| 地下水位升降与空气流耦合的砂柱实验及其模拟 |
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| 引用本文： | 董佩,王旭升,万力,匡星星,陈添斐.地下水位升降与空气流耦合的砂柱实验及其模拟[J].地球科学,2013(Z1):126-132. |
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| 作者姓名： | 董佩 王旭升 万力 匡星星 陈添斐 |
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| 作者单位： | 地下水循环与环境演化教育部重点实验室;中国地质大学水资源与环境学院;香港大学地球科学系 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(Nos.40802060,91125024);中央高校基本科研业务费专项资金 |
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| 摘 要： | 地下水位的上升或下降会驱动包气带中的空气流动,并与水位升降运动发生相互作用.当潜水含水层被低渗透介质覆盖时,这种水位升降与空气流的耦合现象更加明显.利用细砂盖层作为低渗透介质与厚层粗砂组合成双层结构砂柱,进行了注水和排水实验研究.在排水实验中砂柱水位面下降,包气带会形成显著真空,吸取外界大气.在注水实验中砂柱水位面抬升,包气带气压增大,空气向外流动.包气带气压随时间的变化曲线呈单峰形式,且受到细砂盖层厚度的影响.考虑砂柱饱水带的Darcy流和包气带可压缩空气的线性渗流,提出了一个描述砂柱水-气运动的简化动力学模型,通过Runge-Kutta法进行实验过程的数值模拟,重现了观测到的包气带气压变化特征.模拟结果表明,包气带气压的极值随着低渗透盖层厚度的增加而呈非线性增大趋势.
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| 关 键 词： | 地下水 包气带 气流 砂柱 水气二相流 真空 水文地质 |
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