AQTESOLV 软件：上升头微水试验教程

本教程演示如何使用 AQTESOLV 对承压含水层中的上升头微水试验（slug test）数据进行解释分析。

 

学习目标：

 

• 准备概念模型

• 检查现场数据

• 将数据输入 AQTESOLV

• 执行诊断分析

• 匹配求解方法并估算水力传导系数

本示例的一般步骤同样适用于下降头微水试验的分析。

 

概念模型准备

 

本次上升头微水试验于 2013 年在美国新泽西州联合县 MW‑1D 井中进行。该井于 2004 年采用泥浆旋转钻进方式施工，孔径 6 英寸，井管与滤管均为 2 英寸 Schedule 40 PVC 材质，井段揭露的承压含水层由松散更新世冰碛物组成，下伏三叠纪页岩基岩。新泽西州环境保护部存档的监测井记录中包含该井的地质柱状图与施工细节。

 

表 1. MW‑1D 井地质柱状图

深度（地表以下，英尺）	描述
0～1	表土层
1～20	含卵石的砂质粉土
20～50	砂质粘土、粉土与大卵石互层
50～69	小砾石、大砾石与破碎岩层
69	基岩

MW‑1D 井在基岩上方的粗粒冰碛物中成井，滤管位于地表以下 59～69 英尺。井内填充 #2 砾石滤料，深度为 57～69 英尺。

 

表 2. MW‑1D 井施工参数

参数	数值
钻孔半径	0.25 ft
井管半径rc	0.083 ft
井半径 rw	0.083 ft
含水层顶板深度	50 ft
含水层顶板到滤管顶部的距离 d	9 ft
滤管长度 L	10 ft
含水层厚度 b	19 ft
静水位埋深	~28 ft

控制井中静水柱近似高度为总井深减去静水位埋深，即 69 ft − 28 ft = 41 ft。

试验采用一根实心金属杆（slug）作为激发源，直径 1.5 英寸，长度 31 英寸。

 

预期初始水位位移量按下式计算：

其中 H0∗​ 为预期初始位移（ft），Ls​ 为杆长（ft），rs​ 为杆半径（ft），rc​ 为井管半径（ft）。本例中 H0∗​=1.45 ft。

试验期间，使用 In‑Situ Level TROLL 700 数据记录仪以 1 秒间隔记录水位。对于高渗透性含水层，建议尽可能提高每秒记录次数，以确保捕捉到井内快速响应。试验完成后，通过 Win‑Situ 软件将数据从记录仪下载到计算机，该软件支持导出为 .csv 和 .txt 格式，便于查看与处理。下一步将使用 Excel 检查原始现场数据。

 

现场数据检查

 

在将数据导入 AQTESOLV 前，建议先对记录仪原始数据进行快速检查。

1. 用 Excel 打开本次试验导出的 .csv 文件。

2. 跳过文件顶部的标题信息，查看按五列排列的传感器读数。

3. 标记为 "Elapsed Time" 的列包含记录仪启动后的经过时间（秒）。

4. 相邻列 "Depth To Water" 包含以井口参考点测量的水位埋深（英尺）。

5. 这两列即为将要导入 AQTESOLV 的数据。

 

在 Excel 中绘制散点图以直观查看数据。

 

从图中可获取以下信息：

 

• 试验开始前，记录仪记录了若干静态水位埋深值，约为 29.03 ft。

• 试验启动后的初次有效读数出现在 11 秒，此时位移为 31.546 − 29.03 = 2.516 ft，远大于预期初始位移，解释为突然移除实心杆产生的噪声成分。

• 到 12 秒时，启动噪声已基本消散。13 秒时井内位移为 30.539 − 29.03 = 1.509 ft，与预期初始位移基本一致。

• 试验结束时，控制井水位有效恢复到试验前静水位。

 

下一步，我们将假设试验从 13 秒开始，初始位移 H0​=1.509 ft，将数据输入 AQTESOLV。

对于以传感器处水深（即传感器上方水柱高度）记录的 transducer 读数，编辑基本类似，但需从试验前测量值确定静态传感器水深，而非静水位埋深。

 

数据输入

通过创建新的 AQTESOLV 数据集开始微水试验数据解释。本例使用 Slug Test Wizard 辅助输入。

1.启动 AQTESOLV（v4.0 及以上），选择 File > New，选择 Slug Test Wizard，点击 OK。

 

2.向导将提示输入所需数据，点击 Next 开始。

 

3.单位设置：长度选 ft，时间选 sec，水力传导系数选 ft/day，点击 Next。

 

4.项目信息：位置输入 Union County, NJ，井名输入 MW-1D，标题输入 Rising Head Test，点击 Next。

 

5.一般试验井数据：初始位移输入 1.509，静水柱高度输入 41，井名 MW-1D，坐标 X=0，Y=0，点击 Next。

 

6.含水层数据：含水层厚度输入 19，假设各向同性，各向异性比输入 1，点击 Next。

 

7.结构数据：滤管顶部深度输入 9，滤管长度输入 10，传感器深度（若测量水面位置）输入 0，点击 Next。

 

8.半径数据：井管半径 0.083，井半径 0.083，表皮半径（若无表皮效应）0.083，点击 Next。

 

9.校正：本例无需校正（有效井管半径校正仅适用于滤管位于潜水含水层的情况），点击 Next。

 

10.观测数据：点击 Import 启动导入向导，从 .csv 文件导入数据。

 

• 步骤 1：点击 Browse 选择文件 MW-1D_Rising_Head.csv，点击 Next。

 

 

• 步骤 2：选择数据列，经过时间列选 2，水位（位移）列选 3，点击 Next。

 

 

• 步骤 3：转换数据，勾选将所有经过时间减去 13 秒，勾选将所有位移减去 29.03 ft，点击 Finish。

 

 

• 导入完成后点击 OK。

 

11.点击 Next 完成向导，再点击 Finish。

 

完成向导后，AQTESOLV 自动显示错误日志，若发现错误可通过 Edit 菜单修正。建议立即保存：选择 File > Save As，文件夹自选，文件名为 MW-1D-RH，保存为 .aqt 文件。

 

诊断与求解

 

1. 查看数据图：选择 View > Displacement-Time 绘制位移‑时间曲线。

2. 选择求解方法：选择 Match > Solution，从列表中选择适用于承压含水层上升头微水试验的模型（如 Bouwer‑Rice 或 Cooper‑Bredehoeft‑Papadopulos），点击 OK。

3. 自动参数估计：选择 Match > Automatic，点击 Estimate 估算水力传导系数等参数。估计完成后关闭摘要窗口。

4. 手动匹配（可选）：选择 Match > Visual 进行手动曲线拟合，拖动标准曲线到更好匹配位置。

5. 查看结果：软件输出估算的水力传导系数 K 及其他参数值，并可生成报告。

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