岩溶管道径流公式研究

谢杨

摘要：如何准确计算地下水在岩溶-裂隙管道中的径流成为了岩溶含水层地下水计算和模拟的关键，虽然目前国际上使用较为广泛的岩溶管道模拟方法Conduit Flow process（CFP）相比传统的等效多孔介质渗流计算方法在计算精度上有了很大的提高，但该方法仍然忽略了岩溶管道发育形态特征，仅将管道截面概化为圆形，且计算时未分流态。针对CFP法存在的上述问题，本研究从管道形成及形态特征入手，对岩溶管道径流公式进行研究，该方法在岩溶径流计算及岩溶裂隙含水层地下水渗流计算具有广泛应用前景，为相应数值模拟软件开发提供了理论基础。

Abstract： How to accurately calculate the Karst-fractured groundwater runoff has become the key of the karst groundwater calculation and simulation. Although Conduit Flow process （CFP） widely used internationally compared with the traditional calculation method of equivalent porous media seepage in calculation precision has been greatly improved， this method still ignore the morphological feature of Karst conduits development， only defines the circular cross section of the conduits， and the calculation does not flow. Aiming at the problems of CFP， this study from the tube formation and morphological characteristics， takes a research on Karst runoff formula. This method has a broad application prospect in the Karst runoff calculation and Karst-fractured groundwater seepage， providing a theoretical basis for the corresponding numerical simulation software development.

关键词：公式推导；岩溶管道流；截面概化；流速公式

Key words： formula derivation；karst conduit flow；cross section summarizing；flow velocity formula

中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0196-03

0 引言

我国有世界上最大的岩溶区，广泛分布于西南、东北地区，尤其是西南地区的岩溶区，岩溶管道广泛发育，研究岩溶管道渗流，对指导西南巖溶区生产实践具有重要的意义。

直径大于10mm的空隙称为岩溶管道[1]。国内外水文地质工作者进行了大量的研究，研究成果按时间顺序大致可以分成三个阶段：等效多孔介质法、多重叠加法、Conduit Flow process（CFP）法。

20世纪90年代初提出的多孔介质等效法[2]，将岩溶管道等效为渗透系数较大的多孔介质管道，使用达西定律求解[3]，该方法只适用于半径很小且低雷诺数径流的岩溶管道，而当雷诺数超过10后该方法的计算精度将急剧下降。同样，多重介质叠加法[4]将影响管道流的各种因素绘制成场，使用计算机叠加计算，忽略中间径流过程，只考虑起始端流速与结束端流速，该方法受人为影响因素较多。……