岩溶水数值模拟研究进展

《岩溶水数值模拟研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、20122012VO1．7NO．4刘久荣等：岩溶水数值模拟研究进展第7卷第4期岩溶水数值模拟研究进展刘久荣，王新娟，王荣，沈媛媛，姜媛，李鹏，许亮(北京市水文地质工程地质大队，北京1o0195)摘要：本文从岩溶水赋存介质及特性出发，介绍了岩溶地下水数值模拟模型研究的国内外研究发展状况，几种常用软件特点及其应用情况，提出了岩溶水模拟研究存在的不足，并就开展进一步研究提出了相应的建议。关键词：岩溶水；裂隙水；双重介质；管道流中图分类号：P641．134文献标识码：A文章编号：1007—1903(2012)04—0001—060引

2、言续水流与孤立水体并存的特性。随着人类对地下水需求量的急剧增加、规模与深度1国外研究进展不断扩大的各种地下工程的剧增以及世界各国对高放射性核废料进行地质处置的倍加关注，加上利用数值模型由于岩溶裂隙介质的复杂性，很难准确描述岩溶含对地下水流和溶质运移问题进行模拟的方法以其有效性、水介质中水流的流动规律，其地下水流模拟模型种类多，灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不差异大。伴随着对岩溶含水介质认识的逐步深化，研究者可或缺的重要方法，并受到越来越大的重视和广泛的应在不断探索寻找新理论和方法，有关岩溶水系统的水文用，随着

3、人们对地下水资源开发的逐步深入，岩溶水越来地质模型研究也得到逐步发展和完善。美国学者Shustert越受到人们的重视，尤其是对北方干旱半干旱地区，岩溶(1969)~1white(1971)，首先提出了岩溶水双重介质模水目前成为城市供水的主要水源，裂隙岩溶介质中地下水型(Doubleporositymediamodelforfractureflow)，将流和污染物运移数值模拟，目前已经成为水文地质学的岩溶含水流按赋存介质分别描述为溶洞、暗河中的管道一个极受重视的领域。流和溶蚀裂隙中的扩散流，且两种介质互相联系，前者起岩溶水文地

4、质模型的研究，始终伴随着对岩溶含水导水排泄作用、后者起贮水网络作用’。之后，Atkinson介质认识的深化”’，岩溶水赋存于岩溶裂隙中，岩溶裂(1977年)、Scanlon和Thrailkill(1987年)在其研究工作隙发育程度受地层岩性、地质构造、地形等因素控制，裂中将双重介质模型得以发展和完善⋯。Atkinson(1979隙空间大小、方向、连通性等均具有不均一性，进而导致年)和Smart(1985年)通过对大量岩溶、半岩溶含水层岩溶含水系统很复杂。含水系统中多重含水介质并存，在进行研究后认为，被岩溶水拓宽的一些溶隙宽度

5、达10cm不均一之中又有相对均一的地段；既具有统一水位面的以上时，其内的水流为非达西流，其水文地质意义不可忽含水网络，又具有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运略，据此，他们提出了岩溶含水层的三重介质模型(Triple动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质porositymediamodelforfractureflow)J，在岩溶含水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变水岩体中存在着孔隙、微裂隙、层面等扩散流介质，及溶化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋蚀大裂隙介质和管道流介质；同时在流

6、态上分有达西流、存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动紊流和介于其间的混合流。由于该理论比较全面地包括力，不断促进含水空间的演化’。岩溶水系统是一个不了岩溶区的水文地质特征并有定量的指标，因而目前为断演化的动态系统，其含水介质中的水流具有裂隙流与管许多岩溶工作者所接受。针对岩溶含水系统的复杂性，结道流并存，层流与紊流并存，线性流与非线性流并存，连合地下水系统的输入和输出响应，“黑箱”系统理论的引2O122Ol2第7卷第4期研究评价Vo1．7No．4入为岩溶水系统的研究提供了有效的工具。综合以往研用系统科学的理论和

7、方法进行分析和研究，用数学仿真的究成果，1987年Bear~1]Diodato于1994年根据岩溶裂方法建立了东山岩溶水系统的数学模型，并用复合形调优隙水中溶质运移问题的时空尺度，将岩溶水介质模型按法对参数进行优选；同时，用此模型科学地进行了水资源评照研究问题的实践和空间的规模划分为：Theverynear价’通过开采动态预测，为合理开发利用东山岩溶水资源提field、Thenearfield、Thefar-field,liTheveryfarfield四供了科学的依据。2001年郝永红等对山西娘子关泉域运用种模型’J。前两

8、种模型为小尺度模型，适用于研究岩灰色系统GM(1，1)模型预测其发展趋势，为娘子关泉域岩溶裂隙的几何特征及水力学特征的实验室或小规模条件溶水资源的开发利用与保护提供了科学依据。朱学愚、下的岩溶裂隙水流问题。后两种模型为大尺度模型，应刘建立等p采用等价多孔介质模型对裂隙岩溶地区的地用于生产实