半干旱地区河床渗透系数空间变异性研究

摘要

河水与地下水的相互作用是自然界中普遍存在的一种自然现象,而在河流水-地下水相互作用当中,河流潜流带的渗透性直接影响河水-地下水之间水力联系的强弱。开展半干旱地区河床渗透系数的深入研究,对综合利用地表水-地下水资源以及对河流生态环境的修复具有十分重要的科学意义。本文选择我国陕西省境内的渭河和美国内布拉斯加州的Platte River为研究对象,开展其潜流带中渗透系数的研究。测定渗透系数的方法主要分为野外测定方法和室内测定方法。室内主要是根据达西定律,利用渗透仪来测定样品的渗透系数。野外测定方法主要包括抽水试验、压水试验和渗水试验等。本文主要采用现场竖管法和室内颗粒分析法来测定河床沉积物的渗透系数。在渭河河床渗透系数测定的基础上进行了其空间变异性研究,取得了以下3方面的认识:(1)渭河河床沉积物浅层的Kv大于深层的Kv;(2)渭河河床沉积物平行层理方向的K值最大,垂直层理方向的K值最小,河漫滩沉积物受到水动力条件的影响,其沉积结构呈现出从下往上依次沉积物颗粒越来越细,渗透系数也随之减小;(3)利用基于颗粒分析的经验公式来求解其河床沉积物的垂直、水平、竖直、沿层理等方向渗透试验中的渗透系数,并与竖管法测定的结果进行了对比分析,发现竖管法的结果比较符合河床的实际沉积结构。另外,本文还利用普通克里格法分析了Platte River的垂直渗透系数Kv的分布规律,首先从竖管法测得的垂直渗透系数中求得了其变异函数模型,再根据变异函数模型,建立其协方差模型,利用普通克里格法对“未知点”进行插值计算,并把插值结果与其他方法的计算结果进行对比分析,加深了对克里格插值方法特点的认识。最后,利用Hunt(1999)河流-地下水理论模型,把所测得的渭河渗透系数应用到傍河抽水的实例中,发现系统研究河床沉积物的渗透系数是十分必要的,它是控制河流-地下水水量交换的一个重要水文地质参数。

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第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本文的主要创新点

1.5本文的研究路线

第二章 渗透系数K的测定方法

2.1竖管法

2.2颗粒分析法

第三章 渭河河床渗透系数K的空间分布

3.1研究区自然条件

3.2研究区经济状况

3.3试验工作概述

3.4试验结果

3.5两种方法的对比

3.6本章小结

第四章 Platte River河床渗透系数K的测定与分析

4.1研究区位置

4.2试验工作概述

4.3试验结果

4.4本章小结

第五章 河床渗透系数的应用

5.1理论依据

5.2渗透系数的应用实例

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢