变密度地下水渗流与溶质运移的模拟研究主要集中在井的升锥问题、滨海地区海水入侵问题、污染废物的处置问题以及大密度污染物的迁移等。Graf and Simmons将变密度地下水流溶质运移模型用于模拟裂隙岩石中地下水溶质迁移过程，这也是变密度模型的新研究热点之一。滨海地区变密度地下水流溶质运移模型与分布式水文模型耦合模拟海水入侵趋势是一种很必要的尝试，也会是未来研究发展的主体方向。......
2023-06-25
基于亨利问题的地下水流溶质运移模型验证
【摘要】：图5-3-9变密度地下水流溶质运移模型计算流程图2.亨利问题亨利在1964年提出了一个承压含水层海水入侵的近似解析解。本文以亨利问题作为简单算例，验证模型求解的有效性。
1.模型的计算流程图
计算的核心部分包括三次迭代：变密度地下水渗流迭代、溶质运移迭代以及包含两者的整体迭代。首先以任意浓度场（一般选为初始浓度场）带入渗流方程通过迭代求解下一时刻的水头分布和速度分布，利用求得的速度分布在溶质运移模型中迭代求解同一时刻的浓度分布，然后比较求出的浓度分布和开始假设带入的浓度分布，如果小于给定误差则用求出的浓度分布作为下一时刻求解渗流方程的已知项，如果大于给定误差则继续迭代这一时刻直到收敛为止。变密度地下水流溶质运移模型计算流程如图5-3-9所示。
图5-3-9 变密度地下水流溶质运移模型计算流程图
2.亨利问题
亨利在1964年提出了一个承压含水层海水入侵的近似解析解。许多数值计算程序都以该问题作为评测基准。本文以亨利问题作为简单算例，验证模型求解的有效性。亨利问题具体描述如下：
图5-3-10 滨海承压含水层海水入侵问题（亨利问题）的定义
封闭区域长2m，高1m，宽1m；填充介质均质各向同性，渗透系数为864m/d，有效孔隙度0.35，纵向弥散度和横向弥散度均为零，分子弥散系数为1.62925m2/d；右侧边界为海水边界，海水浓度35kg/m3，海水密度1025.35kg/m3，左侧为给定流量边界，流量为5.702m3/（d·m），上下边界隔水；注入水浓度为零，初始浓度为零，淡水密度1000.35kg/m3。数值模型将研究区域剖分21列、10层，剖分网格为边长0.1m的正方形（图5-3-10）。其水位、浓度模拟结果见图5-3-11和图5-3-12，可以看出，因咸水和淡水的水位、密度和浓度的差异，咸水向淡水入侵的效果非常明显。
图5-3-11 亨利问题参考水头等值线分布
图5-3-12 亨利问题的浓度等值线分布（mg/L）
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2023-06-25
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