巨厚潜水含水层自流井的水动力特征研究

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1、分类号密级－中国地质大学（北京）博士学位论文巨厚潜水含水层自流井的水动力特征研究学号：３００５１５００２９研究生：张志远专业：水利工程研究方向：水文学及水资源指导教师：万力教授副指导教师：蒋小伟教授二〇一八年十二月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，论文中不包含其他，除了文中特别加以标注和致谢的地方外）人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国地质大学（北京或其它一教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：飞｛ｉｈ曰关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学、，艮ｐ：（北京）有关保留使用学位论文的规定学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容、缩印或其他复制手段保存论文。，可以采用影印）１３＾开□保密（年（保密的论文在解密后应遵守此规定）＿＂．冷签名：日期：碰：导师签名分类号密级中国地质大学（北京）博士学位论文巨厚潜水含水层自流井的水动力特征研究学号：3005150029研究生

3、：张志远专业：水利工程研究方向：水文学及水资源指导教师：万力教授副指导教师：蒋小伟教授二〇一八年十二月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforDoctoralDegreeAStudyonHydrodynamicCharacteristicofFlowingWellsinThickUnconfinedAquifersPh.D.Candidate:ZhangZhiyuanMajor:HydraulicEngineeringStudyOrientation:Hydro

4、logyandWaterResourcesDissertationSupervisor:Prof.WanLiDissertationCo-Supervisor:Prof.JiangXiaoweiChinaUniversityofGeosciences(Beijing)December,2018摘要鄂尔多斯高原白垩系巨厚潜水含水层发育的大量自流井与排泄区存在向上水力梯度密切相关。为了揭示潜水含水层自流井的水动力学成因，本论文改进了忽略垂向水力梯度的传统水井水力学模型，建立了包含自流井的盆地地下水流模型，研究了自流井与潜水含水层之间的

5、水力联系。研究发现，潜水含水层的长滤管自流井内存在着水平流速为零的水平流向分界点。其下为流入段，地下水从含水层流入水井；其上为流出段，地下水从水井流出到含水层；总流入量始终大于总流出量。该现象也可出现在承压自流井中。由于自流井流出段无地下水流入，而流入段地下水流速随深度增大而增加，导致井口地下水流量主要来自于水井的下半段。随潜水面下降、井深减小或自流井离河谷距离增加，井周垂向水力梯度减小，自流井流入段的相对长度减小，井口地下水更多地来自于水井下半段。为了解释长滤管自流井井口混合水样可以较好地代表排泄区深部地下水这一现象，本论文以地

6、下水年龄为例，建立了包含自流井的盆地尺度溶质运移模型，基于井周和井内地下水的年龄剖面分布，得到了井口地下水的等效位置。研究发现，开挖自流井后，自流井浅部流出段周围地下水的年龄将显著增加，但流入段周围地下水的年龄却在较长时间内保持与打井前一致，表明盆地中现有的自流井可用于采集代表打井前水质的地下水样品。自流井井口地下水的代表性取决于三个因素：自流井流入段的长度、流入段周围地下水的流速以及流入段周围地下水的年龄。潜水含水层自流井的井口地下水可代表水井下部的地下水。都思兔河流域的实例研究表明，采用上边界为给定通量的模型同样可以得到自流井

7、发育于排泄区的结论，且自流井上部存在水平流向分界点。基于自流井井口地下水的等效位置研究，校正了前人利用水化学方法得到的流动系统的循环深度。此外，通过水动力模拟发现，基于水化学方法得到的流动系统分界深度通常小于流动系统的最大穿透深度。本文的相关研究成果不仅有助于加深人们对潜水含水层自流井的认识，也为如何充分利用现有长滤管井采集水样提供了新的思路。关键词：潜水含水层；自流井；MNW2；水平流向分界点；都思兔河流域AbstractThenumerouslong-screenflowingwellsinthethickcretaceous

8、unconfinedaquiferoftheOrdosPlateauwerefoundtobeclosedtotheverticalhydraulicgradientsindischargeareas.Inordertorevealthehydro