地下壩防治海水入侵室內(nèi)試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，隨著人口和經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展，淡水資源的供需矛盾更加突出，濱海平原地區(qū)的海水入侵現(xiàn)象越來越受到人們的普遍關注。地下壩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。國內(nèi)外很多專家已經(jīng)做過模擬海水入侵的室內(nèi)試驗，但模擬地下壩的室內(nèi)模型試驗較少。本文通過室內(nèi)沙箱模型模擬了有無地下壩時海水入侵界面的動態(tài)變化情況，為揭示海水入侵機理、入侵的規(guī)律和發(fā)展趨勢以及地下壩防治海水入侵提供了理論基礎；并采用

2、地下水流動及溶質(zhì)運移模擬軟件FEFLOW對室內(nèi)試驗內(nèi)容進行數(shù)值模擬，并與物理試驗結(jié)果進行擬合，以修正部分參數(shù)，從而為建立三維飽和介質(zhì)、非穩(wěn)定流和瞬變?nèi)苜|(zhì)遷移模型，模擬大尺度海水入侵過程提供依據(jù)。
　　 本研究主要做了以下工作：
　　 (1)著色示蹤劑的選擇。試驗初選了一種吸附性較小的食用色素胭脂紅擬作為著色示蹤劑，通過著色示蹤劑干擾試驗和運移速率試驗驗證胭脂紅是否滿足著色劑的要求。
　　 (2)模擬參數(shù)的確定。試

3、驗確定試驗介質(zhì)的相關參數(shù)，包括滲透系數(shù)、彌散度、孔隙度等。設計了一維柱狀模型，通過滲透試驗和彌散試驗測得了試驗介質(zhì)的滲透系數(shù)和彌散度。測量試驗介質(zhì)的孔隙度。
　　 (3)無地下時海水入侵室內(nèi)試驗。通過室內(nèi)沙箱模型模擬無地下壩時海水入侵界面的動態(tài)變化。運用著色技術、圖像處理技術和水質(zhì)檢測技術，分別試驗了咸淡水水位差和濃度差對入侵界面運移速率的影響。
　　 (4)地下壩防治海水入侵試驗。試驗了不同滲透系數(shù)的地下壩對海水入侵的

4、防治效果。
　　 (5)數(shù)值模擬。對室內(nèi)沙箱模型試驗的內(nèi)容進行數(shù)值模擬，并通過模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的擬合和人工調(diào)參調(diào)整部分試驗參數(shù)。
　　 通過以上研究得到如下結(jié)論：
　　 (1)胭脂紅可以作為著色示蹤劑用于海水入侵試驗中。
　　 (2)確定了試驗參數(shù)，滲透系數(shù)為0.22cm/s，水平彌散度為0.0083m，孔隙度為32.86％。
　　 (3)無地下壩時，每個海水入侵過程，運行時間越長海水入侵速率越

5、慢；咸水與淡水的水位差越大，海水入侵速率也越大；海水濃度越大海水入侵界面的運移速率越大；從海水入侵界面運移速率的變化趨勢可以預測水位差越小越早到達平衡狀態(tài)；且隨著時間的推移，濃度引起的入侵界面運移速率的差距隨著時間的推移不斷縮小。
　　 (4)地下壩的滲透系數(shù)對海水入侵的影響較大，滲透系數(shù)越小對海水的攔截作用越明顯，當滲透系數(shù)達到10-6cm/s這個數(shù)量級時，防治效果非常明顯。
　　 (5)通過對室內(nèi)試驗內(nèi)容的數(shù)值模擬和