基于MODPATH模型的单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度的关键影响因素研究

王新港; 杨昱; 王磊; 徐祥健; 韩旭; 夏甫; 邓圣; 肖瀚; 姜永海

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基于MODPATH模型的单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度的关键影响因素研究

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为研究单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度(抽水井对回渗水的捕获率)和关键因素对水力控制程度的影响机制,构建了基于GMS模拟软件的MODPATH地下水流线示踪模型,根据实验室尺度砂柱物理模型的实测水位数据校准,结合渗透系数为0.009、0.02、0.04、0.09 cm/s四种不同水文地质条件和抽出回渗量为1、2.5、5、10 cm^(3)/s四种水动力条件以及25、30、32、35 cm四种回渗半径的情景设置,模拟了地下水质点的迁移轨迹,刻画了抽水井的捕获范围,量化了抽水井对地下水流场的水力控制程度,并构建了水力控制程度与关键参数之间的定量关系.结果表明:①砂柱物理模型在1、2.5、5、10 cm^(3)/s四种流量下达到抽出-回渗平衡时,捕获率分别为95.63%、97.69%、97.93%和98.17%;②物理模型内抽水井捕获范围均小于回渗范围且捕获率随流量增加而变大;③回渗范围和含水层渗透系数一定时,随着抽出-回渗量的增大,捕获范围和捕获率均增大;④当回渗范围和抽出-回渗量一定时,随着含水层渗透系数的增大,捕获范围和捕获率均减小;⑤当含水层渗透系数和抽出-回渗量一定时,随着回渗范围的增大,捕获范围和捕获率均减小;⑥根据64种情景的拟合结果,水力控制程度与含水层渗透性强弱、抽出-回渗量大小和回渗半径之间存在定量关系——η=100%×[0.9ln(Q/K)−0.4R+10^(4)]〔η为水力控制程度(%),Q为抽出-回渗量,K为含水层渗透系数,R为回渗半径〕.研究显示,单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度与抽出-回渗量、含水层渗透系数和回渗范围间存在对应关系,可以有效指导实际场地工程应用中实现水力控制的关键参数的设计.

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来源
《环境科学研究》 |2023年第9期|1791-1801|共11页
作者
王新港; 杨昱; 王磊; 徐祥健; 韩旭; 夏甫; 邓圣; 肖瀚; 姜永海;
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作者单位

河北工程大学能源与环境工程学院;

中国环境科学研究院;

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正文语种 chi
中图分类地下水;
关键词
单井抽出-回渗循环; 水力控制程度; 砂柱物理模型; 数值模型; 定量关系;

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