2012
Vo1.7 No.4
刘久荣等：岩浓水数值模拟研究进展
岩溶水数值模拟研究进展
2012
第7卷第4期
刘久荣，王新娟，王荣，沈媛媛，姜媛，李鹏，许亮
（北京市水文地质工程地盾大队，北京100195）
摘要：本文从岩溶水默存介质及特性出发，介绍了岩落地下水数值模拟模型研究的国内外研究发展状况，几种常用
款件特点及其应用情况，提出了岩溶水模拟研究存在的不足，并就开展进步研究提出了相应的建议。关键调：岩溶水；聚陳水：双重介质；管道流
中图分类号；P641.134 0引言
文献标识码：A
随着人类对地下水需求量的急剧增加、规模与深度不断扩大的各种地下工程的剧增以及世界各国对高放射性核废料进行地质处置的倍加关注，加上利用数值模型对地下水流和溶质运移问题进行模拟的方法以其有效性、灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不可或缺的重要方法，并受到越来越大的重视和广泛的应用，随着人们对地下水资源开发的逐步深入，岩溶水越来越受到人们的重视，尤其是对北方干旱半干旱地区，岩溶水目前成为城市供水的主要水源，裂隙岩溶介质中地下水流和污染物运移数值模拟，目前已经成为水文地质学的个极受重视的领域。
岩溶水文地质模型的研究，始终伴随着对岩溶含水介质认识的深化".2，岩溶水赋存于岩溶裂隙中，岩溶裂隙发育程度受地层岩性、地质构造、地形等因素控制，裂隙空间大小、方向、连通性等均具有不均一性，进而导致岩溶含水系统很复杂。含水系统中多重含水介质并存，在不均一之中又有相对均一的地段；既具有统一水位面的含水网络，又具有相对孤立的管道流：既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动：水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化3.4)。岩溶水系统是一个不断演化的动态系统，其含水介质中的水流具有裂隙流与管道流并存，层流与紊流并存，线性流与非线性流并存，连
万方数据
文章编号：1007-1903（2012）04-0001-06
续水流与孤立水体并存的特性[5]。
国外研究进展
由于岩溶裂隙介的复杂性，很难准确描述岩溶含水介质中水流的流动规律，其地下水流模拟模型种类多，差异大。伴随着对岩溶含水介质认识的逐步深化，研究者在不断探紫寻找新理论和方法，有关岩溶水系统的水文地质模型研究也得到逐步发展和完善。美国学者Shustert（1969）和white（1971），首先提出了岩溶水双重介质模型 (Double porosity media model for fracture flow),将岩溶含水流按赋存介质分别描述为溶洞、暗河中的管道流和溶蚀裂隙中的扩散流，且两种介质互相联系，前者起导水排泄作用、后者起忙水网络作用%.7)。之后，Atkinson（1977年）、Scanlon和Thrailkill（1987年）在其研究工作中将双重介质模型得以发展和完善(8-10)。Atkinson（1979 年）和Smart（1985年）通过对大量岩溶、半岩溶含水层进行研究后认为，被岩落水拓宽的一些溶隙宽度达10cm 以上时，其内的水流为非达西流，其水文地质意义不可忽略，据此，他们提出了岩溶含水层的三重介质模型（Trple porositymedia model forfracture flow)[1.12，在岩溶含水岩体中存在着孔隙、微裂隙、层面等扩散流介质，及溶蚀大裂隙介质和管道流介质：同时在流态上分有达西流、紊流和介于其间的混合流。由于该理论比较全面地包括了岩溶区的水文地质特征并有定量的指标，因而目前为许多岩溶工作者所接受。针对岩溶含水系统的复杂性，结合地下水系统的输入和输出响应，“黑箱”系统理论的引