基于砂槽模型研究不同水流密度下盆地地下水流系統

易 磊，漆繼紅，許 模，吳明亮，李 瀟，岑鑫雨

(成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059)

在我國干旱半干旱地區，地下水是主要的、甚至是唯一的供水水源。人們不僅需要開采淺層地下水作為生活飲用水，還需要開采深層地下鹵水以滿足生活及生產需求，如何對地下水資源進行合理開發利用已成為我國亟需解決的問題之一[1-3]。作為地下水的存儲空間，沉積盆地在一定程度上控制著地下水的流動特征。例如，在重力作用下，盆地內可形成不同級次的水流系統，而不同水流系統有著相對獨立的水化學及水動力學特征[4]。通過大量實際資料的統計分析發現，我國諸多盆地，如塔里木盆地、柴達木盆地、鄂爾多斯盆地、羌塘盆地等，盆地內的地下水在平面上表現出從盆地四周向盆地中心部位水流密度、溶解性總固體逐漸升高的特征；在剖面上表現出隨埋深的增加水流密度、溶解性總固體逐漸升高的特征[5-7]。因此，為深入認識盆地地下水水循環特征，尤其是區域性水流的循環特征，需在盆地尺度開展變密度條件下地下水流系統的模擬研究。

自Tóth提出地下水流系統理論以來，諸多學者通過數值模擬、物理試驗對盆地地下水流系統進行了研究。梁杏等利用砂槽模型使得多級水流系統可視化[8-10]；劉彥等通過控制入滲補給強度分別實現了不同的水流模式，之后結合控制單一因素的通量上邊界的數值模擬，探討地下水流模式的轉化規律，且在數值模擬結果基礎上，計算不同條件下盆地不同水流模式的水力梯度系數，從水流能耗率的角度探討地下水流模式變化的機理[11-12]；……