论文部分内容阅读
随着新方法的提出和新技术的研发,海水-地下水之间的交换已经成为海洋学和水文地质学领域的研究热点。海底地下水排泄是参与全球水循环的重要部分,也是海洋营养物质、污染物及其他化学物质向陆地运输的重要途径。海底地下水排泄对近岸生态环境具有重要影响。莱州湾是重要的渔盐基地,受人类活动的影响较大,污染较严重,且污染物的输出量大于输入量。莱州湾南岸属于泥质潮滩,坡面平缓,渗透系数较小,目前将此类地质条件的区域作为研究区的情况比较少。本文以莱州湾南岸大面积渗出面的泥质潮滩为研究对象,在潮滩上选取长3800 m的典型剖面。沿剖面布设5个监测点(从内陆向沿海分别为W1,W2,…,W5),利用自动监测仪(CTD-Diver)监测地下水的水头和盐度,监测时间为2015年8月7日15:00至2015年8月12日15:00,每小时记录一次数据。利用“竖管降水头实验法”测量含水层第一层(淤泥覆盖层)的垂向渗透系数。在分析水头、盐度随时间的变化规律的基础上,发现W3的水头及盐度具有特殊性,即W3处水头及盐度均高于相邻观测点,猜想W3处的弱透水层存在一个渗透性较大的“天窗”区域,即剖面以南地区抽取卤水晒盐并发生渗漏,致使地下水盐分升高,与此同时,高渗透性的含水层使W3接受更多的来自于内陆的补给。根据已有的数据资料及野外勘察,概化水文地质条件,建立水文地质概念模型,将建好的水文地质概念模型利用Visual MODFLOW中的SEAWAT-2000模块进行数值模拟,将W2~W5的水头、盐度的模拟值和观测值进行拟合,基于良好的拟合结果模拟含水层地下水流动及溶质运移过程。基于上述猜想,通过数值模拟,验证了W3处存在“天窗”的猜想。根据数值模拟得出,一个海潮周期内,海底地下水排泄量为17.46 m~3/m/d,其中海水再循环排泄量为10.74 m~3/m/d,海水流入量为2.71 m~3/m/d。涨潮阶段,地下水排泄量随之减少,渗透性较小的淤泥层水流方向大致为从海水流入到含水层,海水入渗量随之增大,落潮阶段则情况相反,这是由于涨潮或落潮阶段海潮水头逐渐高于或低于地下水水头,水力梯度增大,发生了海水-地下水交换。由于泥质潮滩坡度较小(小于0.04%),渗透性差,短时间内溶质运移不明显。本次研究,进一步明确了海水-地下水交换的机理,对海岸带地下水管理提供一定的依据。