[發明專利]海岸帶地下淡水向海洋的排泄量計算方法

有效

• 申請號: 201510546111.7
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105243177B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 周訓
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了海岸帶潛水含水層和承壓含水層地下淡水向海洋的排泄量計算方法。對于地表不存在均勻入滲的海岸帶潛水含水層，如果已知其滲透系數K以及咸淡水密度，可以利用岸邊一觀測孔的潛水位h_L或界面深度m_L和其與海岸的距離L來計算地下淡水的排泄量。當地表存在均勻入滲時，如果已知入滲強度w，可以利用岸邊距離L處一觀測孔的潛水位h_L或界面深度m_L和其與海岸的距離L來計算地下淡水的排泄量。對于海岸帶承壓含水層，如果已知其頂板距海平面的深度D，可以利用岸邊一觀測孔的水頭H_L或界面深度M_L和其與海岸的距離L計算地下淡水的排泄量。上述情形中，如果已知海岸線處的界面深度m₀或M₀，也可以計算地下淡水的排泄量。

1.技術領域

本發明涉及海岸帶地下淡水向海洋的排泄量的計算方法，可以用來研究海岸帶地下水的水動力特征、開展濱海含水層地下水資源評價和分析海岸帶地下水環境的演變和保護，屬于海岸帶地下水動力學技術領域。

2.背景技術

海洋面積占陸地面積大約2/3。陸地上有漫長的海岸線，在許多濱海地區分布有地下含水層，在天然條件下地下水向海里排泄。濱海含水層地下淡水資源是沿海地區重要的供水水源，成為當地開發利用的主要對象。由于沿海地區經濟發展迅速和人口增加較快，地下淡水開采量日益增加。開采濱海含水層地下淡水資源會受到海水入侵的威脅，海水入侵是海岸帶困惑人們的主要環境地質問題。海岸帶淡水與咸水之間的關系、地下水向海洋的排泄量和海水入侵等問題，受到國內外各界的關注和學者們的重視和深入研究。

一般的陸地含水層，無論是潛水含水層還是承壓含水層，地下水的徑流量或者是地下水向河流的排泄量，主要受到上下游水頭差(或水力梯度)和含水層的滲透性控制，可以利用已有的潛水含水層和承壓含水層地下水流量計算公式(薛禹群等，2010；陳崇希，2011)來方便地進行計算。

在濱海含水層中地下水總是向著海洋排泄，海洋成為接受陸地含水層淡水的場所。由于存在咸淡水突變界面或過渡帶，地下淡水向海里的排泄量不僅受控于含水層滲透性和水力梯度，也與咸淡水突變界面的位置或過渡帶空間分布有關。海岸帶地下淡水向海里的排泄量的計算方法有其特殊性。描述地下淡水向海里的排泄量的計算公式應該出現描述咸淡水突變界面位置的內容，例如淡水和咸水的密度等。應用淡咸水突變界面模型或過渡帶模型來也可以定量研究海岸帶地下水的流動，對于含水層結構簡單的穩定流模型可以采用解析法求解，而對于復雜條件下的非穩定流模型則主要采用數值法求解。

3.發明內容

本發明公開了海岸帶潛水含水層和承壓含水層地下淡水向海里的排泄量的計算方法。

在天然條件下，海岸帶地下淡水的水頭通常高于平均海平面，地下淡水向海里排泄。地下淡水的排泄量除了受控于含水層的滲透性和水頭差等因素外，還受到咸淡水界面位置的影響。

(1)潛水含水層

在濱海均質各向同性潛水含水層中，假設地下淡水呈穩定流動并向海里排泄，地表存在均勻入滲，入滲強度為w。在距海岸的距離為L處有一觀測孔(圖1)，已知其潛水位為h_L，欲求地下淡水穩定流動的排泄量和咸淡水界面的位置。圖1為一個垂直于海岸線的剖面圖，選取平均海平面為橫座標，海岸線處為原點，向內陸方向為正，所有水位以平均海平面為基準面。假設地下淡水流動滿足裘布依(Dupuit)假設(即地下水基本上是水平流動或不存在垂向流速分量)，對于距海岸的任意距離x處的地下淡水過水斷面(近似為垂直斷面)，根據水流連續性原理和達西定律，從x＝0處的斷面流向海里的地下淡水單寬流量q₀為：