文档介绍：第为卷第期年月地球科学—中国地质大学学报泳沮—川词冶阅比加留匕岩溶管道一裂隙一孔隙三重空隙介质地下水流模型及模拟方法研究陈崇希环境地质研究所武汉礴互力科摘要岩溶含水介质由管道裂隙与孔隙类空隙介质组成它们对地下水流动具有不同的贡献简述了当前岩溶水的几种主要定量评价方法提出折算渗透系数凡概念建立了岩溶三重空隙介质地下水流统一的控制方程引出管道与裂隙在达西流与非达西流状态下的渗透系数与折算渗透系数的表达式从而将达西流与非达西流祸合在一个模型中本文提出岩溶三重介质地下水流的模拟方法并给出理想模型的模拟结果关健词岩溶管道岩溶三重空隙介质非达西流紊流折算渗透系数中图法分类号研创作者简介陈崇希男教授博士导师年生年毕业于北京地质学院水文地质工程地质系长期从事地下水动力学地下水数值模拟和地下水资源评价与管理等方面的教学科研工作岩溶含水介质的空隙及其水动力特征岩溶水运动的特征规律有别于孔隙水主要在于两者含水介质的空隙特征具有明显的差异后者的空隙类型单一其水动力特征相对均一前者的空隙则是由各类空隙组成的复合体它们对岩溶水的动态有着不同的贡献依其作用可分为种基本类型基质岩块孔隙和微裂隙中宽裂隙岩溶管道和宽裂隙基质孔隙与微裂隙往往占岩溶介质空隙率的主要部分而其渗透性却远远小于后者因此它在地下水运动中主要起储水释水作用中宽裂隙占岩溶介质总空隙率的比例虽然不大但其透水性却比基质孔隙微裂隙大得多因此它在岩溶水运动中主要起导水作用然而某些碳酸岩岩块特别是浅部埋藏的由于长期风化溶蚀等作用溶隙溶孔发育使得岩块自身也具有相当强的导水能力这种情况自然界并不少见岩溶管道不仅具有极大的导水能力而且其中的地下水流往往处于紊流非线性流状态如果岩溶水通过卯年月日收稿国家自然科学基金资助项目映趁程岩溶管道排泄人河海等地表水体或以泉的形式排泄出地表则岩溶管道对地下水位水头起控制作用但非第一类边界如同地表水网中的干流一样当然上述种基本空隙类型的划分并非截然裂隙宽度本身就是逐渐过渡的当裂隙宽度小到某种程度时其水力性质等价于基质孔隙当裂隙宽度大到某种程度时也可出现紊流流态将岩溶含水介质按上述空隙形态划分的优点是比较形象但若按介质的水动力特征划分则更加符合岩溶水流动的机理即划分为主要起储释水作用其水流遵循达西定律的空隙介质主要起导水作用其水流仍服从达西定律的空隙介质起导水作用但其水流的流态已属于紊流的空隙介质从岩溶水流动数学模型的建立和模拟方法角度看后者的分类有其方便之处当然此划分方法也存在过渡类型例如某些较宽裂隙或直径较小的岩溶管道在雨季地下水呈非线性流而在旱季呈线性流地球科学—中国地质大学学报第加卷当前岩溶水主要的几种定量评价方法目前岩溶水资源评价主要采用下列几种方法黑箱模型即集中参数模型有的称之为系统方法该法只能考虑降雨人渗及地表水人渗对泉流量的影响而不能考虑人为干扰的作用例如泉域内开采地下水和采矿排水等的影响更不能给出研究区内的水头分布此法不考虑不同流态对地下水运动的影响因此它的应用受到很大限制我国在年代中期曾试用过〔鉴于上述的致命弱点难以用于解决当前普遍存在抽排地下水的实际问题水箱模型这种方法在一定程度上反映了岩溶水的紊流特征大体能刻画个别岩溶竖井等的地下水动态】但尚不能表现紊流与层流共存于岩溶介质中的客观事实该法同样难以考虑人为因素的干扰也不能给出水头在空间上的分布因此也不宜作为岩溶水资源评价的主体模