自然狀態(tài)下的海岸帶含水層存在指向海洋的水力梯度,咸淡水之間存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡[1]。但是,隨著沿海經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口密度的不斷增加, 淡水需求量大幅上升,過(guò)度開(kāi)采引起地下水位大幅下降,導(dǎo)致海水入侵[2]。大沽河流域是青島市的重 要水源地,連續(xù)干旱的氣候以及1981—1988 年對(duì)地 下水的超量開(kāi)采造成大面積地下漏斗區(qū),截至1998 年,地下咸水體面積已超過(guò)70 km2。該區(qū)域北部含水 層與大沽河存在水力聯(lián)系,并且大沽河常年水量充 足,可以視為淡水邊界; 研究區(qū)南部是人工修筑的截 滲墻。截滲墻的建立雖然阻止了咸水入侵的進(jìn)一步 發(fā)展,但同時(shí)也使得已經(jīng)入侵的咸水體滯留在含水層 中,給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的困難。 針對(duì)入侵的地下咸水體,可以通過(guò)抽水帷幕進(jìn) 行修復(fù)。1972 年在美國(guó)奧克斯納德河谷建立的抽 水帷幕[3],在運(yùn)行7 個(gè)月后成功去除地下咸水體; 劉 兆昌等[4]認(rèn)為,在缺乏足夠回灌淡水的地區(qū)可以利 用抽水方案進(jìn)行修復(fù); 韓志勇等[5]利用MODFLOW 對(duì)抽水帷幕的有效性進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)抽水對(duì)高濃度咸 水的去除是有效的; 同時(shí),唐心強(qiáng)等[6]發(fā)現(xiàn),在咸水楔 內(nèi)部抽水時(shí)能夠引起咸水楔長(zhǎng)度的指數(shù)型減小。
目前,對(duì)咸水體的修復(fù)研究主要停留在數(shù)學(xué)模 型模擬方面,而應(yīng)用物理模型進(jìn)行的模擬研究相對(duì) 較少。筆者在充分掌握大沽河下游地區(qū)水文地質(zhì)條 件的基礎(chǔ)上,建立室內(nèi)砂槽模型,對(duì)存在天然水體補(bǔ) 給條件下的地下咸水體進(jìn)行抽水修復(fù)模擬,研究連 續(xù)抽水對(duì)咸水體修復(fù)效果的影響,為咸水體修復(fù)工 程提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。 |