目錄
第1章 緒論 1
1.1 巖溶系統(tǒng)研究目的及意義 1
1.2 巖溶含水層及其特性 2
1.3 巖溶系統(tǒng)演化數(shù)值模擬的研究進展 3
1.3.1 基本溶蝕機制：從一維到三維建模的見解 3
1.3.2 補給邊界條件的影響 5
1.3.3 其他因素的影響 8
第2章 巖溶系統(tǒng)反應動力學理論及建模 14
2.1 H2O-CO2-CaCO3系統(tǒng)的平衡化學 14
2.1.1 實現(xiàn)化學平衡的邊界條件 15
2.1.2 封閉系統(tǒng)中飽和溶液的混合 16
2.2 H2O-CO2-CaCO3系統(tǒng)的化學反應動力學 17
2.2.1 溶蝕過程和速率方程 17
2.2.2 湍流條件下的溶蝕 19
2.3 一維簡化單裂隙的巖溶演化模型 20
2.3.1 模擬方法 20
2.3.2 單裂隙溶蝕演化模擬結果 22
2.4 一維簡化單裂隙與二維單裂隙溶蝕模型的差異 24
2.4.1 一維模型的流動和反應傳輸 25
2.4.2 一維模型的溶蝕過程和突破曲線 25
2.4.3 二維模型的流動和反應傳輸 26
2.4.4 二維模型的溶蝕過程和突破曲線 27
第3章 二維裂隙網(wǎng)絡的初期巖溶演化：幾何拓撲結構的影響 29
3.1 引言 29
3.2 裂隙網(wǎng)絡巖溶演化模型 30
3.2.1 裂隙網(wǎng)絡 30
3.2.2 反應性傳輸模型 31
3.2.3 巖溶網(wǎng)絡演化特征 32
3.3 數(shù)值模型的建立與結果分析 33
3.3.1 數(shù)值模型的建立 33
3.3.2 反應性流動方向的影響 33
3.3.3 水力邊界條件的影響 35
3.3.4 初始開度的影響 37
3.4 裂隙拓撲與溶蝕演化 39
3.4.1 裂隙網(wǎng)絡拓撲對早期巖溶演化的影響 39
3.4.2 柵格網(wǎng)絡溶蝕模擬和簡單開度演化模型的關系 40
3.4.3 巖溶管道間距的尺度效應 42
3.4.4 局限性和前景 42
3.5 本章小結 43
第4章 二維裂隙網(wǎng)絡的初期巖溶演化：開度空間非均質性的影響 44
4.1 引言 44
4.2 地質力學下裂隙演化模型 44
4.2.1 天然裂隙網(wǎng)絡 44
4.2.2 地質力學產(chǎn)生的非均質裂隙開度分布 45
4.2.3 流體流動和反應性傳輸 46
4.3 數(shù)值模型的建立 46
4.4 數(shù)值模擬結果 47
4.4.1 均質初始開度模型 47
4.4.2 非均質初始開度分布模型 51
4.5 本章小結 55
第5章 碳酸鹽巖節(jié)理網(wǎng)絡中巖溶演化與蚓孔形成：二維和三維建模的對比 57
5.1 引言 57
5.2 二維和三維裂隙網(wǎng)絡溶蝕與建模 58
5.2.1 反應性傳輸模型 58
5.2.2 節(jié)理網(wǎng)絡生成 58
5.2.3 流動和溶蝕特性分析的定量指標 59
5.2.4 模型設置 59
5.3 二維和三維模型不同溶蝕行為 62
5.3.1 網(wǎng)絡連通性對二維和三維模型不同溶蝕行為的影響 62
5.3.2 流速（滲透長度）的影響 64
5.3.3 裂隙粗糙度的影響 69
5.4 本章小結 72
參考文獻 74
附錄A 巖溶管道間距的演化特征 83
附錄B 簡化幾何水力關系轉變 84