《濱海海水入侵的水文地球化學過程及數值模擬研究》是依託中國海洋大學，由武雅潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：濱海海水入侵的水文地球化學過程及數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：武雅潔
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海水入侵過程中，海水中的化學組分與地下淡水及含水層骨架之間存在著離子交換、溶解/沉澱等化學作用，認識和了解這些水文地球化學過程，對海水入侵的預測和管理具有重要的指導意義。本課題選取青島市大沽河下游地區為典型研究區，通過野外地質調查和室內試驗分析，深入研究過渡帶地下水的水文地球化學特徵，在此基礎上建立三維非穩定流變密度滲流-彌散-反應耦合海水入侵數值模型，使其能夠描述濱海含水層海水入侵過程中的離子交換反應等化學變化對溶質運移過程的影響。利用數值反演技術對含水層參數進行識別，並輔以室內試驗手段標定離子交換等化學反應的相關參數，模擬和預測青島市大沽河下游地區濱海含水層中海水入侵的動態和發展趨勢，揭示海水入侵的機理和規律，綜合評價並提出防治海水入侵的有效措施。本研究為合理最佳化開採地下淡水資源、定量評價與防治海水入侵提供科學的理論依據。
結題摘要
海水入侵過程中，海水中的化學組分與地下淡水及含水層骨架之間存在著離子交換、溶解/沉澱等化學作用，認識和了解這些水文地球化學過程，對海水入侵的預測和管理具有重要的指導意義。根據海水入侵的機理要根本上解決海水入侵問題必須提高濱海地區的地下淡水水位。地下截滲牆是防治海水入侵較為有效的工程措施，通過切斷海水入侵通道和地下淡水排泄通道來防止海水入侵，目前已經存在很多示範工程。本課題選取青島市大沽河下游地區為典型研究區，通過野外地質調查和室內試驗分析，深入研究過渡帶地下水的水文地球化學特徵，在此基礎上建立三維非穩定流變密度滲流-彌散-反應耦合海水入侵數值模型，使其能夠描述濱海含水層海水入侵過程中的離子交換反應等化學變化對溶質運移過程的影響。接著，運用該數值模型模擬了地下截滲牆存在情況下的鹹水入侵的室內物理模型試驗。模擬結果表明：所建模型能夠準確描述自然條件下和有地下截滲牆存在情況下的濃度場並跟蹤鹹淡水分界面隨著時間的運移情況。為了更深入地討論地下截滲牆安裝前後鹹水入侵的運移規律，本項目模擬了不同的鹹、淡水側水位差、截滲牆高度和截滲牆位置條件下截滲牆右側殘留鹹水的消散過程。得出的主要結論如下：（1）保持鹹水側水位不變，淡水側水位越小，鹹水楔向前入侵的距離越大，導致橫向距離同一位置鹹水楔形體越厚，上覆淡水層越薄，這也正是鹹水入侵時抽水井水質變鹹的原因。（2）不同的截滲牆高度條件下，淡水沿著混合區流向鹹水側，並越過截滲牆，逐漸稀釋補充進混合區的鹹水，最終完全衝散截滲牆右側殘留鹹水。結果表明，要衝散殘留鹹水，截滲牆應有最小高度要求，且相對較矮的截滲牆更有利於衝散殘留鹹水。（3）不同的截滲牆位置條件下，截滲牆離鹹水側距離越遠，殘留鹹水體積越小，全部消散所用的時間越少。本研究為模擬和預測濱海含水層中海水入侵的動態和發展趨勢，揭示海水入侵的機理和規律，綜合評價與防治海水入侵提供科學的理論依據。
