrotne, poprzez wyznaczenie obu wartości współczynników filtracji na podstawie zarejestrowanej doświadczalnie dwuwykładniczej krzywej ruchu zwierciadła wody w kolumnie środkowej. Uzyskane wartości współczynników filtracji porównano ze współczynnikami uzyskanymi metodą stałogradientową. Przeprowadzone eksperymenty i obliczenia pozwoliły pozytywie ocenić przydatność modelu matematycznego do identyfikacji parametrów podwójnej przepuszczalności hydraulicznej na podstawie testu PARAMEX.

EN

During some PARAMEX field tests an unusual rate-of-rise curve was observed. This curve clearly differed from the exponential curve normally registered during such tests. The atypical curve indicates a faster than usual water level rise during the first stage of the test and a slower rise during the last stage. This type of rise is bi-exponential. Based on the documentation of the analysed piezometers, it should be assumed that this type of water level movement is caused by the dual-permeability of the geological formations surrounding the screened zone. In this paper, the possibility to identify the parameters of such formations using a PARAMEX test is analysed. A model capable of simulating PARAMEX tests in a dual-permeability formation was constructed. Because of the model’s shape, the conducted tests were called “W-tube” tests. Water valves at the bottom of the outward columns allowed cutting water flow and therefore registering “U-tube” tests. During these tests, the hydraulic conductivity of a single groundwater formation sample was determined using constant head permeability measurements. A mathematical model of water flow during the laboratory simulation of the PARAMEX test was created. This model allowed interpreting the results laboratory tests: a pair of hydraulic conductivity values was calculated based on the experimentally registered bi-exponential curve. The obtained values of hydraulic conductivity were compared to the values determined during the constant head permeability tests. The mathematical model proved to be adequate for identifying the parameters of dual-permeability based on a PARAMEX test.

Słowa kluczowe

PL

podwójna porowatość; podwójna przepuszczalność hydrauliczna; identyfikacja parametrów; metoda PARAMEX; metody optymalizacyjne

EN

dual porosity; dual permeability; PARAMEX; determining hydrogeological parameters; optimization methods

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 451 Hydrogeologia z. 13
• Strony: 235--245
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wolny F.

• Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geografii Fizycznej i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego, ul. Dzięgielowa 27, 61-680 Poznań

autor

Kaczmarek M.

• Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, Instytut Mechaniki Środowiska i Informatyki Stosowanej, ul. Kopernika 1, 85-074 Bydgoszcz

autor

Marciniak M.

• Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geografii Fizycznej i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego, ul. Dzięgielowa 27, 61-680 Poznań

Bibliografia

• [1] KACZMAREK M., 2009 — Role of inertia in falling head permeability test. Internat. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 33, 18: 1963-1970.
• [2] MARCINIAK M., 1999 — Identyfikacja parametrów hydrogeologicznych na podstawie skokowej zmiany potencjału hydraulicznego. Metoda PARAMEX. Wyd. Nauk. UAM, Poznań.
• [3] MARCINIAK M., 2002 — Metoda oceny stanu technicznego piezometrów na potrzeby monitoringu wód podziemnych. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań.
• [4] MARCINIAK M., 2003 — Uniwersalny permeametr kolumnowy UPK-2003. Instrukcja obsługi. Arch. UAM, Poznań.
• [5] MARCINIAK M., CHUDZIAK Ł., WOLNY F., 2010 — O zasięgu oddziaływania eksperymentu identyfikacyjnego metodą PARAMEX. W: Zasoby, zagrożenia i ochrona wód podziemnych (red. R. Graf, M. Marciniak): 97-107. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań.
• [6] MARCINIAK M., KACZMAREK M., WOLNY F., 2010 — Model fizyczny i matematyczny ośrodka wodonośnego o podwójnej przepuszczalności. Biul. Państw. Inst. Geol., 442: 129-136.
• [7] POLSKA NORMA PN-86/B-02480 – Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów. Polski Komitet Normalizacji Miar i Jakości.