[发明专利]海岸线变迁对湿地地下水影响的测量方法及其处理装置

说明书

公开了基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及其处理装置。基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法包括:构建基于海岸线变迁的地下水流模型，利用Visual MODFLOW构建海岸线变迁的地下水流模型，采集地下水流所在区域的原始数据，所述原始数据包括所述区域的水文地质数据、地下水位数据、海流水位数据及气象数据，建立所述模型的三维非稳定流数学模型公式，基于公式对地下水流数值求解，利用Visual MODFLOW得出地下水流流场图。

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是一种基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及其处理装置。

背景技术

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，其功能和价值巨大。但受气候变化和人类活动的双重影响，湿地面积锐减，功能退化严重。湿地沟流、短流、死区等问题日益突出，基质利用率逐年下降，并由此引发处理效率低下、堵塞及服务年限缩短等一系列问题，成为湿地进一步推广使用的瓶颈问题。在此情况下，研究发现传统湿地的构建仍停留在经验化建造阶段，缺乏行之有效的设计方法，造成了沟流、短流、死区等流场分布不均匀现象的普遍发生。上述缺陷的关键在于湿地地下水的分布和流量的测量，而这是现有技术中没有解决的难题，特别是有外界影响，如海岸线变迁等重大环境变化带来的地下水变化使得湿地的构建、维护均缺乏数据支持和技术参照。

专利文献1公开的一种基于流场分布的潜流人工湿地基质结构设计方法，所针对的潜流人工湿地结构包括进水口、布水区、分层填充的主体填料区、集水区、出水口；污水由进水口流入，经布水区后，水平流过主体填料区中各填料层，在主体反应区末端汇入集水区，最后由出水口流出系统；潜流人工湿地单个池体单元长度范围为1‐56米，长宽比例为1:1‐2:1；布水区长度与人工湿地池体总长度的比例范围为1：8‐1：15；集水区长度与人工湿地池体总长度的比例范围为1：8‐1：15；床体填料有效填充深度为0.5‐1.0米；单个池体总长度小于12米时，主体填料划分为4‐6层，单个池体总长度大于12米时，主体填料划分为3‐6层；布水区和集水区选用填料的渗透系数为500‐1000m/d；若单元池体长度大于56米，则根据地形将土地划分为若干个池体单元，保证每个单元池体长度在1‐56米范围内；(2)各层填料渗透系数的设计：潜流人工湿地主体填料区各层填料的选择与人工湿地单元池体尺度相关，不同尺度人工湿地各层填料渗透系数的具体设计如下：①当池体长在1m‐6m时，各层渗透系数计算公式如(1)所示：式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(2)所示：a＝0.0002k 1 3.0537‐‐‐(2)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐80m/d；②当池体长在6m‐12m时，各层渗透系数计算公式如(3)所示：kn＝a[n2‐(0.0762a+5.3485)n+36.927a‐0.3828](3)式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(4)所示：a＝0.0009k 1 2.0052‐‐‐(4)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐120m/d；③当池体长在12m‐56m时，各层渗透系数计算公式如(5)所示：kn＝a[n2‐(0.0998a+5.6559)n+58.653a‐0.4483](5)式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(6)所示：a＝0.0003k 12.0578(6)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐140m/d；(3)潜流人工湿地主体填料区各层填料的选取：采用达西渗透试验对基质填料进行测量，筛选出各层所需粒径的填料。该专利利用地下水渗流理论对不同尺度的潜流人工湿地的床体结构参数进行定量化设计，实现流场均匀分布的目的，以提升人工湿地水力效率及床体填料的利用率，但该专利无法对海岸线变迁等环境变化对地下水带来的影响且测量误差大，无法对多种地形下的对下水进行测量。

专利文献2公开的一种地下水流量的计算方法包括以下步骤：