咸淡水过渡带渗透性突变的机理与效应研究

论文摘要

含水层渗透系数是海水入侵渗流场中的一个重要水文地质参数其大小不仅取决于岩石的性质如粒度成分颗粒排列充填状况而且与渗透液体的物理性质如密度粘滞性有关含水层渗透性的变化对咸淡水界面的形状运移及海水入侵的程度起重要作用因而研究这种咸水混合带中盐分对含水层渗透性的影响是一个很有意义的课题而且具有实际应用价值本文在系统分析测定研究区青岛市大沽河下游含水介质胶体水样的物理化学性质及组成的基础上主要对咸淡水过渡带渗透性突变的调控机制进行了研究通过咸淡水突变和渐变试验对不同水动力场和化学场作用下砂柱的渗透性变化进行了试验研究分析了渗透性突变的原因并讨论了影响渗透性突变的各种因素采用微型砂柱通过定流速系统仔细研究了不同的水化学和水动力条件盐浓度离子强度渗透流速Na+/Ca2+盐度递减速度等对咸淡水过渡带粘粒释放过程的影响确定了粘粒释放的临界盐浓度临界离子强度临界渗透流速然后进行了渗透性控制实验对淡水-咸水驱替过程中含水孔隙的微观结构变化和渗透性在时间-空间上的变化规律进行了研究通过上述一系列的研究得出了一些新的认识和结论主要包括（1）河水与海水互相驱替的过程中咸淡水界面上的含水介质存在明显的渗透性突变现象并且含水介质渗透性的降低具有不可逆性根据流出液悬浮颗粒的X射线衍射分析结果可知伊利石的分散释放机制是导致渗透性的降低的主要原因之一（2）盐度突变过程和盐度渐变过程中渗透性突变的机制明显不同盐度突变过程出现的渗透性降低原因可能是因颗粒释放导致相邻孔隙的连接通道发生阻塞中断引起的而盐度渐变过程是一个更为复杂的过程颗粒的释放沉积同时起作用（3）土柱试验表明粘粒释放过程中存在一个重要的临界盐浓度批量试验的结果与土柱试验的结果基本吻合临界盐浓度受渗流速度的影响很小对束缚在孔壁表面的颗粒进行了受力分析评价了渗流速度对颗粒释放的影响分析

论文目录

• 独创声明
• 学位论文版权使用授权书
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 渗透性突变
• 1.2.2 粘粒释放
• 1.3 研究内容和方法
• 2 粘土矿物的特征性质和测定方法
• 2.1 粘土的定义
• 2.2 粘土矿物特征
• 2.3 粘土矿物的物理化学性质
• 2.3.1 比表面积
• 2.3.2 电荷性
• 2.3.3 双电层特征
• 2.4 粘土矿物的测定方法
• 2.4.1 矿物成分
• 2.4.2 粒度分析
• 2.4.3 颗粒浓度
• 3 含水介质渗透性突变研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验材料
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 盐度突变试验
• 3.2.2 盐度渐变试验
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 4 含水介质粘粒释放过程研究
• 4.1 粘粒释放的临界盐浓度
• 4.1.1 材料和方法
• 4.1.2 结果分析
• 4.1.3 讨论
• 4.1.4 小结
• 4.2 粘粒释放的临界盐度
• 4.2.1 材料和方法
• 4.2.2 结果分析
• 4.2.3 讨论
• 4.2.4 小结
• 4.3 粘粒释放的临界水动力条件
• 4.3.1 材料和方法
• 4.3.2 结果分析
• 4.3.3 讨论
• 4.3.4 小结
• 4.4 粘粒释放的临界递减速度
• 4.4.1 材料和方法
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.4.3 小结
• 4.5 粘粒释放的临界
• 4.5.1 材料和方法
• 4.5.2 结果与讨论
• 4.5.3 小结
• 5 渗透性变化的时空非均质性研究
• 5.1 材料和方法
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 定水头试验
• 5.2.2 定流速试验
• 5.3 小结
• 6 结论和建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢