發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 03:28

【摘要】：鄂爾多斯高原白堊系巨厚潛水含水層發(fā)育的大量自流井與排泄區(qū)存在向上水力梯度密切相關(guān)。為了揭示潛水含水層自流井的水動(dòng)力學(xué)成因,本論文改進(jìn)了忽略垂向水力梯度的傳統(tǒng)水井水力學(xué)模型,建立了包含自流井的盆地地下水流模型,研究了自流井與潛水含水層之間的水力聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn),潛水含水層的長(zhǎng)濾管自流井內(nèi)存在著水平流速為零的水平流向分界點(diǎn)。其下為流入段,地下水從含水層流入水井;其上為流出段,地下水從水井流出到含水層;總流入量始終大于總流出量。該現(xiàn)象也可出現(xiàn)在承壓自流井中。由于自流井流出段無(wú)地下水流入,而流入段地下水流速隨深度增大而增加,導(dǎo)致井口地下水流量主要來(lái)自于水井的下半段。隨潛水面下降、井深減小或自流井離河谷距離增加,井周垂向水力梯度減小,自流井流入段的相對(duì)長(zhǎng)度減小,井口地下水更多地來(lái)自于水井下半段。為了解釋長(zhǎng)濾管自流井井口混合水樣可以較好地代表排泄區(qū)深部地下水這一現(xiàn)象,本論文以地下水年齡為例,建立了包含自流井的盆地尺度溶質(zhì)運(yùn)移模型,基于井周和井內(nèi)地下水的年齡剖面分布,得到了井口地下水的等效位置。研究發(fā)現(xiàn),開(kāi)挖自流井后,自流井淺部流出段周圍地下水的年齡將顯著增加,但流入段周圍地下水的年齡卻在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持與打井前一致,表明盆地中現(xiàn)有的自流井可用于采集代表打井前水質(zhì)的地下水樣品。自流井井口地下水的代表性取決于三個(gè)因素:自流井流入段的長(zhǎng)度、流入段周圍地下水的流速以及流入段周圍地下水的年齡。潛水含水層自流井的井口地下水可代表水井下部的地下水。都思兔河流域的實(shí)例研究表明,采用上邊界為給定通量的模型同樣可以得到自流井發(fā)育于排泄區(qū)的結(jié)論,且自流井上部存在水平流向分界點(diǎn)�；谧粤骶诘叵滤牡刃恢醚芯�,校正了前人利用水化學(xué)方法得到的流動(dòng)系統(tǒng)的循環(huán)深度。此外,通過(guò)水動(dòng)力模擬發(fā)現(xiàn),基于水化學(xué)方法得到的流動(dòng)系統(tǒng)分界深度通常小于流動(dòng)系統(tǒng)的最大穿透深度。本文的相關(guān)研究成果不僅有助于加深人們對(duì)潛水含水層自流井的認(rèn)識(shí),也為如何充分利用現(xiàn)有長(zhǎng)濾管井采集水樣提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P641.2
【圖文】：

圖 1-1 河間地塊剖面流網(wǎng)及水頭分布（據(jù) Hubbert，1940，修改、轉(zhuǎn)引自蔣小偉等，2013）雖然 Hubbert 早在 1940 年就提出了潛水含水層可以發(fā)育自流井，但時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到認(rèn)可。這一問(wèn)題的一個(gè)重要原因是 Dupuit 假設(shè)的局限性簡(jiǎn)化處理地下水在潛水含水層中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，Dupui（t1863）提出了著名的“假設(shè)”，即忽略地下水的垂向流速�；谠摷僭O(shè)，Dupuit（1863）得到了圓中地下水從潛水含水層向完整井穩(wěn)定流動(dòng)的解析解，Boussinesq（1904）了地下水在潛水含水層中非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的微分方程。作為潛水含水層研究的Dupuit 提出的假設(shè)在很大程度上方便了求解問(wèn)題，但同時(shí)也“隱藏”了一水運(yùn)動(dòng)的真相。英文文獻(xiàn)中也將潛水含水層稱為“無(wú)壓含水層”（uncaquifer），掩蓋了潛水含水層深部水頭可以高于潛水面甚至地面這一水文

維剖面模型為例，對(duì)比承壓含水層與潛水含水層自流區(qū)的分布范定水頭上邊界與定通量上邊界對(duì)自流井發(fā)育的影響，。二維剖面模型的自流區(qū) 模型設(shè)置th（1962, 1963）關(guān)于區(qū)域地下水流的研究表明，潛水面對(duì)于地下有重要的控制作用。當(dāng)潛水面高程沿分水嶺到盆地最低排泄點(diǎn)呈單地內(nèi)將僅發(fā)育一個(gè)水流系統(tǒng)，這樣的盆地被稱為單元盆地。由于對(duì)的凝練和有效的代表性，單元盆地模型被廣泛應(yīng)用于與區(qū)域地下水（Anetal.,2015;CardenasandJiang,2010;Garven,1985;Gleesonett al., 2010; Vandenberg, 1980; Zlotnik et al., 2015），成為區(qū)域地下水究的基本單元（Tóth,2009）。類似前人的研究，本章選定單元盆地如圖 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 侯光才;林學(xué)鈺;蘇小四;王曉勇;劉杰;;鄂爾多斯白堊系盆地地下水系統(tǒng)研究[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2006年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孫芳強(qiáng);鄂爾多斯盆地都思兔河流域地下水循環(huán)及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2729755