海岸帶含水層咸淡水界面隨潮汐波動(dòng)的數(shù)值模擬

在分析、研究了濱海地帶含水層和不透水層的水文地質(zhì)特性及含水層內(nèi)的咸淡水滲流運(yùn)動(dòng)特征的基礎(chǔ)上,運(yùn)用數(shù)學(xué)推理的手法,建立了一種較為簡(jiǎn)單適用的模擬海岸帶含水層咸淡水界面和天然地下水面變動(dòng)規(guī)律的二維數(shù)學(xué)模型,通過(guò)該模型的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比較,證明該模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著非常好的擬合度,即該模型能較客觀地揭示海水入侵引起的咸淡水界面的變化規(guī)律.其后,運(yùn)用該模型系統(tǒng)的探討了含水層以下為非平坦的不透水層的濱海地帶天然地下水面、咸淡水界面伴隨著潮汐的波動(dòng)而變化的規(guī)律.即伴隨著潮汐的波動(dòng),一方面天然地下水面和咸淡水界面與潮汐具有相似的振動(dòng)波形,波動(dòng)的幅度隨離海岸距離的增加而減小.在海岸附近咸淡水界面的振幅大于天然地下水面的振幅,而在離開(kāi)海岸一定距離后天然地下水面的振幅超過(guò)咸淡水界面的振幅.總體上天然地下水面的振幅呈負(fù)指數(shù)衰減,而咸淡水界面的振幅幾乎呈直線衰減(其衰減直線的傾角在135～150 °之間變動(dòng)),且潮汐波動(dòng)對(duì)天然地下水面影響的范圍遠(yuǎn)大于其對(duì)咸淡水界面的影響;另一方面天然地下水面和咸淡水界面波動(dòng)的振幅及它們之間的相位差的大小還與天然地下水面的水力坡度、含水層的滲透系數(shù)、有效孔隙率、不透水層形狀及其變動(dòng)的幅度有關(guān),但它們之間的相位差的大小與潮汐波動(dòng)的幅度無(wú)關(guān),其振幅與潮汐的振幅成比例增減.當(dāng)不透水層的形狀一定時(shí),不論天然地下水面的水力坡度、含水層的滲透系數(shù)、有效孔隙率及潮汐波動(dòng)的幅度怎么變動(dòng),天然地下水面、咸淡水界面振動(dòng)的相位差的變化趨勢(shì)及其峰值出現(xiàn)的位置幾乎不變,即不透水層的形狀決定著天然地下水面、咸淡水界面振動(dòng)的相位差的變化趨勢(shì),而其大小與含水層的水文地質(zhì)參數(shù)(水力坡度、滲透系數(shù)及有效孔隙率)密切相關(guān).此外,當(dāng)天然地下水面和咸淡水界面的振動(dòng)存在相位和振幅的較大差異時(shí),可以斷定含水層以下存在非平坦的不透水層,且這種差異越大,不透水層凸凹不平的程度越高.

作 者： 唐心強(qiáng) 王虹 左風(fēng)華 大年邦雄 TANG Xin-qiang WANG Hong ZUO Feng-hua OHTOSHI Kunio   作者單位： 唐心強(qiáng),王虹,TANG Xin-qiang,WANG Hong(泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,山東泰安,271016)

左風(fēng)華,ZUO Feng-hua(泰山醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院,山東泰安,271016)

大年邦雄,OHTOSHI Kunio(高知大學(xué)農(nóng)學(xué)部,日本高知,783-8502) 

刊 名： 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)  ISTIC PKU 英文刊名： JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT  年，卷(期)： 2007 7(4)  分類號(hào)： P641.2 P731.23  關(guān)鍵詞： 水文學(xué)及水資源   地下水   潮汐   海水入侵   數(shù)學(xué)模型  

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