【摘 要】
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以往在滨海潜水含水层海水入侵的研究中通常忽略潮汐等引起的海水面波动的影响,且将向海边界设置为固定边界,目前越来越多的国内外学者已经开始关注并考虑潜水层海水入侵中的潮汐效应.潮汐波动动态地改变了向海边界条件,尤其当海滩为小坡度倾斜海岸时,在潮汐落潮阶段海滩上会形成渗出面,非线性变化的边界令向海边界条件变得更为复杂.德国亥姆霍兹环境研究中心开发的开源软件OpenGeoSys软件可以通过变密度流情况下的
【机 构】
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中国海洋大学 德国亥姆霍兹联合会-环境研究中心
【出 处】
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2017第三届“地下水科学青年论坛”
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以往在滨海潜水含水层海水入侵的研究中通常忽略潮汐等引起的海水面波动的影响,且将向海边界设置为固定边界,目前越来越多的国内外学者已经开始关注并考虑潜水层海水入侵中的潮汐效应.潮汐波动动态地改变了向海边界条件,尤其当海滩为小坡度倾斜海岸时,在潮汐落潮阶段海滩上会形成渗出面,非线性变化的边界令向海边界条件变得更为复杂.德国亥姆霍兹环境研究中心开发的开源软件OpenGeoSys软件可以通过变密度流情况下的渗流-弥散模型来模拟海水入侵问题,为了考虑潮汐波动的影响,向海边界条件采用动边界条件,即在程序中实现动态获取每个时间步的海水水位,并以此为依据动态地设置每个时间步的向海边界条件.建立斜坡海滩潜水层海水入侵的二维数值模型,同时考虑潮汐、渗出面及变密度流等复杂因素的影响,探讨了潜水含水层水位波动及盐度运移的规律.模拟结果与已有文献的实验数据吻合较好,结果表明:(1)潮汐波动会引发潜水层地下水水位超高;(2)潮汐引起的水位波动周期与潮汐周期一致,波幅随着离岸的水平距离的增加而不断衰减,相位与潮汐波动相比存在滞后,滞后时间随着离岸的水平距离的增加而不断增大;(3)斜坡海滩上的潮汐波动引起了潮间带沙滩下区域相对较快的海水循环,在盐度输移和海水循环的共同作用下形成了上部盐度晕,上部盐度晕的存在改变了盐度的分布及淡水排放通道;(4)定流量陆地边界情形下,潮汐作用会减缓海水入侵程度;潮汐振幅相同时,陆地边界流量越小受影响越大;陆地边界流量相同时,振幅的减小使得上部盐度晕收缩,盐度楔形体向陆地扩张.进一步完善了海水入侵的数值模型,对深入研究潜水含水层与海水之间的物质和能量交换规律,指导滨海地区地下水开发利用及有效防止海水入侵具有重要的理论指导意义.
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