[发明专利]避免抽水实验中水位数据噪音给反演计算带来误差的方法

权利要求书

1.避免抽水实验中水位数据噪音给反演计算带来误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于叠加原理，将抽水稳定后的降深S_rec视为抽水和水位恢复的叠加，同时，将水位恢复视为反向抽水，抽水和反向抽水的降深分别为S_pump1和S_pump2，即S_rec＝S_pump1+S_pump2；

S2、基于一维、均质和各向同性的含水层中的地下水流的控制方程，表述关于降深S_pump的方程，并以S_pump的一阶导数表述水力衰减，二阶导数表述最大水力衰减，同时，获得最大值及最大值条件；

S3、通过比较分别当抽水达到稳定或者近似稳定状态、达到准稳定状态时的降深S_rec的取值，获得水位恢复阶段和抽水阶段的降深S_rec的衰减具有相关的一致性；

S4、基于上述的一致性，用水位恢复阶段的降深数据来代替实际抽水阶段的降深数据进行反演，以避免抽水实验中的水位数据噪音给反演计算带来误差；

步骤S3中，稳定或者近似稳定状态，指在所有的观测井中随时间的进行降深的变化为零或者趋近于零；

因此，当抽水达到稳定或者近似稳定时，S_pump1(r，t)的一阶导数为0，则：

S_rec为降深，t’为停止抽水后的时间，Q为抽水率，K为渗透系数，S_S为储水率，r为任意点距离抽水井中心轴的水平距离，D为水力扩散系数，t为抽水开始后的时间；

当t'＝t时，

式中，S_pump为抽水期间的降深；

因此，当时，一阶导数的最小值与相等，都等于

步骤S3中，由于边界的影响，在实际抽水过程中很难达到稳定状态，要达到稳定状态需要大量充足的时间，相比，抽水状态达到某一规定程度时具有定量属性的准稳定状态更容易建立；

降深S_rec(r，t’)的一阶导数如下：

t_p为停止抽水时的时间；

于准稳定状态下，即的相对变化小于1％的情况下，

等于常数

则，S_rec(r，t’)的二阶导数如下：

在时，达到最小值与抽水阶段的走时相同；

的值计算如下：

方程表明，水位恢复阶段的衰减与抽水阶段不完全相等，利用水位恢复阶段的衰减时，应增加近似常数

2.根据权利要求1所述的避免抽水实验中水位数据噪音给反演计算带来误差的方法，其特征在于，步骤S2中表述关于降深S_pump的方程，步骤如下：

A1、基于一维、均质和各向同性的含水层中的地下水流的控制方程，如下所示：

式1中，K为渗透系数，S_S为储水率，H为水头，r为任意点距离抽水井中心轴的水平距离，r_p为P点距离抽水井中心轴的水平距离，Q(r_p，t)为r_p初始单位体积内的抽水率，t为抽水开始后的时间；

A2、将方程式1，描述关于降深的方程：

式2中，s＝H-H₀为降深，H₀为初始水头；

其中，表示了抽水前的流场散度，当初始水头散度稳定或者准稳定时，其值为零，则，方程式2写为：

式3中，为水力扩散系数；

当抽水率Q为常数，初始降深为零，并且区域无限大时，方程的解为：

式中，S_pump是抽水期间的降深，t为抽水开始后的时间。

3.根据权利要求2所述的避免抽水实验中水位数据噪音给反演计算带来误差的方法，其特征在于，步骤S2中，以S_pump的一阶导数表述水力衰减，二阶导数表述最大水力衰减，则：

且，的最大值在为零时得出，为了满足这个条件，令此外，的最大值为：

4.根据权利要求3所述的避免抽水实验中水位数据噪音给反演计算带来误差的方法，其特征在于，步骤S1中，基于叠加原理，将降深S_rec视为抽水和反向抽水的叠加，即

式8中，S_pump1是当抽水率为常数Q时的降深，S_pump2是虚拟的反向抽水中当抽水率为常数-Q时的降深；t_p为停止抽水时的时间，t’为停止抽水后的时间，即，t＝t_p+t’。