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穿透曲线随流量升高的变化特征及预测

2018-07-26赵小二吴吉春南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

水文地质工程地质 2018年4期

赵小二,常 勇,吴吉春,彭 伏(南京大学地球科学与工程学院,江苏,南京 210023)

岩溶含水层是全球范围内一种重要的供给水源,为世界上25%以上的人口提供了水资源。岩溶管道发育促进物质的循环和运移,因此,岩溶含水层特别容易遭受污染。岩溶含水层介质呈高度非均质和各向异性,高度脆弱,这种情况下达西定律几乎不适用[1],多孔介质特有的参数没有明确的物理意义。因此,岩溶含水层水流和运移特性高度复杂。这种背景下,定量示踪试验是一种有力工具,不仅能确定两点之间的水力联系,提供有关地下水运动轨迹的直接信息,还能给出穿透曲线(BTC),从中可以获得岩溶含水层中的溶质运移情况。可以通过BTC特征参数(峰值浓度、峰值时间等)直观了解溶质运移情况,也可以通过数学模型拟合BTC得到溶质运移参数,因此穿透曲线十分重要。水动力条件对穿透曲线的作用明显,因此不同流量条件下需要针对性进行示踪实验。可以通过足够多示踪实验来包含可能出现的水流条件,但野外条件下由于财力和时间限制,这种方案很难实现[2]。因此,研究穿透曲线随流量的变化规律,并根据流量预测得到BTC特征参数,可以对上述问题有个初步的解决。

许多学者研究了岩溶管道溶质运移同流量的关系。Morales等[3]对不同流量条件下多个岩溶管道的示踪试验数据进行分析,建立了穿透曲线特征参数之间以及与流量的关系式;Massei等[4]和Morales等[5]采用两种不同的溶质运移模型拟合不同流量条件下的岩溶管道示踪试验结果,分析了溶质运移参数随流量的变化趋势,并推断出穿透曲线拖尾很大程度上受水动力条件的控制;……

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