泉州市典型区域海水入侵实验与数值模拟研究

发布时间：2020-04-28 14:51

【摘要】：当前沿海地区面临诸如地表下沉,海水倒灌,海水入侵等一系列地质灾害问题的形势俞发严峻。关于海水入侵这一地质灾害,国外从19世纪便开始展开了深入研究,我国起步较晚从上世纪70年代末才伊始,研究范围相对狭窄且整体研究仍处于起步阶段。随着地下水资源被盲目过量开采的形势加剧,我国沿海省份如辽宁省,广东省,福建省等地均出现了不同程度的海水入侵。而这些地方特别是福建沿海城市的海水入侵问题的研究大都处于现场探测与调查这一阶段,关于其发生原因的研究报道甚少,而其发展机理及防治措施等都还未曾见到相关的研究与报道。 本论文以泉州市典型区域为工程背景,通过现场调查、室内实验及有限元仿真分析手段与方法,对泉州地区的海水入侵发生原因、发展规律及其防治措施等展开较为系统的研究,获得的主要研究成果如下： 1、泉州地区发生海水入侵有两方面的原因：一是人为因素即因盲目、过量开采地下水,地下水位下降,地下水与海水之间的水动力平衡被破坏,导致海水向内陆侵入,另一方面是自然因素,主要表现为潮汐周期作用过程中,海平面变化幅度大,平均潮差达到4m,如此大的海水位变化打破了咸淡水之间的水动力平衡,进而引发海水向内陆侵入,此外因风爆潮、台风等引起的巨浪使海水由地表向陆地倒灌亦加剧了海水向内陆的入侵; 2、当海水位在一定范围内作周期性变化时,分别存在一个上限淡水位值2/Δρ+1Lmin salt,临界淡水位值H∞,及下限淡水位值2/Δρ+1Lmin salt,若Lfre≤2/Δρ+1Lmin saltLfre≤Hcr,A退=0,则咸淡水界面会持续向内陆侵入;若2/Δρ+1Lmin saltLfre≤Hcr,因A退A入,咸淡水入侵界面会以累积侵入的方式向内陆移动;若HcrLfre≤2/Δρ+1Lmin salt,在潮汐周期作用过程中仍有累积入侵发生,但因A退A入,每次潮汐周期作用后,总的累积入侵效应为零,也即不会发生海水入侵;若Lfre2/Δρ+1Lmin salt,因A退A入,则无海水入侵发生; 3、粉质粘土的存在会影响海水向内陆侵入的速率,粉质粘土层越厚,咸淡水入侵界面向内陆移动的速率越慢;粉质粘土层充当隔水层的作用,它会将粗砂层分为两个上、下两个独立的海水入侵发展区,且在陆海垂直边界条件下,上部粗砂层的海水入侵发展速度明显低于下部粗砂层； 4、通过分析样点处的浓度变化曲线知咸淡水水位的差值越大，咸淡水界面入侵与回退的幅度亦越大，海水入侵累积发展速度越快；但随着咸淡水入侵界面渐离陆海垂直边界，累积入侵幅度会逐渐变小； 5、泉州地区的3个典型断面在当前水文地质条件下断面Ⅰ-Ⅰ无海水入侵威胁，断面Ⅱ-Ⅱ与断面Ⅲ-Ⅲ分别会在5年后与6年后面临海水入侵的威胁；这两个断面会面临海水入侵威胁的主要原因是地下水位与海平面持平，在涨潮过程中水动力平衡条件被打破，海水水头高于淡水水头，海水向内陆侵入； 6、根据泉州市典型断面的海水入侵发展态势，结合当地的水文地质条件提出了采用ASR与地表蓄水体相结合技术防治海水入侵；并给出了实施该措施的概化方案。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P641.2;P731.2

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