高承壓含水層水文地質參數局部和全局靈敏度分析

楊磊 河北省地礦局第三地質大隊

高承壓含水層水文地質參數局部和全局靈敏度分析

楊磊 河北省地礦局第三地質大隊

隨著科學技術的不創新和完善，采取有效的方案對高承壓含水層水文地質參數局部和全部靈敏度進行分析尤為重要，技術人員要明確高承壓含水層水文地質參數的基本特點，采用三維地下水模擬，對局部和全局靈敏度進行高承壓含水層滲透系數、水頭邊界、彈性給水研究。結果表明，水頭邊界對地下水局部以及全局的變化最為顯著，而其它的參數值影響程度相對較小，彈性給水度在影響地下水動態的響應時間也較為明顯，另外參數的全局靈敏度大于其他局部的總和，說明模型總靈敏度偏大。

高承壓 部分靈敏度 全局靈敏度 彈性給水度 滲透系數

一、承壓含水層的基本特征

承壓水和自流水是同一種含水層，重力水是高承壓水層水文地質之間的隔水層。由于兩個隔水層之間有一定壓力限制承壓水，尤其是地下水含水層透水性越好，高程壓力大，人工作業后能自流到地表。因為隔水層的作用，高承壓含水層不受溫度的影響，動態較穩定，不容易被外界污染。

二、常用的水文地質試驗方法

不同的研究領域會導致高承壓水層靈敏度內容有所偏差。技術人員要根據地下水數據信息制定相關的水文地質試驗展開分析研究。水文地質參數和靈敏度分析是模型參數識別中的重要組成部分，對于深入認識研究區的水文地質條件,驗證及改進地下水數值模型具有重要作用，技術人員要加大模型靈敏度的分析力度，將水文地質理論要點與實際情況相互結合，使得獲取的信息數據更加真實準確，有助于幫助決策者的做出合理的結果，使與地下水有關的決策失誤降到最低.靈敏度分析的主要作用包括

（一）完善和提高地下水數值設備。由于人類對高承壓含水層水文地質認識存在局限性、可參考的相關歷史資料有限、地下水內部結構較為復雜，地下水數值模型中參數也存在不確定性的因素其中還包括滲透系數、彈性給水度等。技術人員要將參數對地下水數值模型的反應程度進行合理排序，對模型影響程度較大的參數也就會立刻找出來，能夠有效改進和完善地下水數值模型，技術人員要做好監測與驗收工作。

（二）參數識別。靈敏度分析不僅可以確定參數不確定性對地下水數值模型產生的影響,還能判斷因參數變化造成的模型結果的變化趨勢.這樣在參數識別時,可重點考慮對結果影響較大的參數,在很大程度上減少了模型參數識別的工作量,極大限度提高了地下水數值的效率。

（三）減小地下水系統模擬數值的偏差。根據地下水數值模型參數的不確定性程度可以決定靈敏度的精準率。

三、局部靈敏度分析方法

局部靈敏度分析用于檢驗單個參數的變化對地下水數值模擬結果的影響,分析時候只要改變一個待分析參數的值作為變量，其他參數不要變動作為定值。因此局部靈敏度又可以成為參數固定法，它的特點表現為每次都針對一個參數作為定值，變量根據定值的變化而變化，分析地下水數值模擬結果在該參數發生變化時的變化。還有一種稱之為因子變化法,變化法則體現在待分析的參數增加或減少一個幅度，兩者之間可以通過相互轉化來分析局部的靈敏度。

四、全局靈敏度分析方法

全局靈敏度分析與局部靈敏度分析的區別有兩點，全局靈敏度在計算過程中考慮了參數的不同取值對參數靈敏度計算的影響,使結果更真實可靠。全局靈敏度分析可以計算參數間共同作用對地下水數值模型產生的影響及地下水數值模型的總靈敏度,為模型的參數識別提供更豐富、更全面的信息。目前國內對地下水數值模型的參數靈敏度分析,大都采用局部靈敏度分析方法.為了進一步研究全局靈敏度分析方法的規模，成果在不斷完善和提高。但是由于高承壓含水層全局靈敏度分析法操作存在不同程度的困難，會直接影響到地下水數值模擬中的研究成果，檢測形式回歸法則是整個環節的主要分析手段。模型的總靈敏度較小,結果比較穩定,該數值試驗模擬能夠有效解決地下水存在到突出問題，當前數值模擬中使用的靈敏度分析方法缺乏針對性，主要以局部靈敏度分析為主,忽略了全局靈敏度分析的重要性，比如用參數檢測表的靈敏度檢驗擴展法。由于受到資料的限制,本文未進行探討。地下水流向流速的測定，目前最常用的方法主要有三點法測定和人工放射性同位素單井法測定。應驗算抗承壓水的穩定性驗算，當驗算結果不能有效低承壓水位時,主要存在如下原因：①承壓含水層具備密度大，透水性好、水量充沛、補給速度快的特點，水位大降深是十分艱巨的。②抽取的地下水為古海水，屬咸水，不能隨意排放，以防止對環境的咸化破壞。③附近大量的建筑物樁基礎均采用河道的砂土、圓礫和卵石層作持力層，抽取地下水一方面降低了含水層的承壓項托壓力，同時也將隨水帶走含水層中的大量泥砂，對建（構）筑基礎的穩定性造成不良影響。通過實際探究分析表明靈敏度分析法確定水文地質參數的方法具有一定多應用價值，這種方法與配線法和直線法相比具有操作簡單、精確度較高的優勢特征，不容易受到人為因素的影響，利用計算機系統就能夠造成整個求解過程。為了提高和完善高承壓水層的不同類型的滲透程度以及靈敏度系數計算標準來求解，進一步解決了目前只能在前者理論和假設條件來確定高承壓含水層水文地質參數問題。

五、結語

隨著高承壓含水層地下空間的開發，有越來越多涉及承壓含水層的工程也在增多，比如地下隧道工程，地鐵工程等。因此技術人員要明確不同工程的基本特性，對水文地質結構進行分析研究，還要更加重視高承壓含水層水文地質參數局部和整體的靈敏度，以及針對地下水的儲存條件，含水層的運作關系，承壓含水層的滲透系數和給水程度進行提高和完善。

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