弱透水层低速非达西流咸水下移过程的模拟研究

弱透水层以黏性土为主,其渗流通常表现出低速非达西特性。开采条件下,弱透水层中咸水下移问题是典型的渗流-固结-溶质运移耦合问题。本文以华北平原典型的"上咸下淡"含水层系统为研究对象,采用修正的多场耦合模型,研究了弱透水层中非达西渗流固结过程对咸水下移的影响。研究结果表明,非达西渗流不仅增加了黏性土层的固结时间,而且,在一定程度上,减缓了咸水下移速度。同时,非达西渗流条件下流速具有削峰拖尾特征,天然水力梯度越大,拖尾越不明显,而削峰始终存在。咸水下移前期,不考虑固结过程时其运移速度更快,而在中后期,情况相反。阻滞因子决定了弱透水层渗流固结过程对咸水下移的影响程度。     

人类开采活动影响下的衡水地区地下水水质特征及演化

衡水地区地下水普遍存在"上咸下淡"的水质格局,受深部淡水持续超采影响,浅层咸水有逐年下移而使淡水咸化的趋势。选择衡水地区典型剖面,通过水质长期监测,结合地下水开采情况,分析2011至2014年该剖面上地下水水位与水质监测资料,总结了衡水地区地下水水化学特征及其演化规律。研究结果表明,浅层含水层中水平径流微弱,地下水水质由西向东逐渐好转,其中西部地下水离子浓度变化较大;深部含水层中水平径流明显,地下水水质整体良好,但有逐年恶化的趋势;人类开采活动一定程度上增强了浅层和深层含水层间的水力联系,使二者中离子浓度随时间的波动呈现出一定的相关性。     

分层监测孔现场分级联合试验确定含水层参数

以华北平原中部咸淡水过渡带的多层含水系统(第Ⅰ含水组底部至第Ⅱ含水组顶部的含水系统)为研究对象,建立了地下水位-水质分层监测系统。通过在多层含水系统开展分层分级抽水试验、微水试验以及分层示踪试验等现场综合试验,借助解析法和数值模拟识别法等多种手段确定各分层水文地质参数。求参结果表明:Ⅰ含底部含水层渗透系数为4.320～7.550m/d,储水系数为4.53×10-4～2.19×10-3;弱透水层渗透系数为2.20×10-3～7.65×10-3 m/d,纵向弥散系数为0.023～0.428m2/d,纵向弥散度为0.010～0.051m;第Ⅱ含水层顶部含水层渗透系数为0.142～0.929m/d,储水系数为4.53×10-4～2.19×10-3。     

咸水在黏性土中迁移转化的试验研究

采用衡水地下水科学试验场浅层钻孔土样进行室内一维土柱渗流试验,并用地球化学模拟方法探讨黏性土对咸水迁移转化的控制机理。结果表明:黏性土对咸水迁移有一定的阻隔作用,1号土柱对Na+的阻滞作用以吸附为主,2号土柱对Na+的阻滞作用由吸附和阳离子交换共同影响;1号和2号土柱的阻盐率分别为49.8%和54.5%;1号和2号土柱中黏性土的阻滞因子R1和R2分别为1.54和3.78;咸水迁移过程中,控制水岩相互作用的主要因素是岩盐的沉淀,石膏、方解石的溶解,Mg2+、Ca2+与Na+之间的离子交换。