[发明专利]海岸带地下淡水向海洋的排泄量计算方法

摘要

本发明公开了海岸带潜水含水层和承压含水层地下淡水向海洋的排泄量计算方法。对于地表不存在均匀入渗的海岸带潜水含水层，如果已知其渗透系数K以及咸淡水密度，可以利用岸边一观测孔的潜水位h_L或界面深度m_L和其与海岸的距离L来计算地下淡水的排泄量。当地表存在均匀入渗时，如果已知入渗强度w，可以利用岸边距离L处一观测孔的潜水位h_L或界面深度m_L和其与海岸的距离L来计算地下淡水的排泄量。对于海岸带承压含水层，如果已知其顶板距海平面的深度D，可以利用岸边一观测孔的水头H_L或界面深度M_L和其与海岸的距离L计算地下淡水的排泄量。上述情形中，如果已知海岸线处的界面深度m₀或M₀，也可以计算地下淡水的排泄量。

主权项

1.一种海岸带潜水含水层和承压含水层地下淡水向海洋的排泄量计算方法，其特征是：在滨海均质各向同性潜水含水层中，假设地下淡水呈稳定流动并向海里排泄，地表存在均匀入渗，入渗强度为w；在距海岸的距离为L处有一观测孔，已知其潜水位为h_L，求地下淡水稳定流动的排泄量；在垂直于海岸线的潜水含水层剖面图中，选取平均海平面为横坐标，海岸线处为原点，向内陆方向为正，所有水位以平均海平面为基准面；假设地下淡水流动满足裘布依(Dupuit)假设，即地下水基本上是水平流动或不存在垂向流速分量，对于距海岸的任意距离x处近似垂直的地下淡水过水断面，根据水流连续性原理和达西定律，从x＝0处的断面流向海里的地下淡水排泄量即单宽流量q₀为：式中：K为含水层的渗透系数，h_f为距海岸任意距离x的断面处的潜水位，δ＝ρ_f/(ρ_s‑ρ_f)，ρ_s和ρ_f分别为咸水和淡水的密度；对式(1)分离变量且从x＝0时h_f＝0到x＝L时h_f＝h_L求其积分，得：式(2)中的h_L可以用描述界面位置的Ghyben‑Herzberg公式m_L＝δh_L代入，其中m_L为在L处咸淡水界面距海平面的深度，得：在均质各向同性滨海承压含水层剖面图中，地下淡水呈稳定流动并向海洋排泄；在咸水楔前沿距海岸线的距离为L处有一观测孔，已知L处相应的水头为H_L、隔水顶板至界面的距离为M_L，求地下淡水排泄量；选取平均海平面为横坐标，海岸线处为原点，向内陆方向为正，所有水头以平均海平面为基准面；当承压含水层的顶板距海平面的深度为D时，对于任意距离x，x＜L处近似为垂直的过水断面，依据达西定律，地下淡水向海洋的排泄量即单宽流量q为：式中，H_f为x处的承压水头，M_f为x处隔水顶板至界面的距离；其中M_f依据Ghyben‑Herzberg公式确定：M_f＝δH_f‑D          (5)将式(5)代入式(4)，得：将式(6)分离变量，从x＝0时H_f＝D/δ到x＝L时H_f＝H_L求积分，得：或者式(2)或式(3)为海岸带潜水含水层地下淡水向海洋排泄量的计算公式，式(7)或式(8)为海岸带承压含水层地下淡水向海洋排泄量的计算公式。