第1章 緒論

1.1 國內外研究現狀

1.1.1國外研究概況

在早期的研究中，Theis（1935）最早提出了河水與地下水的轉化模型，即泰斯井流模型。該模型通過數學變換和數學推導后，得到泰斯井函數。1941年在泰斯井流模型的基礎上，泰斯又提出了完整河渠傍河完整井抽水模型，該模型可用于模擬承壓含水層抽水，也可以近似模擬符合Dupuit假設的潛水含水層抽水。

M.S.Hantush和C.E.Jacob（1955）在泰斯井流模型的基礎上提出了考慮越流補給的井流模型，推導出Hantush公式。之后Hantush又于1965年提出了潛水含水層在完整河渠傍河抽水影響下，河水地下水轉化的解析解模型，該模型首次考慮了河床周圍弱透層對地下水轉化的影響。Hunt（1999）進一步研究了考慮河床的傍河抽水模型，河床周圍有弱透層的非完整河渠位于完整井抽水的有效影響半徑范圍內，相對于Hantush提出的河水地下水轉化的解析解模型，該模型模擬了更復雜的河流地下水轉化問題，與MODFLOW軟件模擬的結果擬合的更好。但是從假設條件可以看出，該模型不適合大強度抽水后河流與含水層失去水力聯系的情況，并且也沒有考慮越河滲流的問題，以及河渠寬度對模型的影響。

YakupDarama（2001）研究了在傍河周期性抽水井影響下河水和地下水的轉化模型。該模型是在Spalding和Khaleel（1991）提出的模型基礎上發展而來的，它考慮了在抽水影響半徑內，河流非完整性及河床弱透層性等影響因素在傍河抽水中的作用，以及在這些影響因素下，由傍河抽水引起的河流量衰減的變化規律?？梢钥闯?，以解析解模型來研究在傍河抽水影響下河流與地下水轉化，能實現以函數的形式準確直觀地反映河流與地下水轉化的關系；但也只適用于理想狀態或結構簡單的含水層，并且在求解過程中為了模型條件的簡化，一般都忽略了河流切割含水層的完整程度、河床弱透層的復雜結構、抽水后含水層的彈性釋水、大強度抽水時河水和地下水失去水力聯系后河流向地下水的補給轉化為非飽和滲流等因素導致河流和地下水轉化量計算不準確。

1.1.2國內研究概況

劉國東、李俊亭（1997）進行了傍河抽水強烈開采機理研究。該研究建立一個垂向二維砂槽模擬傍河強烈開采地下水的實驗模型，根據飽和-非飽和滲流理論，建立數學模型求解。研究結果表明：實驗剖面上的浸潤曲線是一條下凹曲線，并且隨著傍河抽水強度的增大，曲線的下凹程度增大，直至河水與地下水產生脫節；脫節點不是緊接著河床的，而是河床下面的某一個位置；河床下產生懸掛飽水帶。在之后的幾年里，劉國東、李俊亭等人又對該過程做了更深一步地研究，用數值模擬的方式驗證實驗結果，并模擬在不同含水層介質、不同水位動態下河流和地下水的水力聯系。研究發現，由于懸掛飽水帶的存在，河流地下水脫節后，河流通過懸掛飽水帶仍以“滲入式”補給地下水，這說明之前學術界普遍認為的“淋濾式”補給在描述河流地下水脫節后的水流運動機理上是不準確的。但是劉國東等對該過程的上邊界條件及包氣帶中致密層（涉及河流對地下水補給的影響帶）的作用沒有進一步研究，所以所提出的模型對解決實際問題還有一定的困難。

潘世兵、王忠靜等(2002)做了關于河流和地下水轉化量的研究，提出了一種新的模擬預測方法。它將河流越流系數做適當處理后用來表示河流和地下水的轉化量，然后再將轉化量計算模型同三維地下水數值模型完全耦合，以預測在有人工開采或補給條件下，地表水與地下水轉化量的變化趨勢。該方法適合多含水層系統的情形。

王文科（2011）等人通過室內砂槽試驗，模擬了在六種不同試驗方案下，河流向地下水轉化的水動力過程。通過試驗模擬，影響河流與地下水關系演化過程的主要因素有河水水位的變化、地下水潛水面的下降、河床形狀、河床弱透層及含水層介質。他們還重新定義了河流與地下水脫節的概念，認為河流和地下水脫節是發生在地下潛水面降低至河床下懸掛飽水帶以下，并與懸掛飽水帶之間存在明顯的包氣帶。