《西南岩溶裂隙-管道介質地下水流運動規律試驗研究》是依託河海大學，由束龍倉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：西南岩溶裂隙-管道介質地下水流運動規律試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：束龍倉
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
裂隙-管道是我國西南地區碳酸鹽岩地層的主要儲水空間和導水通道。開展裂隙-管道複雜介質中地下水流運動規律的研究，對指導岩溶水可持續開發利用和石漠化治理，推動岩溶水運動規律研究具有重要科學意義。本項目在貴州省普定縣後寨地下河流域長期水文觀測資料、野外水文地質試驗和水文地質調查結果等分析的基礎上，以裂隙-管道介質中的複雜水流為研究對象，充分考慮後寨河典型岩溶小流域含水介質結構特徵、水循環動力條件等，研製裂隙-管道介質地下水流運動的物理模型。以可視化、自動化動態監測為手段，在物理模型中除安裝壓力感測自動採集裝置之外，還藉助高精度攝像儀和成像系統對地下水運動過程進行實時動態捕捉。根據動態監測結果研究不同裂隙-管道結構組成、不同水文情景下地下水流運動途徑及水循環動力過程，並採用數學模型對裂隙流及管道流過程進行數值模擬。最終揭示裂隙-管道介質中地下水動力過程對裂隙和管道的結構特徵及水文條件的回響機制。
結題摘要
裂隙-管道是我國西南地區碳酸鹽岩地層主要的儲水空間和導水通道。裂隙-管道雙重介質水流運動規律的研究不僅有助於解決研究岩溶地區水資源可持續發展以及石漠化治理等實際問題，而且可以推動雙重介質水流運動規律的理論研究發展。為研究裂隙網路-管道雙重介質水流運動規律，本項目建立了裂隙網路-管道雙重介質水流運動試驗裝置和裂隙網路-管道雙重介質溶質運移試驗裝置，通過相關的室內物理試驗，進行了了落水洞水位變化、溶質運移和泉流量變化以及調蓄能力等的相關研究。落水洞水位變化與含水層的補給與排泄息息相關。試驗結果表明，落水洞水位的上升可用對數方程刻畫，落水洞水位的下降可用直線方程概化，項目最終建立了落水洞水位變化的數學模型並進行了模型的驗證，驗證結果表明，該數學模型可以用來預測落水洞水位的變化。項目選定NaCl溶液作為示蹤劑來研究裂隙網路-管道雙重介質的溶質運移特徵，設計了多組試驗探討不同因素對溶質運移過程的影響，最後利用Qtracer2模型對穿透曲線做了定量分析。試驗結果表明，不同因素影響條件下，NaCl穿透曲線存在較大差異，經進一步回歸分析，穿透曲線的峰值、峰現時間等特徵值與NaCl投放位置、泉口大小、投放量之間存在較好的統計關係。Qtracer2模型較為準確地估算了物理模型的管道結構特徵，驗證了其在實驗室小尺度的適用性。泉流量衰減係數的研究結果表明：含水層初始飽和厚度以及落水洞的有無對衰減係數的影響並不顯著。衰減係數隨著泉口的增大而呈線性增大趨勢，隨著補給強度的增大均逐漸減小。衰減係數隨著含水層傾斜角度的增大有增大的趨勢。其中，泉口大小對泉流量衰減係數的影響較為顯著。調蓄係數的研究結果表明：對裂隙單獨補給的情景下，調蓄係數與補給強度呈指數型增加趨勢。而對落水洞單獨補給以及對裂隙與落水洞進行共同補給時，調蓄係數與補給強度呈線性增加趨勢。隨著泉口尺寸、落水洞尺寸的增加，調蓄係數呈線性減小的趨勢。此外，裂隙和管道的空隙比也對調蓄係數有影響，隨著空隙比的增加，調蓄係數呈現先減小後增加的趨勢。
