利用高密度電阻率探針監(jiān)測海水入侵研究.pdf

1、海水入侵問題的研究歷史較遠,國內(nèi)外研究的課題也較多,研究方法可以歸納為模型研究、現(xiàn)場調(diào)查研究和室內(nèi)試驗研究,模型研究多是以突變界面模型和過渡帶模型為主,現(xiàn)場研究也多為區(qū)域調(diào)查,對海水入侵的現(xiàn)場實時監(jiān)測方法的研究較少。
　　本文簡要介紹了海水入侵的現(xiàn)狀和海水入侵的主要影響因素,系統(tǒng)介紹了海水入侵現(xiàn)有的監(jiān)測研究方法,判斷海水是否入侵的監(jiān)測指標以及海水入侵界面位置的判定方法等。文章設(shè)計了一套海水入侵過程的原位實時監(jiān)測系統(tǒng)。在砂槽內(nèi)開展試

2、驗?zāi)M海水入侵過程,利用高密度電阻率探針監(jiān)測系統(tǒng)對海水入侵過程進行實時連續(xù)監(jiān)測,對海水入侵過程的動態(tài)變化進行了全面系統(tǒng)的監(jiān)測分析?？偨Y(jié)出了高密度電阻率探針監(jiān)測海水入侵過程的數(shù)據(jù)處理與分析方法,驗證了該監(jiān)測方法的有效性。本文的核心部分是試驗研究,通過室內(nèi)試驗研究單相介質(zhì)和分層介質(zhì)條件下咸淡水水位變化對海水入侵楔形體的動態(tài)影響。試驗結(jié)果為預(yù)防和治理海水入侵提供了可靠的試驗依據(jù)。研究成果主要包括以下幾部分:
　　(1)利用高密度電阻率探

3、針測定了砂土被不同含鹽量的孔隙水飽和時的電阻率,結(jié)果顯示飽和砂土電阻率與鹽度及各離子濃度之間呈現(xiàn)良好的指數(shù)關(guān)系。
　　(2)均勻介質(zhì)中的模擬試驗結(jié)果顯示,海水入侵區(qū)大小及入侵速度主要受咸淡水水頭差影響。咸淡水平穩(wěn)接觸后,會形成動態(tài)平衡的咸淡水界面;咸淡水水頭差的劇烈變動會導(dǎo)致介質(zhì)中原有咸淡水界面的破壞,造成短時間的孔隙水紊流和咸水區(qū)擴大,若水頭差保持不變,則該現(xiàn)象最終消失,咸淡水之間形成新的平衡。水頭差變動較小時,原有界面一般不會

4、發(fā)生破壞,增大咸水水位和減小淡水水位都會使咸淡水之間的界面位置上升,反之則出現(xiàn)相反的現(xiàn)象;咸淡水水頭差較大時,滲流作用占主要地位,咸淡水之間呈現(xiàn)突變界面,咸淡水水頭差較小時,擴散作用起主導(dǎo)作用,咸淡水之間呈現(xiàn)過渡帶界面形態(tài)。
　　(3)由介質(zhì)水平分層的試驗結(jié)果可以看出,垂直方向上介質(zhì)滲透性的差異造成咸水入侵路徑的復(fù)雜多樣:在海水向淡水入侵階段,低滲透層對入侵海水有一定的阻礙作用,阻擋了咸水向粉土層下方的運移;而在海水的后退階段,低

5、滲透層的存在又阻礙了淡水的滲流,造成低滲透層下部被污染區(qū)域較難治理;此外低滲透層一旦被海水污染,其治理難度更大。
　　(4)采用室內(nèi)水槽試驗,實現(xiàn)了高密度電阻率探針對介質(zhì)孔隙水水質(zhì)的實時監(jiān)測。電阻率數(shù)據(jù)處理中,單點垂向電阻率分布圖與監(jiān)測剖面等值線圖都能夠在一定程度上反映介質(zhì)內(nèi)孔隙水水質(zhì)的變化,在數(shù)據(jù)分析中,將兩者對比結(jié)合,能更好的掌握海水入侵狀況。
　　文章利用大水槽試驗?zāi)M海水入侵,試驗條件更接近實際情況;通過多種條件下過

6、渡帶及其動態(tài)特征的實時監(jiān)測分析,發(fā)現(xiàn)了過渡帶的形成、發(fā)展、變化和穩(wěn)定四個演化過程,獲得了過渡帶的各個演化階段的動態(tài)特征,并從理論上加以解釋;還得到了過渡帶的變化與外部條件及介質(zhì)特性的關(guān)系:即水位差和介質(zhì)分層決定過渡帶的位置,滲透率影響過渡帶發(fā)展過程等定性及定量規(guī)律。
　　通過試驗研究和數(shù)據(jù)分析處理,使海水入侵問題監(jiān)測的研究向?qū)嶋H應(yīng)用方向邁進了一步,所取得的成果對濱海地區(qū)海水入侵監(jiān)測預(yù)警及水資源的規(guī)劃管理和海水入侵的預(yù)防、治理有較大