井塘结合入渗补给地下水的包气带水流模拟

摘要

为探究井塘结合模式在含水层补给管理中的应用潜力,利用HYDRUS软件构建了二维轴对称模型。通过对已有文献中实际场地有井无塘模式复现验证了本文建模过程的准确性,并进一步分析比较了不同塘半径下(5、15、25 m和35 m)井塘结合、有井无塘和有塘无井3种模式的补给效果,以及不同包气带质地(砂土、壤质砂土、砂质壤土和壤土)和井深(33、38、43 m)对井塘结合模式入渗和补给效果的影响。模拟结果表明:(1)复现值与文献值吻合较好,决定系数R 2均在0.98以上;(2)不同塘半径下井塘结合模式的补给效果均优于其他两种模式,但渗透塘半径为5 m时,井塘结合模式730 d的累计补给量分别为有井无塘和有塘无井模式的1.02倍和36倍,而当渗透塘半径增大到35 m时,井塘结合模式730 d的累计补给量则为有井无塘和有塘无井模式的2.6倍和1.54倍;(3)不同包气带质地下井塘结合模式累计入渗量随入渗时间呈线性增大的趋势,而累计补给量则分别在26.3 d、38.9 d、81.9 d和164.4 d时(湿润锋达到稳定状态)才随时间增加呈线性增大的趋势,随包气带渗透系数K s的增加,湿润锋首次到达补给区域的时间分别为0.75、1.38、3.63 d和8.63 d;(4)井深每增加5 m,井塘结合模式730 d的累计入渗量分别增加5.5%和5.9%,累计补给量分别增加9.5%和9.8%,湿润锋首次到达补给区域的时间则分别减少31.8%和25.6%。研究结果可为地下水人工补给调蓄工程的优化设计提供参考。