潮间带表层沉积物渗透系数的测定与计算方法研究

【摘要】研究海底地下水排泄、海水入侵、污染物对地下水/海水/其他含水层的污染等现象，潮间带的渗透系数无疑是最重要的参数之一。为了对原状沉积物扰动降到最低，同时为了保持所选定的沉积物与周围土壤原有的自然联系状态，渗透系数采用原位测定是最优方案。我们探索了一套原位实验的数据收集的方法（原位变径竖管法）及简单易行的渗透系数计算方法（有限差分法），在最大程度上方便了水文地质工作者。该装置易操作，在海滩的海潮环境中，一小时内即可测定绝大多数沉积物的渗透系数，可测范围达到10-7m/s到10-2m/s。莱州湾做为我国乃至世界海水入侵的典型代表区，热点研究对象，对其海水入侵定量探讨和模拟，离不开沉积物渗透系数这一重要的参数。因此我们将该装置和有限差分方法应用在莱州湾两个滨海研究区（海庙和辛庄）。比较有限差分方法跟传统的最小二乘法估计的渗透系数。对辛庄70组实验结果的分析结果表明，两种方法所得渗透系数估计值之间的相对误差小于10.52%，平均为-2.09%，有足够的精度。渗透系数的空间变化能影响海洋-地下水水量交换过程，并直接决定海洋污染物在潮间带的滞留区与滞留时间。它是海水入侵及海洋污染物运移模拟有更高精度的基础。本文在用上述新方法测定了莱州湾辛庄18个布设点的渗透系数的基础上，用地统计学和传统统计学两种方法研究了其渗透规律。研究表明，渗透系数本身及其对数均近似服从正态分布。用有限差分法估算的K的范围为4.49×10-4-2.16×10-3m/s，均值为1.063×10-3m/s，中值为1.06×10-3m/s，众数为1.06×10-3m/s，标准差为3.44×10-4m/s。研究区内渗透系数分布基本规律是，在垂直于海岸线的方向上沉积物渗透性沿海向增加，在沿岸方向上渗透性具有明显的强弱相间的变化。空间相邻观测点之间的横向距离（沿岸方向）为35m,纵向距离为3m。地统计学分析结果表明，一个剖面上相关长度为40.75m，另一个剖面上相关长度小于3m，但是由于观测点太稀疏，相关长度的值无法具体确定。
【作者】杨劲枝；
【导师】李海龙；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地下水科学与工程，2014，硕士
【关键词】变径竖管降水头方法；渗透系数；最小二乘法；有限差分法；潮间带沉积物；统计学；空间变异；

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