论文部分内容阅读
地下水作为重要的水资，在我国受到越来越多的关注。我国地下水资源地域分布不均，总体上，全国地下水资源量由东南向西北逐渐降低。随着我国经济社会的快速发展，地下水资源开发利用量呈迅速增长态势，与此同时也大大增加了地下水的污染。
裂隙水，存在于岩石裂隙中的地下水，是丘陵、山区供水的重要水源，也是矿坑充水的重要来源。由于裂隙系统几何形状的复杂性和渗透性能的非均质性和各向异性，溶质在裂隙中的迁移机理和迁移过程极为复杂，目前对于裂隙介质的物理建模研究相对较少，主要集中在相对简单的单个平行板裂隙、多组平行或交叉裂隙的研究上，对于裂隙网络主要还是采用数值模拟方法进行研究，总体上，物理模拟还处于理论和试验探索阶段。为了更好的了解裂隙网络渗流和溶质运移规律，有必要对其进行物理建模试验，对于开展三维复杂裂隙网络中水流与溶质运移特性研究也具有重大研究意义
本次研究在充分阅读和分析以往裂隙研究和建模资料的基础上，基于离散裂隙网络模型(DFN)，随机生成了一套相交裂隙网络，同时结合裂隙管道流模型，将裂隙面内的流动简化为一条或几条裂隙管道内的流动，在室内建立了相应的裂隙介质管道流模拟装置，并进行了裂隙渗流和溶质运移试验，具体分析了裂隙管网模型参数（有效空隙率、裂隙密度、裂隙产状、进出口数量等）对裂隙管网渗流和溶质运移的影响，分析其主控因素。
研究共得到以下结论:
1)裂隙管网渗流流量与有效空隙率、裂隙密度、裂隙产状、进出口数量均存在非常显著的相关关系。流量与有效空隙率及裂隙密度存在较好的统计关系。当裂隙管网内部结构不变或变化较小时，裂隙管网渗流流量与进口和出口数量均存在很好的统计关系;在裂隙管网主方向裂隙密度较其它次方向裂隙密度明显较大的情况下，裂隙网络渗流流量随次方向裂隙密度的增加增幅更大，随主裂隙密度增加增幅反而较小，进而表明裂隙岩体渗流流量由岩块整体连通性决定，而非某一方向的裂隙。
2)试验结果表明，弥散度与管道网络最长最短路径长度之差存在比较显著的相关性;而弥散度随有效空隙率变化在不同范围出现相反的变化趋势:当有效空隙率比较小时，有效空隙率增大，裂隙岩体渗流途径长短差异性变大，导致弥散度随着有效空隙率的增大而增大;当有效空隙率大于一定范围时，裂隙网络连通性达到较好程度，随着有效空隙率的增大，裂隙岩体渗流途径长短差异性反而减小，导致弥散度减小。
3)溶质通量与流量、有效空隙率、裂隙密度和进出口数量均呈显著的正相关关系。回归分析结果显示，溶质通量与裂隙流量和密度之间存在较好的统计关系，表现为随流量和裂隙密度增大，溶质通量增长的速率也增大的趋势。