半无限封闭含水层非稳定渗流的“浸润锋面”最大距离研究

发布时间：2024-02-13 17:18

　　目前,鉴于上为半透水层下为透水含水层的半无限封闭结构岸坡的非稳定渗流研究较少,前人对半无限封闭含水层非稳定渗流的"浸润锋面"的研究鲜见报道。采用二维渗流理论和相关的有限元理论,利用Autobank有限元程序,在未考虑复杂的水位变化过程的情况下,对半无限封闭含水层非稳定渗流的"浸润锋面最大距离"的影响因素进行了一系列的研究,得到了各个影响因素对浸润锋面最大距离的渗流规律;通过正交实验设计,利用极差分析得到各个影响因素对浸润锋面最大距离影响的大小顺序,影响因素由大到小顺序为:水头高度>透水层渗透系数>透水层厚度>渗流时间>坡率>初始水位,为具有该结构岸坡的渗流规律提供一定参考意义,为控制岸坡渗流提供一定依据。

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【部分图文】：

图1河道切割形成的半无限密闭含水层结构

依据以上假设条件,具体模型如图1所示。鉴于三角形单元能较好地适应渗流场复杂的边界形状和非均质土层分布,因此,单元采用常用的三角形单元,本文模型划分的网格密度为3.03,基本上能满足模型的精度要求。

图2不同持续时间的浸润锋面最大距离与渗透系数k1关系曲线

本渗流模型采用直立岸坡,含水层渗透系数k2分别取0.002m/s,0.004m/s和0.006m/s,孔隙率e2=0.335,相对弱透水层渗透系数k1分别为0.00004m/s、0.00008m/s、0.00016m/s、0.00040m/s、0.0008....

图3不同渗透系数的浸润锋面最大距离随渗流时间关系曲线

由图2可知,短时间渗透,随着上部半透水层的渗透系数增大呈凹曲线型式,上部半透水层渗透系数越小下降越快,随着渗透系数增大,浸润锋面最大距离呈近直线增长,且斜率越来越大;较长时间渗透,随着上部半透水层的渗透系数增大基本上呈线性增长趋势(渗透系数极小的除外);随着下部透水层渗透系数的增....

图4不同持续时间的浸润锋面最大距离与含水层厚度关系曲线

初始水位高于下部透水层底面时,随着下部透水层厚度的增大,浸润锋面最大距离呈近线性增长,且随着渗透时间推移,增长速率增大。图5不同含水层厚度的浸润锋面最大距离与渗流时间关系曲线(初始水位低于下部透水层底面)

本文编号：3896975