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V01．37 第37卷第2期 水文地质工程地质 No．2 2010年3月 HYDROGEOLOGYENGINEERINGGEOLOGY Mar．20lO 基于物理试验的岩溶区PSSK转化关系研究 季叶飞，束龙仓，董责明，黄币娟 (河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098) 摘要：为深入了解岩溶地区不同水源转化机理，文章以BasicHydrologySystem为平台设计了4组小尺度物理试验。分别 对裸缛犁岩溶区裂隙管道地下径流衰减规律，覆盖型岩溶区土壤达西流、裂隙管道水流转化规律，地表径流、土壤达西 流、裂隙管道地下径流三者在覆盖型岩溶Ⅸ和不同覆盖厚度条件下的转化关系进行r物理模拟。通过试验数据并结合 指数衰减方程，得到了裸露型岩溶区流量衰减系数与降雨强度的关系；覆盖型岩溶区以及不同覆盖厚度条件下PSSK water—soilwater-karst (precipitation·surface water，降水一地表水一土壤水一岩溶水)转化规律。 关键词：岩溶区；物理试验；PSSK；BasicHydrology System 中图分类号：P641．134 文献标识码：A 文章编号：1000-3665(2010)02旬09l-04 中国岩溶分布广泛，类型齐全，在黔、滇、桂、湘、 质的调蓄作用来模拟岩溶地下水系统。 鄂、川诸省(区)均有着广阔的集中连片的岩溶山区， 1方法与试验仪器介绍 形成了独特的岩溶景观…。在岩溶环境背景下，不合 理的人类活动导致土壤受到严重侵蚀，大量的基岩裸 1．1指数衰减方程 露，形成石漠化。水是造成石漠化发生的重要地质营 根据Dupuit假设建立的沿菇方向的一维运动的 力，因此，查清岩溶地区地下水动力条件及其运动规律 基本微分方程，即Boussinesq方程¨1，如下： 对石漠化的治理有着重要的指导意义。 国际岩溶水研究的整体趋势足向人类关注的环境 未(^警)+詈=莹警 (t， 问题发展口·。对岩溶地下水系统的研究，一般采用系 式中：K——渗透系数(m／d)； 统分析方法，包括水均衡法、数理统计法等。近年来， 矗——潜水含水层厚度(m)； 随着新技术的发展，也出现了一些新方法，如Perrine 限一潜水位(m)； Fleury通过两个水库模拟，用一个小流量的水库模拟 肛一垂向补给量(m／d)； 慢速流，用大流量的水库模拟快速流¨1；也的有利用 肛——给水度(无量纲)。 SWMM进行模拟的H1；还有利用人工神经网络等手段 一般情况下，式(1)没有解析解。但当垂向补给 对岩溶地下水系统进行研究p。。而利用室内物理试 验进行模拟的案例较少。国外具有代表性的是德国斯 态的衰减方程，式(3)为层流态的衰减方程∽j。 图加特大学用VEGAS大型实验室模型对岩溶地下水 Q。=Q。e1‘ (2) 进行模拟研究。国内主要用水箱结构，通过多个水箱 Q。=Q。(1一oa) (3) 的串、并联实现模拟，主要有崔光中等建立的箱管组合 式中：Q。——￡时刻的流量(m3／s)； 实体模拟模型，李文兴、郭纯青等采用等效水箱方法建 Q。——衰减开始时刻的流量(m3／s)； 立了多个岩溶地下水系统物理模型∞。o。本文通过介 a——衰减系数(无量纲)。