沖積扇含水層非均質性構建及其溶質遷移數值模擬研究

《沖積扇含水層非均質性構建及其溶質遷移數值模擬研究》是依託昆明理工大學，由覃榮高擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：沖積扇含水層非均質性構建及其溶質遷移數值模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：覃榮高
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

含水層的非均質性構建是地下水流和溶質遷移模擬的關鍵，沖積扇作為一種典型非均質含水層，其非均質性構建及模擬成為地下水溶質遷移研究熱點和難點。本研究以雲南大理隱仙溪沖積扇為研究基地，採用水文地質調查、遙感分析、隨機模擬和數學模型等研究手段，對沖積扇含水層非均質構建及其溶質遷移模擬進行深入研究。通過現場調查和遙感分析相結合，獲取含水層非均質性的統計學參數（如K的均值、方差及相關長度等），在此基礎上建立沖積扇含水層非均質性構建的數值模擬方法。在滲流及溶質遷移模擬過程中，通過改變邊界條件和初始條件以及離散格線大小，模擬不同情景和不同格線尺度下非均質含水層中滲流場及溶質遷移變化規律，揭示其遷移機理，同時建立溶質遷移升尺度關係模型；將建立的模擬方法及模型套用於雲南大理隱仙溪沖積扇非均質含水層滲流和溶質遷移模擬研究，為此類非均質含水層滲流和溶質遷移模擬提供依據，從而指導地下水污染管理及修復。

結題摘要

基岩山區沖-洪積扇平原往往是這些地區重要工農業及城市發展用地。認識這些地區沖積扇含水層非均質性特徵對開展地下水滲流及污染物遷移至關重要。本文採用現場調研及室內試驗相結合的方法對大理沖積扇含水層的非均質結構特徵進行了系統研究。首先通過現場調研獲取沖積扇含水層從扇頂到湖湘沉積區的非均質沉積結構特徵。野外調研方面主要開展了地球物理高密度電法探測，從扇頂到洱海湖相沉積區布置了大量高密度電法測線，從而獲取沖洪積扇非均質含水層從扇頂到湖相沉積區的非均質性分布規律，在此基礎上對典型基岩山區沖洪積扇群非均質含水層的空間分布特徵進行深入研究，基於高密度電法反演剖面構建了沖洪積扇非均質含水層三維模型。其次，基於大量野外調查開展室內二維物理模型試驗構建，隨後通過滲流砂箱模擬填充剖面二維沖洪積扇含水層的非均質性沉積結構特徵。基於搭建的砂箱試驗開展示蹤試驗，深入研究示蹤劑在高度非均質沖洪積扇含水層中的遷移演化特徵。結合野外調查及示蹤試驗結果，分析沖洪積扇非均質含水層對地下水滲流和污染物遷移的影響，重點分析沖洪積扇沉積結構非均質性對示蹤劑羽狀物遷移演化的影響，結果表明沖洪積扇沉積相、粒徑大小、分選性、磨圓度及不同粒徑組合形態等都控制著示蹤劑羽狀物的遷移擴散特徵。而沉積相、分選性及礫石分布及磨圓度特徵又明顯受沖洪積扇沉積環境的控制，例如地形坡度、洪積規模及礫石級配等。此外，示蹤試驗研究表明由於彌散作用的發生使得污染羽狀物沿著水流方向的反方向遷移演化及繞流等現象,主要與沉積結構非均質性密切相關，尤其是沖積扇河道部位礫石連通性區域顯著控制污染羽狀物的優先到達時間及反向對流彌散現象的發生。上述研究結果為大理地下水污染防治、修復及風險管理，以及洱海地表水與地下水相互作用機制提供重要基礎數據，同時也為此類基岩山區沖洪積扇非均質含水層地下水滲流及污染物遷移數值模擬提供重要依據。