海岸帶含水層咸淡水界面隨潮汐波動的數值模擬

在分析、研究了濱海地帶含水層和不透水層的水文地質特性及含水層內的咸淡水滲流運動特征的基礎上,運用數學推理的手法,建立了一種較為簡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規律的二維數學模型,通過該模型的計算值與實驗值的比較,證明該模型的計算結果與實驗結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律.其后,運用該模型系統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而變化的規律.即伴隨著潮汐的波動,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波形,波動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,而在離開海岸一定距離后天然地下水面的振幅超過咸淡水界面的振幅.總體上天然地下水面的振幅呈負指數衰減,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),且潮汐波動對天然地下水面影響的范圍遠大于其對咸淡水界面的影響;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、有效孔隙率、不透水層形狀及其變動的幅度有關,但它們之間的相位差的大小與潮汐波動的幅度無關,其振幅與潮汐的振幅成比例增減.當不透水層的形狀一定時,不論天然地下水面的水力坡度、含水層的滲透系數、有效孔隙率及潮汐波動的幅度怎么變動,天然地下水面、咸淡水界面振動的相位差的變化趨勢及其峰值出現的位置幾乎不變,即不透水層的形狀決定著天然地下水面、咸淡水界面振動的相位差的變化趨勢,而其大小與含水層的水文地質參數(水力坡度、滲透系數及有效孔隙率)密切相關.此外,當天然地下水面和咸淡水界面的振動存在相位和振幅的較大差異時,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 王虹 左風華 大年邦雄 TANG Xin-qiang WANG Hong ZUO Feng-hua OHTOSHI Kunio   作者單位： 唐心強,王虹,TANG Xin-qiang,WANG Hong(泰山醫學院化學與化學工程學院,山東泰安,271016)

左風華,ZUO Feng-hua(泰山醫學院信息工程學院,山東泰安,271016)

大年邦雄,OHTOSHI Kunio(高知大學農學部,日本高知,783-8502) 

刊 名： 安全與環境學報  ISTIC PKU 英文刊名： JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT  年，卷(期)： 2007 7(4)  分類號： P641.2 P731.23  關鍵詞： 水文學及水資源   地下水   潮汐   海水入侵   數學模型  

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