填海造陆区水盐运移分析及数值模拟研究

摘要

沿海地区社会经济的快速发展，大量人口由内陆城市向滨海城市转移，导致滨海地区受到土地不足的限制，填海造陆成为解决这一矛盾的重要方法之一。填海造陆活动的发生导致原陆域区域地下水位抬高，而填海区最初的地下水来源于该区域填海前海水的毛管上升，盐分含量极高，经过原陆域区域地下水的逐渐过渡到回填区，地下水缓慢抬升至相对稳定的状态。因此在填海造陆成为滨海地区解决土地紧缺问题的方法的同时，也带来了地下水盐分过高、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。本文在大量调查环渤海地区填海造陆工程的基础上，应用FEFLOW软件建立填海造陆区地下水流场和溶质运移模型，对区域内地下水及盐分运移情况进行模拟，分析此类情况的机理性问题;并模拟采取雨水利用等土地盐碱化措施时的地下水盐运移情况，分析防治措施的效果，给出改善的建议。本文主要研究内容和结论如下:
　　(1)首先对吹沙填海和抛石填海两种填海造陆施工方式的适用条件、土体结构及海岸带类型进行了对比，并通过对大连市凌水湾填海工程的详细调查及分析，对抛石填海区的土体结构、土壤及植物类型和地下水化学特征进行总结。
　　(2)通过分析围填海填土类型及结构，并结合课题组相关的物理实验所测得的相关参数，以及原陆地区域观测井的水位观测数据等，建立符合工程填土结构实际背景的模型，模拟该情况下填海工程5年间的地下水盐运移趋势。结果表明:模拟区域蒸发能力强、降雨量小，当只有降雨入渗补给和蒸发排泄的情况下，模型区域内地下水得不到充分的补给，盐分得不到稀释，土壤中的盐分也得不到淋洗，形势十分严峻。
　　(3)通过对降雨入渗系数这一参数进行±10％和±20％的变化幅度的敏感性分析，以分析该参数对模型区域地下水位及氯离子浓度的影响程度。结果表明:降雨入渗系数的改变可以导致地下水位一定幅度的变化，但由于在降雨量很小、蒸发能力强的背景下，入渗量的微小变化无法扭转其严峻的局势。因此可以通过改变土地利用形式的方法改变降雨入渗量，但必须同时采取多个措施共同作用，才能达到淋洗盐分，抬高地下水位，缓解海水入侵的局面。
　　(4)通过对雨水收集利用等措施进行模拟，分析不同措施对地下水环境的改善程度，为环渤海地区填海造陆工程采取相关措施提供参考依据。结果表明:采取淡水回灌措施时，回灌量和回灌位置十分重要，对盐分的淡化影响显著;地下防渗墙的建设能够有效的拦蓄调节地下和改善水质，但对于水位特别低的区域，可以同时采取建造地下防渗墙和回灌井回灌淡水的方式以达到更加显著的改善效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状及进展

1．2．1 国内外填海现状

1．2．2 FEFLOW软件应用现状

1．2．3 土壤盐渍化防治措施研究现状

1．3 研究内容及目标

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究目标

1．4 技术路线

2 环渤海地区填海造陆工程概况

2．1 引言

2．2 区域概况

2．2．1 地形地貌

2．2．2 气候特征

2．2．3 土壤及植物类型

2．2．4 地下水化学特征

2．3 填海造陆工程调查

2．3．1 填海造陆施工方式

2．3．2 典型填海造陆工程介绍

2．3．3 凌水湾填海工程调查及其填土结构分析

2．4 小结

3 填海造陆区地下水盐运移模型的构建

3．1 引言

3．2 FEFLOW介绍及应用

3．2．1 FEFLOW的应用领域

3．2．2 FEFLOW的模拟功能

3．2．3 FEFLOW的应用过程

3．3 地下水盐运移模型设计说明

3．4 模型的构建及计算

3．4．1 地下水运动基本方程

3．4．2 数值模拟模型的构建

3．4．3 源汇项及模型参数确定

3．4．4 模型计算及结果分析

3．4．5 降雨入渗系数敏感性分析

3．5 小结

4 填海造陆区土壤盐渍化防治措施及效果评价

4．1 引言

4．2 土壤盐渍化防治措施简述

4．3 土壤盐渍化防治措施效果分析

4．3．1 雨水收集利用措施

4．3．2 地下防渗墙措施

4．3．3 回灌井及防渗墙综合措施

4．3．4 其他措施

4．4 小结

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢