【摘 要】
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本文以洱海盆地西侧叠瓦沉积型冲洪积扇为研究区,在文献调研和野外水文地质调查基础上,采用渗流槽观测实验和数值模拟相结合的方法,研究了实验室尺度剖面二维冲洪积扇非均质含水层中溶质迁移特征及其影响机制。应用溶质反应迁移数值模拟程序（RT3D）,分别在实验室尺度和场地尺度分析了叠瓦状沉积含水层非均质各向异性对四氯乙烯（PCE）反应迁移的影响。针对场地尺度利用随机模型正演求参存在的不确定性问题,建立反应迁移
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本文以洱海盆地西侧叠瓦沉积型冲洪积扇为研究区,在文献调研和野外水文地质调查基础上,采用渗流槽观测实验和数值模拟相结合的方法,研究了实验室尺度剖面二维冲洪积扇非均质含水层中溶质迁移特征及其影响机制。应用溶质反应迁移数值模拟程序（RT3D）,分别在实验室尺度和场地尺度分析了叠瓦状沉积含水层非均质各向异性对四氯乙烯（PCE）反应迁移的影响。针对场地尺度利用随机模型正演求参存在的不确定性问题,建立反应迁移模型中参数高效联合估计方法,并验证了其有效性。论文研究获得以下主要结论。（1）洱海西侧叠瓦沉积型冲洪积扇含水层的非均质各向异性特征明显。洱海西侧冲洪积扇含水层由苍山十八溪交错冲洪积形成,宏观上呈叠瓦状展布,扇顶至扇缘因岩性及分选性差异呈现较强非均质性特征。受不同沉积时期水动力条件等因素影响,砾石沿着和垂直河床走向均按一定倾角呈叠瓦状沉积,影响或控制着含水层各向异性特征。（2）非均质性决定叠瓦沉积含水层宏观流场而各向异性改变微观流向。在实验室尺度的叠瓦沉积含水层中,非均质性控制着地下水流场的分布和演化,决定污染物反应迁移路径和范围。各向异性改变地下水流向和速度场,并且随着砾石倾斜角增大,各向异性表现的水流阻滞效应越明显,进而影响污染物迁移速率、浓度峰值及其到达时间。（3）砾石倾角增大削弱含水层各向异性从而导致污染物水平迁移受阻。实验室渗流槽实验和数值模拟结果表明,砾石倾角增大可以加大对污染羽的阻滞效应,从而增加污染羽在黏土透镜体上部的滞留时间。砾石倾角由10°变为20°、20°变为30°时,同时刻同观测孔中的污染物浓度峰值分别下降38.6%和36.1%,倾角由10°变为30°时,污染物峰值浓度到达时间延迟约200s,浓度峰值下降近40%。（4）利用随机模型正演含水层水文地质参数存在一定程度的不确定性。场地尺度随机模型溶质反应性迁移研究表明,30种随机算例中,污染物浓度穿透曲线中浓度峰值的最大值和最小值相差近3倍,表明随机生成参数的不确定性造成模型正演结果存在较大差异。这种参数的不确定性直接影响了场地尺度随机非均质各向异性含水层反应迁移模拟结果的精度。（5）基于克里金自适应的马尔可夫链蒙特卡罗方法可提高参数估算效率。克里金模型无网格性约束,替代分数函数自适应地选择新样本并积分得到模型参数的后验分布,并集中在高概率区域内抽样测样来实现对待估参数的精确PPDF估计。这使得替代方法所需的运行次数仅为仅为传统MCMC方法模型的1.1%,显著降低了地下水反应迁移模型中贝叶斯估计的计算成本。以上成果有望为水文地质参数从实验室尺度向场地尺度的转化提供依据,提出的参数联合估算方法可显著节省地下水数值模拟计算的成本和时间,有望用于指导低勘探精度冲洪积扇含水层中场地尺度的水文地质参数反演。
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