25688.海水入侵問題的三維有限差分數值模擬

1、海水入侵問題的三維有限差分數值模擬ThreeDimensionalNumericalSimulationofSeawaterIntrusionbasedontheFiniteDifferenceMethods學科專業(yè)：水力學及河流動力學研究生：陳開榮指導教師：白玉川教授天津大學建筑工程學院二零一二年十二月摘要在海岸附近的濱海含水層中，當地下水受到超量開采時，經常會出現海水侵入淡水含水層致使淡水被咸化而失去原有功能和使用價值的現象。采用數

2、值方法研究海水侵入淡水含水層的范圍（過渡帶）和其中鹽分濃度的大小，以及過渡帶和鹽分濃度隨時間的發(fā)展變化規(guī)律，對預測和防治海水入侵具有重要意義。在以往對海水入侵的數值模擬研究中，幾乎從未考慮海水潮位的波動對模擬結果的影響。本文將海域也囊括在模型中，近似地考慮了海水潮位的波動，使研究工作更接近實際情況，這正是本文的創(chuàng)新之處。本文首先基于質量守恒定律并考慮流體密度變化的影響，推導出描述地下水流運動狀態(tài)的水流控制方程以及描述污染物遷移和傳播規(guī)律

3、的溶質運移控制方程；然后將理論應用于實際，借助國內流行、國際上處于領先水平的有限差分數值模擬軟件VisualMODFLOW，研究了大連海洋大學新校區(qū)的海水入侵問題，并分析和比較了有無防滲墻條件下過渡帶寬度、鹽分濃度大小、地下水位及流場的差異。研究結果表明，隨著外海潮位的上升，地下水流所受的阻滯作用也逐漸增大，致使校園區(qū)域的地下水位壅高，并在校園北邊界附近出現水位劇烈變化的現象；模擬開始前五年和后五年過渡帶的寬度擴大值及鹽分濃度增值并不相

4、同，說明海水侵入校園區(qū)域的速度并非與時間成正比；設置防滲墻能夠進一步抬高校園區(qū)域的地下水位、減小地下水的流動速度、縮小鹽分侵入校園區(qū)域的范圍并降低其濃度，不過這種作用效果并不顯著，鹽分依然侵入了校園區(qū)域，說明設置防滲墻并不能從根本上將鹽分阻擋在校園區(qū)域之外，只是延緩了鹽分侵入校園區(qū)域的時間，實質上是治標不治本，想要徹底解決海水入侵問題，還需尋求其他更為有效的辦法才行。關鍵詞：海水入侵數值模擬變密度三維有限差分法VisualMODFLOW