滨海海岸带是陆地地下水与海水物质和能量转换的关键带,其物质和能量的转化关系既受陆地地下水流场的控制,同时也受到海洋水动力条件,尤其是海水潮汐效应的影响,不同的地下水系统结构、流场特征以及海洋水动力条件,其物质和能量的转化关系极不相同。目前国内外对承压含水层地下水潮汐效应的水动力研究较多,而潜水含水层中的潮汐效应则通常被忽略,但是一般情况下海洋是潜水含水层的排泄边界,受频繁的、周期性的海洋潮汐作用引起的海水位的快速变动,一定会引起潜水含水层的水位波动,虽然这种波动通常很小,但是会引起边界附近地下水流速、甚至流向的变化,这对于含水层中地下水与海水之间的物质交换的影响却是非常大的。除潮汐作用影响外,地下水的补给条件对溶质运移的影响也较大,一般而言,承压含水层获得补给的条件较差,承压含水层中溶质运移的速率很慢,而潜水含水层获得补给的条件较强,含水层中溶质运移的速率较快。在海水潮汐作用下潜水含水层中的物质到底如何迁移?是向哪个方向(陆地、海洋)迁移?迁移规律及特征?等问题仍缺少系统研究。因此,深入研究潜水含水层与海水之间的物质和能量交换规律,不仅具有重要的理论意义,对指导滨海地区地下水开发利用及地下水污染防治也具有重要的指导意义。本文通过地下水数值模拟,系统研究滨海潜水含水层地下水潮汐效应的特征及影响因素,并开展理想海岸边界条件下潜水含水层溶质运移规律研究,分析海潮波动边界对潜水含水层溶质运移规律的影响；然后,以福建古雷半岛砂质海滩为典型实例,通过研究区地质、水文地质调查和分析建立了研究区的三维地质结构模型,采用野外水文地质试验较准确获取研究区的水文地质参数,在此基础上运用Visual Modflow软件构建研究区三维地下水流-溶质运移的数值模型,并根据地下水潮汐效应观测数据对模型进行识别,最后用校正后的模型开展古雷半岛滨海潜水含水层地下水溶质运移的预测研究,归纳总结了潮汐作用下潜水含水层地下水溶质运移特点及变化规律,取得了以下主要结论：1、因滨海潜水含水层中地下水潮汐效应较弱(波幅小、影响范围有限),潮汐作用对潜水含水层影响的研究较少,而潮汐作用对潜水含水层中的溶质运移规律影响的研究尚未见报道,本文通过地下水数值模拟首次研究了潮汐作用下潜水含水层地下水溶质运移的规律,结果表明海潮对潜水含水层溶质运移的影响是显著的。2、滨海潜水含水层地下水潮汐效应的特征主要受含水层的水文地质参数以及海岸边界条件的特征共同影响：1)含水层的岩性、结构特征决定了含水层水文地质参数的大小以及含水层对潮汐波动的响应程度,数值模拟结果表明：地下水潮汐效应受渗透系数和给水度两个参数共同影响,渗透系数与重力给水度的比值越大,则地下水水位的波幅越大,滞后时间越短：反之,地下水水位的波幅越小,滞后时间越长。2)地下水潮汐效应是地下水系统对潮汐波动的响应,其特征与海岸边界条件的特征密切相关。一般情况下,海岸边界常被概化为“L”型边界,即海岸边界固定不动,仅海水位做周期性波动,然而对于实际的滨海潜水含水层,海岸边界不仅水位在垂向上呈周期性波动,海岸线还可能在平面上周期性移动,本文通过固定边界和移动边界条件下的地下水数值模拟发现：潜水含水层地下水流场主要受海水位垂向运动的影响,海岸边界水平方向的移动对最高潮海平面以上地下水流场的影响较小。3、通过定水头边界、等幅波动边界以及变幅波动边界条件下地下水溶质运移的数值模拟,分析了潮汐波动特征对溶质运移规律的影响,结果表明：1)受潮汐波动影响,污染物浓度随时间的变化曲线表现为“振荡式”的穿透曲线,与不考虑潮汐作用时污染物的穿透曲线相比,表现出较强的“坦化”效应,即污染物的峰值浓度降低,污染物在含水层中的滞留时间变长,并且越靠近海岸线,地下水的潮汐效应越强,这种“坦化”作用也越明显：2)海潮波动不仅每天当中有高潮和低潮(日周期),每月中还有“小潮”和“大潮”(月周期),每个月“小潮”至“大潮”期间,海水位整体上涨,海岸线不断往陆地方向推进,含水层中污染物往大海方向的运移速度降低,在海岸线附近甚至会出现污染物倒退往陆地方向运移；每个月“大潮”过后到下一个“小潮”的期间,含水层中污染物往海洋方向的迁移速度加快。海潮的这种长周期变幅波动会导致污染物穿透曲线出“平坦”式波峰、“双峰”以及“阶段状”衰减等特征,因此研究滨海含水层地下水溶质运移规律时,必须准确刻画海水边界的波动特征,不能简单采用“等幅”正弦或余弦三角函数来描述长周期潜水含水层中的溶质运移规律。4、准确获取水文地质参数是开展地下水流场和溶质运移规律定量预测的基础,本研究系统开展野外水文地质试验,结合水文地质条件分析如何准确确定水文地质参数。1)入渗试验：根据本次大量的包气带入渗试验,确定了不同包气带岩土类型的入渗补给速率,结合研究区风积孔隙潜水含水层典型地下水动态长期观测资料,运用水均衡原理和类比法较为准确地确定了研究区入渗补给系数分区及取值,回避了地下水动态观测资料不足的问题;2)抽水试验：根据10组潜水含水层井流试验的高分辨率水位观测资料,进一步揭示了潜水含水层井流试验过程中存在明显的地下水三维流和滞后重力给水现象。通过对比分析三种潜水含水层井流试验模型的求参结果发现：忽略潜水含水层三维流动和滞后重力释水的潜水泰斯井流模型,无法真实刻画实际的潜水井流运动特征和释水机理；考虑潜水井流试验三维流动和弹性释水的纽曼(Neuman)模型能够比较真实反映潜水含水层井流试验的地下水运动特征和释水机理,并运用纽曼模型较为准确的获取了研究区的渗透系数和给水度。3)弥散试验：在分析目前野外弥散试验存在的困难与不足的基础上,提出在抽水形成的人工径向流场条件下开展弥散试验,通过总结前人研究成果发现：当对流引起的溶质运移占主导作用时,径向二维流弥散问题的标准曲线与一维流弥散问题的标准曲线几乎重合,从而将人工径向收敛流二维弥散问题转化为一维流动弥散问题,进而确定研究区风积孔隙含水层和海积孔隙含水层的弥散系数。径流收敛流弥散试验克服了天然流场下开展弥散试验具有耗时长、成功率低的缺陷,还可以与抽水试验同时进行,真正做到一孔多用,在降低成本的同时极大地提高了工作效率,使得野外弥散试验的开展更加简便易行。5、在上述研究的基础上,结合古雷半岛水文地质条件,建立了古雷半岛地下水三维数值模型,开展地下水流动-溶质运移数值模拟,研究结果表明：受潮汐波动影响,古雷半岛两侧的风积、海积潜水孔隙含水层中地下水也呈周期性的波动,并且随着离海岸线的垂直距离增大,地下水水位的波幅呈指数衰减,滞后时间呈线性增加,由于两种孔隙含水层的岩性不同,东海岸浮头湾一侧风积含水层中的地下水潮汐效应比西海岸东山湾一侧海积含水层的地下水潮汐效应要更加强烈,即波幅更大,滞后时间更短,影响范围更大。受地下水潮汐效应的影响,潜水含水层中的溶质随时间的变化曲线为“振荡式”的穿透曲线,具体表现为峰值浓度前呈增幅振荡式上涨、峰值浓度后呈减幅振荡式下降,并且波峰具有“平坦,,或“双峰”等特点,这均是由于滨海海水潮汐往复波动含水层地下水流向反复变化引起污染物在含水层中呈“前进一大步、后退一小步”的扭秧歌式迁移,从而导致污染物在含水层中滞留时间变长,这些特征对认识滨海潜水含水层中溶质运移的规律及地下水污染防治都具有重要的理论和实际意义。本文的特色与创新点：(1)运用地下水数值模拟方法研究移动边界对潜水含水层地下水潮汐效应的影响程度,结果表明：潜水含水层地下水流场主要受海水位垂向运动的影响,海岸边界水平方向的移动对最高海岸线以外陆地方向的地下水流场的影响不大。(2)地下水数值模拟结果表明：潜水含水层中地下水潮汐效应的影响范围确实比较小,但海潮对潜水含水层溶质运移的影响却十分显著。(3)海潮变幅波动条件下潜水含水层地下水溶质运移规律表明：潮汐作用下污染物浓度历时曲线表现为“振荡式”的穿透曲线,具有明显的“坦化”效应、“平坦”式波峰、“双峰”以及“阶段状”衰减等特征。(4)采用多种野外水文地质试验方法来准确获取水文地质参数,不论在野外水文地质试验方法上,还是水文地质参数的准确获取方面,都取得了一些新进展。