基于离散裂隙-等效连续介质耦合模型的哈尔克山裂隙网络模拟

摘要

哈尔克山位于天山北部，复杂的地质结构和强烈的地形切割导致该地区断裂发达，河谷裂隙发育。哈尔克山地区对天山北麓整体水资源及生态环境有重要影响，为了对其进行地下水渗透能力评价研究，探讨该区域基岩裂隙渗透特征，基于离散裂隙网络模型（DFN）与等效连续介质模型（ECM）的理论基础，提出一种离散裂隙-等效连续介质耦合模拟方法。首先，基于研究区水文地质背景，结合其天然裂隙网络特征，开展区域裂隙空间特征分析；然后，根据天然裂隙网络特征开展离散裂隙网络模拟，构建符合实际区域地质条件的离散裂隙网络模型；最后，基于等效介质模型理论，耦合裂隙与地质单元体，计算裂隙网络等效渗透率。结果表明：研究区裂隙受哈尔克山断裂构造影响，整体走向呈NWW向和NEE向；区域裂隙隙宽服从对数正态分布，裂隙在空间分布上服从Fisher分布；裂隙等效半径为312.9～780.6 m,隙宽为1.43～25.19 mm,渗透率为2.3～66.7 mD^（1）,裂隙密度为0.10～5.25 m^-1;等效渗透率xx方向为0.050～1.877 mD,yy方向为0.050～1.947 mD,zz方向为0.100～2.825 mD,整体区域渗透率均小于3 mD;哈尔克山地区基岩裂隙网络渗透率较低，断裂带及河谷裂隙发育带是山区地下水的主要运移通道。将模拟结果同前期开展的水文地质试验结果对比，二者数值较为相近，证明离散裂隙-等效连续介质耦合模拟方法的可靠性。

关键词

离散裂隙网络模型 / 等效连续介质模型 / 哈尔克山 / 离散裂隙-等效连续介质耦合模拟 / 水文地质