《濱海淺層非均質含水層中溶質運移機理和過程研究》是依託河海大學，由郭巧娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：濱海淺層非均質含水層中溶質運移機理和過程研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭巧娜
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
濱海地區人口密集、經濟發達，且由於同時受陸地和海洋過程的影響，水文地質、生態和環境問題比較複雜和嚴重，這使得海岸帶成為研究熱點。本項目將以濱海淺層非均質含水層為研究對象，結合室內實驗、數值模擬和現場調查等研究手段，建立海陸交界面海水-地下水水流與鹽分、保守性污染物運移過程的耦合模型，深入研究鹽分和保守性污染物在含水層中遷移的機理和過程，確定陸源污染物的地下入海路徑和通量。通過敏感性分析，探討複雜因素如海潮波動和內陸淡水補給、海灘地形坡度、非飽和帶毛細效應、污染物密度效應等對溶質運移過程的影響方式和程度。蒐集積累萊州灣近岸區域現場觀測數據，利用我們建立的模型解釋和挖掘現場觀測數據中隱含的有用信息，從而為解決海岸帶的水文水資源、生態和環境問題提供新的理論和技術支撐。
結題摘要
濱海含水層或潮間帶位於水陸交界帶的中心，這裡的地下水流和溶質運移過程客群多非線性複雜因素的共同作用。本項目以濱海淺層非均質含水層為研究對象，通過現場調查及試驗，理論分析和數值模擬，深入研究了含水層中溶質遷移的機理、過程和影響因素。主要研究內容及重要結果包括：（1）以礫石型海灘含水層為研究對象，在分析地下水位、鹽度及鋰示蹤劑濃度數據基礎上，採用二維有限單元模型MARUN模擬了非均質海灘中地下水位及溶質運移規律。示蹤劑運移實驗表明，由於海灘具有兩層結構、海潮的水位波動以及內陸淡水補給作用，使得注入到該海灘的示蹤劑（或者可視為營養液）滯留時間很短，在一個半日潮海潮周期內就被沖刷至海里。該研究揭示了礫石和砂礫混合型海灘中污染物運移機理。（2）考慮了內陸地下水開採條件下海水入侵規律，海水會以楔形體的形式沿著滲漏通道（滲透係數較大的介質）向內陸侵移，且入侵濃度梯度逐漸減小。但隨著抽水量的增加，入侵範圍向粘土層擴散，整體上看海水侵移符合楔形體的運移規律。（3）基於線性解析模型，考察了海底深部多層含水層系統中陸源海底地下水排泄量（SGD）。該模型在空間尺度上在海底向海無限延伸，時間尺度上具有季節性變化。含水層系統由上至下分別為弱透水層(海底)、上下承壓含水層以及位於其間的弱透水層組成。內陸補給由兩部分組成，即與時間無關的年平均補給(常數)和季節性周期波動補給。推導出上下承壓含水層中地下水水頭波動的解析解，均為穩態解和周期解兩部分線性疊加。對於內陸補給為常數或者季節性周期波動情形，當海底的越流係數由0.001 /d增至0.1 /d時，上承壓含水層中海岸線處1.0 m的水頭將產生的SGD為1.82 m2/d~18.3 m2/d。因此，上承壓含水層具有相當大的可能性提供大量的來源於內陸的SGD。綜合上述結果，本研究為海灘海水-地下水動力互動作用及海底地下水排泄量的研究奠定了理論基礎。在該項目資助下以第一作者發表論文4篇，其中SCI檢索2篇，EI檢索1篇。
