大理沖洪積扇含水層非均質(zhì)模型構(gòu)建.pdf

1、沖洪積扇地勢平坦，面積分布廣闊，為我國人類活動的主要區(qū)域之一。由于受沉積環(huán)境影響，沖洪積扇從扇頂?shù)缴染墸较蚣按瓜蛏蠋r層都具有空間分異性特征。沖洪積扇的沉積特征導(dǎo)致其含水層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。含水層的非均質(zhì)性給地下水滲流和溶質(zhì)遷移研究帶來諸多不確定性。隨著地下水污染問題的不斷加劇，非均質(zhì)含水層構(gòu)建及模擬成為了地下水滲流和溶質(zhì)遷移研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以大理蒼山?jīng)_洪積扇為例，通過剖面實(shí)測，鉆孔資料，并運(yùn)用室內(nèi)砂箱試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方

2、法，分別建立了場地尺度的三維沖洪積扇非均質(zhì)三維模型，局部尺度范圍內(nèi)的實(shí)測剖面二維模型以及試驗(yàn)尺度范圍內(nèi)的物理模型。通過數(shù)值模擬，室內(nèi)試驗(yàn)以及物理模型等方法研究沖洪積扇非均質(zhì)含水層的連通性特征以及溶質(zhì)遷移影響因素。主要成果如下：
　?。?）通過實(shí)測剖面數(shù)據(jù)和鉆孔數(shù)據(jù)，結(jié)合滲透試驗(yàn)和篩分試驗(yàn)結(jié)果，分析大理沖洪積非均質(zhì)扇含水層在水平向和垂向，從扇頂?shù)缴染壍目臻g分布特征。以及巖層粒徑與其滲透系數(shù)數(shù)值的關(guān)系。
　?。?）建立沖洪積扇非

3、均質(zhì)流場耦合模型，研究可知以大滲透系數(shù)為主的含水層模型中，小滲透系數(shù)的分布是影響流場的主要因素，在小區(qū)域范圍內(nèi)，小滲透系數(shù)尺度為大于等于51m×78m×20m時(shí)，小滲透系數(shù)含水層即為低速區(qū)，流速在低速區(qū)前端疏散，在低速區(qū)末端匯聚。
　　（3）通過水頭銜接，在非均質(zhì)含水層模型的基礎(chǔ)上建立不同尺度的沖洪積扇滲流模型，研究沖洪積扇非均質(zhì)含水層的流場特征及尺度對流場的影響，并通過流速分布識別優(yōu)勢路徑，研究沖洪積扇從扇頂?shù)缴染壍目臻g連通性特

4、征。
　?。?）在場地尺度范圍內(nèi)，通過數(shù)值模擬研究污染源及流速分布對溶質(zhì)遷移的影響，結(jié)果表明低速區(qū)對溶質(zhì)遷移有延遲作用，羽狀物在高速區(qū)預(yù)先達(dá)到濃度峰值，導(dǎo)致在流速分布不均勻的含水層中羽狀物出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象。污染源濃度越大，體積越大，與流向垂直，單位時(shí)間內(nèi)通過污染羽的水流越多，羽狀物遷移的越快。小滲透系數(shù)透鏡體的角度，以及與污染源的相對位置影響羽狀物遷移形態(tài)。粒徑>20mm的礫石為溶質(zhì)遷移的優(yōu)勢路徑，并且礫石磨圓度越差，表面越粗糙，