An analytical study on groundwater flow in drainage basins with horizontal wells
An analytical study on groundwater flow in drainage basins with horizontal wells
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水平井流域地下水流分析研究
DOI：
10.1007/s10040-014-1146-9
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发表时间：
2014-06
影响因子：
2.8
通讯作者：
Li, Hailong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang, Xiao-Wei;Wan, Li;Wang, Xu-Sheng;Li, Hailong
Analytical studies on release/capture zones are often limited to a uniform background groundwater flow. In fact, for basin-scale problems, the undulating water table would lead to the development of hierarchically nested flow systems, which are more complex than a uniform flow. Under the premise that the water table is a replica of undulating topography and hardly influenced by wells, an analytical solution of hydraulic head is derived for a two-dimensional cross section of a drainage basin with horizontal injection/pumping wells. Based on the analytical solution, distributions of hydraulic head, stagnation points and flow systems (including release/capture zones) are explored. The superposition of injection/pumping wells onto the background flow field leads to the development of new internal stagnation points and new flow systems (including release/capture zones). Generally speaking, the existence of n injection/pumping wells would result in up to n new internal stagnation points and up to 2n new flow systems (including release/capture zones). The analytical study presented, which integrates traditional well hydraulics with the theory of regional groundwater flow, is useful in understanding basin-scale groundwater flow influenced by human activities.RésuméLes calculs analytiques sur les zones d’appel ou celles impactées par les rejets sont souvent limitées à la considération d’un écoulement uniforme initial. En réalité, à l’échelle d’un bassin versant, les ondulations de la nappe entraineraient la considération de réseaux hiérarchisés de systèmes d’écoulements, ce qui est plus complexe qu’un écoulement uniforme. Dans les cas où la surface de la nappe est une réplique de celle de la topographie, peu influencée par les puits, une solution analytique de l’expression de la charge hydraulique est dérivée pour une coupe en travers d’un bassin versant comprenant des forages horizontaux d’injection ou de pompage. Les distributions de la charge hydraulique, des points de stagnation et des systèmes d’écoulements (incluant les zones d’appel et de rejet) sont explorées à partir de solutions analytiques. La superposition des puits d’injection ou de pompage au champ des écoulements initiaux conduit au développement de nouveaux points de stagnation internes et de nouveaux systèmes d’écoulements (incluant des zones d’appel et de rejet). D'une manière générale, l'existence de n puits d’injection/pompage aurait comme conséquence jusqu’à n nouveaux points de stagnation interne et jusqu’à 2n nouveaux systèmes d’écoulements (incluant les zones d’appel et de rejet). L'étude analytique présentée, qui intègre l'hydraulique traditionnelle des puits avec la théorie de l'écoulement régional des eaux souterraines, est utile dans la compréhension à l’échelle du bassin versant de l'écoulement des eaux souterraines influencé par des activités humaines.ResumenLos estudios analíticos en zonas de emisión/captura están a menudo limitados para un flujo deagua subterránea uniforme. En realidad, para problemas a escala de cuenca, la ondulación en el nivelfreático llevaría al desarrollo de sistemas de flujo jerárquicamente anidados, que son más complejoque un flujo uniforme. Bajo la premisa que el nivel freático es una réplica de la ondulación de latopografía y está apenas influenciado por pozos, se deduce una solución analítica de la cargahidráulica para una sección transversal bidimensional de una cuenca de drenaje con pozos deinyección/bombeo horizontales. Sobre la base de la solución analítica, se analizan las distribucionesde la carga hidráulica, los puntos de estancamiento y los sistemas del flujo (incluyendo zonas deemisión/captura). La superposición de pozos de inyección/bombeo en el campo de flujo conduce aldesarrollo de nuevos puntos internos de estancamiento y nuevos sistemas de flujo (incluyendo zonasde emisión/captura). En términos generales, la existencia de n pozos de inyección/bombeo resultaríaen hasta n nuevos puntos internos de estancamiento y hasta 2n nuevos sistemas de flujo (incluyendozonas de emisión/captura). El estudio analítico presentado, que integra la tradicional hidráulica depozos con la teoría del flujo regional de agua subterránea, es útil para entender el flujo de aguasubterránea a escala de cuenca influenciado por las actividades humanas.摘要前人关于地下水释放区和捕获区的解析研究总是假设背景流场是均匀流。实际上, 对于盆地尺度的地下水流问题, 潜水面的起伏会引起多级次、呈嵌套结构的水流系统的发育, 导致背景流场十分复杂。在假设潜水面随地形起伏且几乎不受水井影响这一前提下, 本文推导了各向异性盆地二维剖面上存在水平井情况下水头的解析解, 讨论了抽 (注) 水对地下水流系统和驻点分布的影响。研究发现, 抽 (注) 水井与背景流场的叠加将导致新的内部驻点和水流系统 (包括释放区和捕获区) 的发育。一般来说, n个抽 (注) 水井将会激发至多n个内部驻点和2n个水流系统。本研究将传统水井水力学与区域地下水流理论结合, 考虑人类活动对盆地地下水循环的影响, 有助于完善区域地下水流理论。ResumoEstudos analíticos de zonas de injeção/bombeamento são frequentemente limitados aosescoamentos de águas subterrâneas em regime uniforme. De facto, para problemas à escala dabacia, a superfície piezométrica ondulada leva a um problema de hierarquização de sistemas deescoamento aninhados, que são mais complexos que os escoamentos uniformes. Considerando apremissa de que a superfície freática replica a ondulação da topografia e que apenas élimitadamente influenciada por captações, uma solução analítica da altura piezométrica éderivada para uma seção bi-dimensional da bacia hidrográfica com captações horizontais deinjeção/bombeamento. Com base na solução analítica, exploram-se distribuições da alturapiezométrica, dos pontos de estagnação e dos sistemas de escoamento (incluindo as zonas deinjeção e de bombeamento). A sobreposição dos poços de injeção/bombeamento com o campoda superfície de escoamento regional leva a novos pontos internos de estagnação e a novossistemas de escoamento (incluindo as zonas de injeção/bombeamento). De uma forma geral, aexistência de n poços de injeção/bombeamento resulta em até n novos pontos de estagnação eaté 2n novos sistemas de escoamento (incluindo zonas de injeção/bombeamento). O estudoanalítico apresentado, que integra a hidráulica tradicional de poços com a teoria do escoamentosubterrâneo regional, é útil para a perceção da influência das atividades humanas sobre as águassubterrâneas à escala da bacia hidrográfica.
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影响因子：
5.4
作者：
Xiaowei Jiang;L. Wan;S. Ge;G. Cao;G. Hou;F. Hu;Xu-sheng Wang;Hailong Li;S. Liang
通讯作者：
Xiaowei Jiang;L. Wan;S. Ge;G. Cao;G. Hou;F. Hu;Xu-sheng Wang;Hailong Li;S. Liang
影响因子：
6.4
作者：
M. Fienen;Jian Luo;P. Kitanidis
通讯作者：
M. Fienen;Jian Luo;P. Kitanidis
影响因子：
7.4
作者：
E. C. Childs
通讯作者：
E. C. Childs
影响因子：
5.4
作者：
M. Bakker;O. Strack
通讯作者：
M. Bakker;O. Strack
DOI：
10.1111/j.1745-6584.1986.tb03710.x
发表时间：
1986-09
期刊：
Ground Water
影响因子：
--
作者：
I. Javandel;C. Tsang
通讯作者：
I. Javandel;C. Tsang