第1章 绪论

1.1 国内外研究现状

1.1.1国外研究概况

在早期的研究中，Theis（1935）最早提出了河水与地下水的转化模型，即泰斯井流模型。该模型通过数学变换和数学推导后，得到泰斯井函数。1941年在泰斯井流模型的基础上，泰斯又提出了完整河渠傍河完整井抽水模型，该模型可用于模拟承压含水层抽水，也可以近似模拟符合Dupuit假设的潜水含水层抽水。

M.S.Hantush和C.E.Jacob（1955）在泰斯井流模型的基础上提出了考虑越流补给的井流模型，推导出Hantush公式。之后Hantush又于1965年提出了潜水含水层在完整河渠傍河抽水影响下，河水地下水转化的解析解模型，该模型首次考虑了河床周围弱透层对地下水转化的影响。Hunt（1999）进一步研究了考虑河床的傍河抽水模型，河床周围有弱透层的非完整河渠位于完整井抽水的有效影响半径范围内，相对于Hantush提出的河水地下水转化的解析解模型，该模型模拟了更复杂的河流地下水转化问题，与MODFLOW软件模拟的结果拟合的更好。但是从假设条件可以看出，该模型不适合大强度抽水后河流与含水层失去水力联系的情况，并且也没有考虑越河渗流的问题，以及河渠宽度对模型的影响。

YakupDarama（2001）研究了在傍河周期性抽水井影响下河水和地下水的转化模型。该模型是在Spalding和Khaleel（1991）提出的模型基础上发展而来的，它考虑了在抽水影响半径内，河流非完整性及河床弱透层性等影响因素在傍河抽水中的作用，以及在这些影响因素下，由傍河抽水引起的河流量衰减的变化规律。可以看出，以解析解模型来研究在傍河抽水影响下河流与地下水转化，能实现以函数的形式准确直观地反映河流与地下水转化的关系；但也只适用于理想状态或结构简单的含水层，并且在求解过程中为了模型条件的简化，一般都忽略了河流切割含水层的完整程度、河床弱透层的复杂结构、抽水后含水层的弹性释水、大强度抽水时河水和地下水失去水力联系后河流向地下水的补给转化为非饱和渗流等因素导致河流和地下水转化量计算不准确。

1.1.2国内研究概况

刘国东、李俊亭（1997）进行了傍河抽水强烈开采机理研究。该研究建立一个垂向二维砂槽模拟傍河强烈开采地下水的实验模型，根据饱和-非饱和渗流理论，建立数学模型求解。研究结果表明：实验剖面上的浸润曲线是一条下凹曲线，并且随着傍河抽水强度的增大，曲线的下凹程度增大，直至河水与地下水产生脱节；脱节点不是紧接着河床的，而是河床下面的某一个位置；河床下产生悬挂饱水带。在之后的几年里，刘国东、李俊亭等人又对该过程做了更深一步地研究，用数值模拟的方式验证实验结果，并模拟在不同含水层介质、不同水位动态下河流和地下水的水力联系。研究发现，由于悬挂饱水带的存在，河流地下水脱节后，河流通过悬挂饱水带仍以“渗入式”补给地下水，这说明之前学术界普遍认为的“淋滤式”补给在描述河流地下水脱节后的水流运动机理上是不准确的。但是刘国东等对该过程的上边界条件及包气带中致密层（涉及河流对地下水补给的影响带）的作用没有进一步研究，所以所提出的模型对解决实际问题还有一定的困难。

潘世兵、王忠静等(2002)做了关于河流和地下水转化量的研究，提出了一种新的模拟预测方法。它将河流越流系数做适当处理后用来表示河流和地下水的转化量，然后再将转化量计算模型同三维地下水数值模型完全耦合，以预测在有人工开采或补给条件下，地表水与地下水转化量的变化趋势。该方法适合多含水层系统的情形。

王文科（2011）等人通过室内砂槽试验，模拟了在六种不同试验方案下，河流向地下水转化的水动力过程。通过试验模拟，影响河流与地下水关系演化过程的主要因素有河水水位的变化、地下水潜水面的下降、河床形状、河床弱透层及含水层介质。他们还重新定义了河流与地下水脱节的概念，认为河流和地下水脱节是发生在地下潜水面降低至河床下悬挂饱水带以下，并与悬挂饱水带之间存在明显的包气带。