本文關(guān)鍵詞：天然河床濾床地下水流態(tài)變化模擬試驗(yàn)及水量計(jì)算方法研究

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【摘要】：天然河床滲濾取水技術(shù)是近些年來逐漸被廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)清潔高效低成本的取水技術(shù),其依靠天然河床濾床的吸附凈化作用,通過滲濾的方式,達(dá)到對河水的清潔效果,相比傳統(tǒng)的取水方式大大降低了成本,簡化了工藝流程。在滲濾取水過程中,由于河床表面泥膜的弱透水性,往往在取水速率大于補(bǔ)給速率的時(shí)候,含水層內(nèi)部出現(xiàn)大范圍的非飽和帶,使得后期的水量大幅減少,地下水流場不再是飽和流場,因此利用傳統(tǒng)的水量計(jì)算方法,忽略非飽和帶的影響,計(jì)算結(jié)果會出現(xiàn)錯(cuò)誤,達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)水量,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是多個(gè)因素影響的結(jié)果,然而目前已有的研究,對于影響取水量的因素沒有明確的定量分析,對于取水管附近由于非飽和帶的產(chǎn)生,地下水流態(tài)變化特征的研究一直是模糊與空白的。本文通過北票市滲濾取水工程建立的概念模型,構(gòu)建室內(nèi)模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?基于地下水動(dòng)力學(xué)原理,模擬不同影響因素下的取水效果,分析地下水流態(tài)變化特征。將試驗(yàn)得到的實(shí)際取水量與通過傳統(tǒng)水量計(jì)算方法得到的取水量進(jìn)行對比分析,討論各種計(jì)算方法的適用性�；谝陨戏治�,運(yùn)用Visual Modflow對北票滲濾取水工程典型硐室取水滲流場進(jìn)行數(shù)值模擬,分析各影響因素下的地下水流態(tài),判別非飽和帶產(chǎn)生臨界條件及非飽和帶產(chǎn)生對流場的影響。根據(jù)上述研究內(nèi)容和方法,得到以下結(jié)論:(1)天然河床濾床取水方式的地下水流場為三維飽和非穩(wěn)定流;河水通過弱透水層以下滲的方式補(bǔ)給地下水,地下水運(yùn)動(dòng)特征可看作有越流補(bǔ)給的非完整井運(yùn)動(dòng)。(2)河水作為滲濾取水的水量來源,河水位越高,水頭差越大,下滲補(bǔ)給量越多,取水量越大,相反河水位越低,河水下滲補(bǔ)給量也有限,增大豎井降深,取水量增加幅度也不大。(3)隨著豎井中的降深增大,河床下部取水量也逐漸增大,但隨著抽水時(shí)間持續(xù),在豎井降深過大時(shí),取水量不再增加甚至逐漸降低。(4)當(dāng)含水層表面出現(xiàn)凍層時(shí),將大大降低取水量,同一水位條件下,同樣豎井降深得到的取水量也遠(yuǎn)小于非凍層條件,并且凍層條件下,因?yàn)楹铀聺B補(bǔ)給受阻,很快便到達(dá)含水層的最大取水量。(5)由于下部抽水速率大于河水下滲補(bǔ)給速率,非飽和帶先在含水層表層的飽和帶下部形成,后逐級向下部擴(kuò)展,含水層內(nèi)部含水率由上部先降低擴(kuò)展至下部同樣降低,含水層整體含水率驟降,非飽和帶在含水層中達(dá)到最大,此時(shí)取水量達(dá)到極限值,在非飽和帶產(chǎn)生之前,隨著取水過程的進(jìn)行,取水量是隨著含水層內(nèi)部含水率的降低不斷增大的,然而在非飽和帶擴(kuò)展至整個(gè)含水層之后,含水層含水率迅速降低,而取水量也隨之降低,但此前取水量已經(jīng)出現(xiàn)下降趨勢。(6)利用Visual Modflow軟件建立北票滲濾取水?dāng)?shù)值模型,模擬分析不同影響因素下取水口附近地下水流場特征,確定控制非飽和帶產(chǎn)生的臨界條件的數(shù)值模擬計(jì)算方法,所建立的模型符合滲濾取水原理,確定所建立的數(shù)值模擬方法可為滲濾取水工程的設(shè)計(jì)計(jì)算提供理論依據(jù),模擬結(jié)果具有參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P641.2

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本文編號：1213457