潮汐作用下地下水位波动特性的分析研究及已知解析解评价.pdf

摘要 摘 要 研究海岸带地下水的运动规律对于沿海地区地下水资源的合理开发和科学 管理、沿海地区建筑物的结构稳定安全和地下工程施工以及海岸带生态环境的保 护都具有十分重要的意义，其中地下水水位的确定更是研究的重点所在。 目前针对地下水位的解析解研究主要基于参数展开的摄动法，求解 身是在Dupuit假定下推导而出的，只适用与地下水垂向流动可以忽略的浅层含 水层，因此其结果存在一定误差。而数值解法则可以直接求解无压含水层的控制 方程，得出的数值解不受此假定的影响，因此比解析解有更高的精度。 本文采用数值模拟的手段来研究潮汐作用下的沿海区域地下水水位的周期 性波动特性。首先以地下水动力学和多孔介质流体动力学为基础建立了描述近岸 地下水运动的二维数学模型，随后运用边界元的方法对模型进行离散，并编制 Fon啪计算程序。论文中的程序可用于求得地下水位较精确的数值解，为正确 评价地下水资源提供参考依据。 由于边界元算法的高精确性，自编程序求得的数值解可用于评价现有的基于 参数摄动法解析解的适用范围。本文最后通过对一组不同摄动参数下的数值解的 拟合分析，界定了“所提出的解析解的适用范围，即摄动参数eN≤0．5时为 Li解析解的最佳适用范围；O．5￡N≤5时Li解析解的精度开始下降；而8N 5时Li解析解已经不再适用。并且提出了Teo解析解对应的拟合公式，为进一 步的研究奠定了基础。 关键词：潜水面，水位波动，边界元，数值模拟，摄动法 Abstract Abstract T11eresearchoncoaSt nowis forthe groundwatersigIlificalltreasonable andthescientific ofbeach stabilization deVelopment managementgroundwater，the and ofcoastal alldthe of stmctllre， safety building protectionu11der黟ound constmctionandcoastal ofwhichthe engineering ecosystemenViroment， detemlinationof the levelis groundwateremphaSis． MoststlldiesofcoaSt arebaSedonthe groundwater parameterpenurbation solVethe withthe method，t0 Boussinesqequationtogether Dupuitassumption，which is Suitableforshallow withthe be only aquifer verticalflowcanignored．However， themethodofNumeIIicalsolutioncaIlsolVethe ofunconfined goVemingequation itssolutionsare疗een．omtheinnuenceof aquif；：rdirectly，and