Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modele matematyczne podwójnej przewodności hydraulicznej i ich zastosowanie do interpretacji testów piezometrycznych na obszarze KWB Bełchatów

Wolny F., Jamróz M., Gasiński J., Marciniak M., Kaczmarek M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2018

|

nr 471, Hydrogeologia, z. 15

193--199

PL

Testy identyfikacyjne typu slug test lub Paramex realizowane w piezometrach generują oscylacyjną lub wykładniczą reakcję zwierciadła wody. Zgodnie z założeniami teoretycznymi w ośrodku jednorodnym ruch zwierciadła wody ma w większości przypadków charakter wykładniczy. Jednak podczas badań terenowych rejestrowano także dwuwykładniczy charakter ruchu zwierciadła wody, co może świadczyć o podwójnej przewodności hydraulicznej T utworów, w których zafiltrowano badany piezometr. W artykule zaproponowano dwa modele matematyczne podwójnej przewodności, które wykorzystano do identyfikacji parametrów hydrogeologicznych niejednorodnych utworów wodonośnych. Przedstawiono podstawy teoretyczne, algorytmy interpretacyjne oraz przykłady identyfikacji podwójnej przewodności hydraulicznej. Estymacje przewodności wykonano z wykorzystaniem programu Paramex 4 oraz środowiska obliczeniowego MATLAB. Zaprezentowano wyniki estymacji przewodności hydraulicznej dla wybranych piezometrów zafiltrowanych w utworach niejednorodnych na terenie Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów. Przeanalizowano także ograniczenia proponowanych algorytmów interpretacyjnych.

EN

Piezometric tests such as the slug test or PARAMEX test usually result in observing damped oscillations or exponential movement of the water level. However, during some tests, a bi-exponential response of the water table has been recorded. Bi-exponential movement may indicate the presence of a dual-permeability medium around the piezometer screen. Such medium is composed of two subdomains, each characterized by different hydraulic properties (including transmissivity, T). The paper aims to present two mathematical models – the piecewise exponential model and the bi-exponential model – which were applied in order to interpret the results of slug test conducted in heterogeneous sediments of the Bełchatów Lignite Mine. Theoretical background, interpretation algorithms and examples of dual transmissivity estimation for several chosen piezometers are presented. All necessary calculations were performed using Paramex 4 and MATLAB software. Furthermore, the limitations of the interpretation algorithms are discussed.

2

Laboratoryjna metoda identyfikacji podwójnej przepuszczalności hydraulicznej na podstawie testu PARAMEX

Wolny F., Kaczmarek M., Marciniak M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 451 Hydrogeologia z. 13

235--245

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.

3

Model fizyczny i matematyczny ośrodka wodonośnego o podwójnej przepuszczalności

Marciniak M., Kaczmarek M., Wolny F.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 442 Hydrogeologia z. 11

129--136

PL

W artykule przedstawiono fizyczny i matematyczny model ośrodka wodonośnego, charakteryzującego się niejednorodnym systemem wolnych przestrzeni. Na modelu fizycznym, za pomocą specjalnie skonstruowanej aparatury, analizowano tempo przepływu wody przez utwory piaszczyste o zróżnicowanej przewodności hydraulicznej. Eksperymenty realizowano metodą PARAMEX, która bazuje na wymuszeniu zmiany zwierciadła wody w obrębie utworów wodonośnych i rejestracji powrotu tego zwierciadła do położenia początkowego. Tempo powrotu zwierciadła wody, przedstawione za pomocą krzywych wzniosu, świadczy o właściwościach filtracyjnych badanych utworów. Analizy przeprowadzono dla dwóch rodzajów piasków o różnych wartościach współczynnika filtracji. Wykonano eksperymenty dwu- oraz trójkolumnowe. W eksperymentach dwukolumnowych rejestrowano krzywe wzniosu dla dwóch rozpatrywanych próbek piasku z osobna. W eksperymentach trójkolumnowych rejestrowano krzywą wzniosu odzwierciedlającą właściwości filtracyjne ośrodka o podwójnej przewodności hydraulicznej. Równolegle opracowano model matematyczny z wykorzystaniem środowiska obliczeniowego MATLAB i przeprowadzono obliczenia teoretyczne krzywych wzniosu zwierciadła wody. Krzywe wzniosu zarejestrowane w aparaturze pomiarowej oraz krzywe obliczone teoretycznie na podstawie modelu matematycznego zestawiono na wykresach. Należy uznać, że uzyskano dobrą zgodność między wynikami eksperymentów a obliczeniami teoretycznymi. Otwiera to możliwość opracowania algorytmów interpretacyjnych do oznaczania parametrów podwójnej przepuszczalności hydraulicznej na podstawie badania współczynnika filtracji metodą PARAMEX w piezometrach.

EN

This article presents a physical and mathematical model of a groundwater medium characterized by heterogeneous systems of void space. The rate of water flowing through two sand samples of different hydraulic conductivity was analyzed with a specially designed apparatus (serving for the physical model). These analyses were conducted with the use of the PARAMEX method, which relies on creating water level fluctuations within a water-bearing medium and the registration of the water level’s return to the initial position. The rate at which the water returns to the initial level, presented using a rate-of-rise curve, indicates the filtration parameters of the analyzed samples. Double- and triple-columned experiments were registered. Double-columned experiments were conducted to register the rate-of-rise curve of the two sand samples separately. Triple-columned experiments were used to re-enact the filtration properties of a dual-permeability medium. Simultaneously, a mathematical model was created. Theoretical rate-of-rise curves were generated using the MATLAB numerical computing environment. Both: experimentally registered and theoretical curves are presented in this article. A good convergence between these two types of curves has been obtained. This creates an opportunity to define interpretation algorithms for dual-permeability parameters based on the PARAMEX method.