地下水通过水平裂隙含水层海底排泄的解析解

摘要

海底地下水排泄(SGD)被认为是地下水向沿海海洋环境排泄的主要通道，SGD伴随污染物和微量元素的运输，可能会影响水质和海洋生态系统，甚至会污染环境.尽管水文地质学家对非均质含水层和SGD间的关系进行了大量的研究，但在SGD过程中裂隙的作用仍然是未知的.为了更好地了解地下水SGD在裂隙中的传播机理，利用了拉普拉斯变换法，推导出了地下水水头的一维解析解和地下水通过一个水平裂隙的平均速度，然后用特征差分法导出了地下水在裂隙中溶质运移时溶质浓度的数值解.结果表明，地下水运动，溶质运移与SGD的联系主要受潮汐周期性波动的影响，这种影响改变了裂隙中的水头和水力梯度，使得在SGD中地下水的平均流速也发生周期性的变化.溶质运移在对流和水动力弥散的双重作用下，SGD中的污染物浓度围绕一固定值呈周期性振荡，且越靠近海岸处振荡现象越明显，但始终无法达到稳定状态.本文所得SGD在裂隙中水头，平均流速及溶质浓度的变化曲线将对于沿海地区的污染修复和海洋保护有着重要的意义.

目录

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摘要

第1章绪论

1．1裂隙含水层研究背景及意义

1．2裂隙含水层的研究现状

第2章地下水水位对潮汐响应的解析解及污染扩散的数值解

2．1概念模型

2．2数学模型和解决方案

2．2．1 SGD水头的数学模型

2．2．2 SGD水头的解析解

2．2．3地下水流速的解析解

2．2．4溶质运移的数学模型

2．2．5对流-弥散方程的数值解

2．3讨论

2．3．1裂隙含水层中的水头

2．3．2裂隙含水层中的平均流速

2．3．3溶质运移中污染物的浓度

第3章潮汐对两段裂隙含水层中地下水水位的影响

3．1概念模型

3．2数学模型和解决方案

3．2．1两段裂隙中SGD水头的数学模型

3．2．2两段裂隙中SGD水头的解析解

3．3讨论

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文