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地 下 水 运 移 的 物 理 模 拟 实 验 方 法 研 究
Study on the Physical Simulation Experimental M ethod of Groundwater M igration
刘东 ，孙宇 ，石岩
(辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000)
L1U Dong,SUN Yu，SHI Yah
(LiaoningEngineeringSurveyandDesignInstitute，Jinzhou 121000，China)
【摘 要】现阶段，我国水文地质勘查中关于地下水运移问题的研究是一大重点，对后续的施工建设有重要的指导作用。目前，地下
水运移主要应用物理模拟实验方法进行研究，鉴于此，论文通过实例分析，重点就地下水运移的物理模拟实验方法进行研究和论
述。旨在为业内人士提供一些建议和帮助。
【Abstract]At present,the research on groundwater migration in hydro-geological exploration in China is a major focus，which plays an
important guiding role in the subsequent construction．At present，groundwater migration is mainly studied by physical simulation experiment
method．In view of this，the paper focuses on the research and discussion of the physical simulation experimental method of groundwater
migrationthroughtheanalysisofexamples，inordertoprovidesomesuggestionsandhelpfortheindustry．
【关键词】地下水运移；物理模拟；实验方法；研究
【Keywords]groundwatermigration；physical simulation；experimentalmethod；research
【中图分类号]P641 【文献标志码IA 【文章编号】1007．9467(2018)10．0066．02
【DOI】10．13616~．cnki．gcjsysj．2018．10．227
1 引 言
地下水运移产生的主要原因是由于地下水出现排泄 ，导
致水文地质结构发生变化 。通常情况下，地下水排泄包括 3
种 ，即蒸发排泄、人工开发排泄以地下水径流排泄。本次实验
区域由于地下水位相对较浅，加之地质构造主要以粉细砂为
主 ，因此，造成该实验区地下水运移的主要原因是蒸发排泄。
另外 ，该实验区内由于人工开发程度较小，地下水主要用于农
田灌溉，同时区域内农田数量较少，因此 ，用于灌溉的地下水
量也很少。
2 地 下 水 运 移 的 物 理 模 拟 实 验 原 理 及 模 型 结
构 分 析
2．1物理模 拟 试验 原理
本次研究中应用的物理模拟方法原理遵循达西定律：
=一 kgradH
式中， 为渗流速度 ；gradH为水头梯度 ； 为含水层的渗透系
数。从该公式可以看出，渗流速度 与水头梯度 gradH成正
【作者简介】刘东(1978 )，男，辽宁锦州人，高级工程师，从事水文
地质、工程地质与环境地质技术研究。
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比，因此，模型中的水位运移和实际地下水位运移都应遵循这
— 规律。换而言之，在模型设计研究中，如果可以得到定解 ，那
么实际的地质研究中也可以得到相似解，从而可以探究区域
地下水的运移规律 1。
为了确保模拟实验结果与实际相类似，以达到再现和还
原地下水运移的目的，需要为二者给出相似条件 ，即确保实际
情况与模型中的水位渗流具有相似的数学模型，详细包括以
下方面 ：(1)微分方程形式相同。由于模型与实际相类似，都是
水在多孔介质中运移，因此，都需要满足相同形式的微分方
程；(2)定解条件相同。对于定解条件的相同，应严格确保以下
几个方面内容的绝对相似 ：几何相似、时间相似、参数相似以
及初值相似 ，其中几何相似主要是指实际与模型在有限空间
条件下，二者所对应的坐标情况应满足规范比例 ；时间相似主
要是指模型与实际的水位渗流时间保持固定比；参数相似是
指二者所对应的物理参数要确保遵循线形关系；初值相似是
指 2个系统的起始物理量的数值要满足固定比[21。
2．2 地下 水运 移的 物理模 型结 构设 计
为了更好地再现和还原实际地下水运移情况，需要进行
模型结构的设计，本次模型结构设计中主要采用矩形槽进行
水位渗流情况的研究，矩形槽结构可以大体分成 3部分，即槽
首、槽身和槽尾，3部分之间用过滤网隔开，目的是确保结构之
间具有伸缩性，同时槽首与供水系统相连接 ，以确保可以实时
调节供水量大小。在矩形槽槽身部分需要按照相应的规范和
比例装置测压系统 ，同时在顶部需要布置红外照射装置，其作
用是可以模拟实际区域的降水入渗和地下水蒸发，从而更好
地展现水位渗流情况。另外，在矩形槽不同深度还需要布置观
测井和抽水井，以确保实验结果与实际相一致，最终得到实际
地下水的运移规律。
3 地 下 水 运 移 的 物 理 模 拟 实 验 方 法 研 究
3．1前 期准 备工 作
进行实际模拟前，需要做好以下几方面准备工作：(1)根据
研究的主要内容 ，选择渗流区范围，同时需要掌握区域的相关
资料信息，即实验区域；(2)砂槽结构的设计和多孔介质的制
作，最后根据模型比例进行原模型的缩减
地下水运移的物理模拟实验方法研究（论文）.pdf
