海底承压含水系统中海潮荷载效应的解析研究

发布时间：2017-09-19 21:22

  本文关键词：海底承压含水系统中海潮荷载效应的解析研究

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【摘要】：随着海岸带社会经济的发展,引起了一系列的环境问题。其中,海岸带环境问题尤为突出,比如近海海域水体污染、海岸带湿地退化等。研究海岸带含水层中地下水动态变化,可以揭示引发各种海岸带环境问题的机理,从而为治理这些环境问题提供理论支撑。因此,研究海潮引起的海水与地下水在海岸带含水系统中的动态关系具有重要意义。对于海岸带含水层的解析研究是从单层的到多层含水层、从简单到复杂逐步开展的。本文解析研究首先建立了一个一般意义上的海底承压含水系统概念模型:海底承压含水层和上覆弱透水含水层,各层都是水平、等厚、侧向无限延伸;然后建立了描述该系统中地下水水头波动的数学模型,推导出了其解析解;最后根据解析解,对各种参数进行了敏感性分析。主要分析了承压含水层海潮荷载效应、弱透层的越流、承压层和弱透层的弹性储水等对承压含水系统内地下水水头波动的影响。结果表明:无论是在承压含水层中,还是在上覆弱透水含水层中,随着承压含水层海潮荷载系数的增大,含水层中地下水水头波动的振幅增大,相位差减小。此外,我们考虑了弱透层与承压层厚度比以及水力传导系数比值对海底承压含水系统中水头波动的影响。表明,在承压层中,随着厚度比(承压层厚度与弱透层厚度的比值)的增大,地下水水头波动与海潮波动的振幅比增大。最后,我们对承压含水层中不同深度上地下水水头的波动情况进行了对比研究。研究结果表明:随着弱透水层无量纲厚度增大和海底承压含水层海潮荷载系数的减小,海底承压含水层中顶部与底部的地下水水头波动的差异(此处的差异不仅仅是振幅大小的差异,还包括相位移的差异)越来越大。综合各因素对海底承压含水系统中地下水水头波动的影响,我们可以发现一个规律:无论各因素如何变化,总是存在一个关于含水层无量纲厚度(承压含水层海潮传播系数和厚度的乘积)的活跃区间(-2.5lg(ab)1.0),在此区间内,地下水水头波动受各因素影响很明显,具有很强的敏感性;而在此活跃区间外,地下水水头波动受各因素影响较弱,敏感性较差。
【关键词】：承压含水系统 海潮荷载效应 解析解 越流 弹性储水
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P731.2;P641
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号说明10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 海岸带含水层解析研究现状13-14
• 1.2.2 海岸带多层含水系统解析研究14-19
• 1.2.2.1 Jacob[1950]解析解及其应用15-16
• 1.2.2.2 Van der kamp[1972]解析解16-17
• 1.2.2.3 Li and Jiao[2001b]解析解17-19
• 1.3 研究内容和研究思路19-22
• 1.3.1 项目依托19
• 1.3.2 研究内容与科学问题19-20
• 1.3.3 研究方法及技术路线20-22
• 1.3.3.1 研究方法20
• 1.3.3.2 技术路线20-22
• 第2章 海底承压含水系统海潮荷载效应解析模型22-29
• 2.1 模型的建立22-24
• 2.1.1 水文地质概念模型22
• 2.1.2 数学模型22-24
• 2.2 模型解析求解24-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第3章 模型的结果及讨论29-49
• 3.1 模型参数的确定29-31
• 3.2 与前人模型的对比31-34
• 3.2.1 忽略海底弱透层的弹性释水（S_(S1)→0）31-32
• 3.2.2 海底弱透层为隔水层（K_1→ 0）32-34
• 3.3 含水层中地下水水头波动34-47
• 3.3.1 海底承压含水层中A_r和 φ 的变化35-37
• 3.3.2 弱透层中A_r和 φ 的变化37-40
• 3.3.3 含水层厚度比 τ 对地下水水头波动的影响40-43
• 3.3.4 含水层渗透系数比p对地下水水头波动的影响43-45
• 3.3.5 承压含水层中不同深度地下水水头波动45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 案例分析49-56
• 4.1 海潮分析原理及方法49-51
• 4.1.1 Fourier谱分析49-50
• 4.1.2 海潮组分分析50-51
• 4.1.3 地下水与海潮关系模型51
• 4.2 研究区概况51-52
• 4.3 海潮数据拟合52-54
• 4.3.1 数据获取52-53
• 4.3.2 数据拟合53-54
• 4.4 模型参数设置54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 个人简历64-65

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本文编号：883991