胶州湾某砂质潮滩含水层系统地下水流盐分运移数值模拟研究

论文摘要

潮间带是海岸地区水动力条件最活跃、海水地下水交换最频繁的区域,对海岸带地区的生态环境及物质循环起着关键性作用。因此探究潮汐作用下海滩含水层地下水动态,阐明地下水水流及盐分的流动运移规律,并对通过海陆交界面流入流出的海水与地下水交换量进行系统量化研究非常重要。本论文的研究区位于胶州湾西南岸,是一个典型的砂质潮滩,在垂直于海岸线的、长约1000m的潮间带海滩上布置了六口对井,即在每个观测井地表以下一定深度垂向安装两个间距52.5cm的自动观测仪,每隔一小时自动记录一次该点地下水的温度、水压和电导率,一共记录了437个小时的地下水信息。根据野外观测数据及广义达西定律计算,靠内陆方向的W1、W2、W3三口井中,观测期间下井水头明显高于上井水头,表层排泄主要集中在W1-W3的砂质区域,W4、W5、W6三口井所在的泥质区域流入流出很小。总的海陆界面海水-地下水交换主要以排泄为主,流入量很小,单位长度海岸线上海底地下水排泄（41.81 m2/d）为海水流入海滩水量（0.40 m2/d）的100多倍。对长达3千多米、总厚度约为25m的砂质海滩剖面含水层地下水动态和盐分运移进行了数值模拟研究,剖面为具有两层弱透水层的多层含水系统,且沉积层向海倾斜,坡度约为3‰,与海滩面基本平行,对模型中各层渗透系数和渗出面进行了敏感性分析。主要结论如下:在海滩地形的波折点处交换速率达到峰值,排泄速率高达0.035m/d,海陆界面的排泄速率远大于入渗速率,且排泄主要集中在W1-W3砂质海滩,与广义达西定律结果一致;盐度的模拟结果并未出现典型的在潮汐作用下的上下盐晕,而是在较大的内陆水力梯度作用下,淡水不断向海驱离盐分,实际海滩的盐度分布是多种因素综合的结果;由敏感性分析可知,模拟水头对表层的垂向渗透系数及底部粗砂砾砂层的渗透系数非常敏感,对表层水平渗透系数、弱透水层及中粗砂层渗透系数不敏感,渗出面对模拟结果的影响非常大,在模拟实际潮差很大的海滩时,渗出面的作用是不可忽略的。另外,由于海滩地表（包括渗出面）所发生水去盐留的蒸发过程的复杂性,本文尚未对此进行数值模拟研究。因此以后的进一步研究目标是,探究考虑地表水去盐留的蒸发过程情况下的拟稳态数值解。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 潮间带地下水动态数值模拟
•     1.2.2 海底地下水排泄
•   1.3 研究内容和研究思路
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究思路
•     1.3.3 技术路线
• 第2章 研究区概况
•   2.1 自然地理概况
•   2.2 区域地质特征
•     2.2.1 胶州湾构造成因
•     2.2.2 胶州湾沉积体系
•     2.2.3 胶州湾海岸带环境变化
•   2.3 研究区场地概况
• 第3章 场地研究方法介绍
•   3.1 潮间带地下水监测系统的建立
•     3.1.1 野外工作仪器与方法
•     3.1.2 野外数据的处理与校正
•   3.2 观测数据结果展示与分析
•     3.2.1 水头
•     3.2.2 盐度
• 第4章 数值模拟研究
•   4.1 数值模拟方法
•     4.1.1 MARUN数值模型
•     4.1.2 控制方程
•   4.2 模型实施过程
•     4.2.1 研究区剖面地层概化
•     4.2.2 网格剖分与边界条件
•     4.2.3 模型参数设置
•   4.3 模拟结果分析
•     4.3.1 水头
•     4.3.2 盐度
•     4.3.3 地下水流速分布
•   4.4 海水-地下水交换速率
• 第5章 敏感性分析
•   5.1 渗透系数
•     5.1.1 表层沉积物渗透系数
•     5.1.2 含水层及弱透水层渗透系数
•   5.2 海滩渗出面
• 第6章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 潘晓园

导师: 李海龙

关键词: 砂质潮滩,数值模拟,渗透系数,渗出面,地下水盐分运移

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学,地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P641;P731.2

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001299

总页数: 77

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