吉林大学学报(地球科学版)

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

包气带弱渗透性黏土透镜体对降雨入渗补给影响的数值模拟

霍思远1,2,靳孟贵1,2,梁杏1,2   

  1. 1.中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室,武汉430074;
    2.中国地质大学环境学院,武汉430074
  • 收稿日期:2013-01-14 出版日期:2013-09-26 发布日期:2013-09-26
  • 通讯作者: 靳孟贵(1957-),男,教授,主要从事地下水与环境的教学与研究 E-mail:mgjin@cug.edu.cn
  • 作者简介:霍思远(1988-),男,博士研究生,主要从事地下水与环境研究,E-mail:huosiyuan-10@163.com
  • 基金资助:

    国家“973”计划项目(2010CB428802);国家自然科学基金项目(41172218,41272258)

Impacts of Low-Permeability Clay Lens in Vadose Zone onto Rainfall Infiltration and Groundwater Recharge Using Numerical Simulation of Variably Saturated Flow

Huo Siyuan1,2,Jin Menggui1,2,Liang Xing1,2   

  1. 1.State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, China University of Geosciences, Wuhan430074, China;
    2.School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan430074, China
  • Received:2013-01-14 Online:2013-09-26 Published:2013-09-26

摘要:

大气降雨是华北平原浅层地下水的主要补给来源。长期过量开采地下水造成地下水位持续下降,使原来处于饱水带的透镜体位移到包气带中,形成了厚度大、非均质性更为复杂的包气带。厚层包气带中弱渗透性黏土透镜体对于降雨入渗补给的影响是关系到降水入渗过程及补给量评价的基本问题。用HYDRUS软件建立数值模拟模型,模拟探讨单次降雨条件下,透镜体埋深、宽度比、厚度等要素对入渗路径、入渗补给时间和入渗补给量的影响。结果表明:入渗过程中弱渗透性黏土透镜体两侧会形成较快的绕流;透镜体会减小补给峰值并延长总体补给时间,但不改变补给起始时间;透镜体埋深与极限蒸发深度的相对关系决定了潜在补给量的大小,透镜体埋深或因透镜体形成的上层滞水处于极限蒸发深度以上会减少潜在补给量。

关键词: 包气带, 弱渗透性黏土透镜体, 降雨补给, HYDRUS, 数值模拟

Abstract:

Rainfall recharge is a principal source of shallow groundwater in the North China plain. Long-term over-exploitation of groundwater has resulted in the decline of water table in the past decades which made some low-permeability clay lenses moved from saturated zone to unsaturated zone and thicker vadose zone with complicated heterogeneity. It is an essential issue for infiltration process and rainfall recharge estimation effected by low-permeability clay lens in thicker vadose zone. The HYDRUS Software Package is used to establish models mainly considering the buried depth, width and thickness of low-permeability clay lens and simulate the effect of the three factors on infiltration path, recharge time and recharge quantity under single rainfall event. The simulated results show that low-permeability clay lens will restrict vertical infiltration and form faster flow around the lens relative to flow inside of the lens. It will decrease recharge peak and delay recharge time, rather than altering the starting time of recharge. The potential recharge quantity is determined by the relationship between the buried depth of lens and the limit depth of soil evaporation, and it will decrease when the buried depth of lens or the perched water caused by the lens is above the limit depth of soil evaporation.

Key words: vadose zone, low-permeability clay lens, rainfall recharge, HYDRUS, numerical

中图分类号: 

  • P641.131
[1] 殷长春, 杨志龙, 刘云鹤, 张博, 齐彦福, 曹晓月, 邱长凯, 蔡晶. 基于环形扫面测量的三维直流电阻率法任意各向异性模型响应特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(3): 872-880.
[2] 阮大为, 李顺达, 毕亚强, 刘兴宇, 陈旭虎, 王兴源, 王可勇. 内蒙古阿尔哈达铅锌矿床构造控矿规律及深部成矿预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(6): 1705-1716.
[3] 谭家华, 雷宏武. 基于GMS的三维TOUGH2模型及模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1229-1235.
[4] 尹崧宇, 赵大军, 周宇, 赵博. 超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 526-533.
[5] 姜艳娇, 孙建孟, 高建申, 邵维志, 迟秀荣, 柴细元. 低孔渗储层井周油藏侵入模拟及阵列感应电阻率校正方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 265-278.
[6] 孙建国. 高频渐近散射理论及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用——研究历史与研究现状概述以及若干新进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(4): 1231-1259.
[7] 王常明, 常高奇, 吴谦, 李文涛. 静压管桩桩-土作用机制及其竖向承载力确定方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 805-813.
[8] 钱文见, 尚岳全, 杜丽丽, 朱森俊. 充气位置及压力对边坡截排水效果的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(2): 536-542.
[9] 喻鹏, 马腾, 唐仲华, 周炜. 盆地异常低压系统处置油田污水可行性[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(1): 211-219.
[10] 赵林, 莫惠婷, 郑义. 滨海盐碱地区包气带中淡水透镜体维持机理[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(1): 195-201.
[11] 那金, 许天福, 魏铭聪, 冯波, 鲍新华, 姜雪. 增强地热系统热储层-盐水-CO2相互作用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(5): 1493-1501.
[12] 李正伟, 张延军, 郭亮亮, 金显鹏. 松辽盆地北部干热岩开发水热产出预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(4): 1189-1197.
[13] 张剑波, 李谢清, 石阳, 朱建勃. 油藏数值模拟中地质模型的建模流程与方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(3): 860-868.
[14] 束龙仓, 范建辉, 鲁程鹏, 张春艳, 唐然. 裂隙-管道介质泉流域水文地质模拟试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(3): 908-917.
[15] 杨丽春, 庞宇斌, 李慎刚. 超长基坑开挖的空间效应[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(2): 541-545.
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