充气法治理海水入侵的探索研究

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1、充气法治理海水入侵的探索研究孙冬梅（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072）摘要：海水入侵是沿海地区主要的地质灾害Z—,探索经济、安全而有效的海水入侵防治对策对于沿海地区的水资源开发利用与保护具有重要意义。本研究采用地下水气-液二相流及溶质运移模型模拟分析了充气法治理海水入侵的效果。利用该模型模拟了滨海承压含水层（Henryk问题）的咸•淡水静力平衡借况，并将计算结果与莫他文献的计算结果进行了对比，验证了模型的有效性。然后以咸-淡水静力平衡情况作为充气的初始条件，模拟了高压空气作用下含水层的盐度、水相和气相压力及地

2、下水流和气流的变化悄况，结果表明含水层中的海水入侵体在充气的作用下向海水方向撤退，盐度逐渐减小，初始的海水入侵环流消失。关键词：地下水；海水入侵；人工充气法；气■液二相流及溶质运移模型中图分类号：TV213ExploratoryResearchonAirInjectionMethodtoMitigateSeawaterIntrusionSUNDongmci（StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety,TianjinUniversity,Tianjin30007

3、2）Abstract:Seawaterintrusionisaseriousenvironmentalgeologicdisasterincoastalareas.Itisverysignificanttoexploreaneconomic,effectiveandsafemeasuretocontrolseawaterintrusionforwaterresourecesdevelopment,utilizationandprotectionincoastalareas・Inthispaper,a3Dliquid-gastwo・ph

4、aseflowandsolutetransportmodelisemployedtosimulatetheefficiencyofairinjectionmethodinthecontrolofseawaterintrusion.Themodelwasusedtosimulatethestaticbalaneeconditionbetweenfreshwaterandsaltwaterincoastalconfiedaquifer,whichwasusedtovalidatethethemodelbycomparingtheresul

5、tsofthemodelpredictionswiththoseofpreviouslypublishedsimulationsforHenry'sproblem・Thestaticbalanceconditionbetweenfreshwaterandsaltwaterwillbeusedasinitialconditioninthecaseofsimulatingtheinfluenceofairinjectionmethodonthemovementofsalt-freshwaterinterfaceandthevariatio

6、nsofliquidandgasphasepressure,groundwaterandairflowintheaquifer.Theresultsshowthatthevolumeofseawaterintrusionwedgebecomessmallerwiththedurationoftheactionofcompressedairinjectionandtheinitialsaltwatercirculationdisappears.Keywords:groundwater;seawaterintrusion;airinjec

7、tionmethod;liquid-gastwo-phaseflowandsolutetransportmodel0引言在滨海地区，山于地下水的过量开釆导致海水入侵灾害频发。海水入侵对环境、人类健康及社会生活等多方面带來不利影响，主要包括地下淡水变咸不适于饮用、抽水井报废、土壤盐碱化、生态环境退化筹⑴。如何有效的控制海水入役的进一步发展是有关领域的专家、学者及管理人员所面临的严峻挑战。ri前，防治海水入侵的方法的有许多种，主要可归纳为两大类a】：一类是开源节流，即增加地下淡水的补给量，减少地F淡水的排泄量，限制地下水的开釆，包括人工冋

8、灌法、口然回灌法、降低抽水速率，及修建跨流域调水工程等;另一类是工程措施,即修建阻挡海水的水利工程，包括实体帷幕、水力屏障和地下充气墙等。研究表明，每一种方法均有各自基金项目：高等学枝博士学科点专项科研基金（200900