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干旱区典型地下水系统的动态模拟与模拟优化耦合管理模型研究

作　者: 刘晓民
导　师: 刘廷玺
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 展旦召水文地质地下水流模拟地下水管理核磁共振
分类号: S273.4
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 361次
引　用: 3次
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内容摘要

随着西部大开发政策的实施,地下水资源作为西北干旱半干旱地区重要水源,在保障居民生活、支持经济社会发展、维持生态平衡等方面都起到了十分重要的作用,同时,水资源短缺也日益成为制约区域发展的瓶颈问题。内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗属于干旱半干旱缺水地区,其展旦召水源地地下水是城镇居民生活的主要水源,因此,对水源地进行合理的水资源评价并提出一种合理、高效的开发模式显得尤为重要。基于上述原因,本论文以展旦召水源地为研究区,开展了以下研究工作:1)首先回顾了地下水系统数值模拟及管理模型的研究现状及发展历史,阐明了我国地下水模拟模型及管理模型中存在的问题和不足,展望了地下水系统模拟模型与管理模型的发展趋势,为科学、客观、准确评价研究区地下水资源状况,合理建模奠定良好的基础。2)为准确测定研究区水文地质参数,本次研究运用核磁共振找水系统,进行了核磁共振测试试验;并利用钻探地质水文地质孔,开展了非稳定流抽水试验与地质地层测试试验;结合收集到的已有水文地质孔资料,采用不同方法,确定出水源地水文地质参数。此外,还选取潜水含水层渗透系数、给水度及承压水含水层渗透系数、贮水系数这四个参变量,利用随机函数的空间变异理论,系统地分析确定了各参变量的统计特征及其结构函数,并应用对数克立格法、泛克立格法、协克立格法对系统参数进行了估值预测,提高了地下水系统模型的模拟评价精度。3)在详细分析研究区地质和水文地质条件的基础上,对现状开采条件下研究区各项补给、排泄资源量进行了评价。按照可开采系数法、开采强度法对地下水可开采量进行估算。4)采用GMS6.0软件建立了研究区的水文地质概念模型和地下水系统数学模型。在建立含水层系统模拟模型时,充分考虑各项补排信息的动态变化特点。首先建立降水入渗补给量、潜水蒸发量与降水量大小、潜水蒸发强度、开采量大小和地下水位埋深的关系曲线,继而由模型来反映水资源开发对各项信息的动态影响程度。5)在考虑产业结构优化、水资源合理利用、生态环境保护等因素的基础上,运用大系统分解协调原理,建立了水资源系统模拟优化耦合管理模型,从而实现了水资源问题的分析、预测、优化、模拟和管理五者一体的功能。本文中管理模型和模拟模型的有机耦合的应用,实现了水资源管理时间和空间的有机结合,使描述复杂的地下水系统问题更真实、灵活、简单、便于修改,此研究的进行,在一定程度上促进了交互式程序分析研究的发展,也间接地拓展了今后水资源管理研究的发展方向。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 引言  9-22
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究进展  11-19
    1.2.1 地下水系统模拟  11-16
    1.2.2 地下水资源管理  16-19
  1.3 研究内容与技术路线  19-20
    1.3.1 主要研究内容  19-20
    1.3.2 技术路线  20
  1.4 创新点  20-22
2 研究区基本概况  22-36
  2.1 交通与位置  22-23
  2.2 自然地理概况  23-36
    2.2.1 河流水系  23
    2.2.2 气象概况  23-24
    2.2.3 地形地貌  24-25
    2.2.4 区域地质概况  25-31
    2.2.5 水文地质条件  31-36
3 水文地质参数的获取  36-70
  3.1 抽水试验  36-37
    3.1.1 潜水含水层水文地质参数计算  36-37
    3.1.2 承压含水层水文地质参数计算  37
  3.2 核磁共振地下水勘察  37-53
    3.2.1 核磁共振地下水勘察基本原理  38-42
    3.2.2 核磁共振地下水勘察仪野外布置方法及解译成果概述  42-44
    3.2.3 核磁共振技术的应用价值具体表现  44-45
    3.2.4 核磁共振技术在本研究中的应用  45-53
  3.3 研究区水文地质参数的空间变异性  53-70
    3.3.1 地质统计学的基本工具－变差函数  53-57
    3.3.2 普通克立格法  57-59
    3.3.3 泛克立格法  59-61
    3.3.4 协同克立格法  61-63
    3.3.5 泛协克立格法  63-65
    3.3.6 水文地质参数空间变异性分析  65-70
4 地下水资源评价  70-72
  4.1 地下水资源量  70
  4.2 地下水资源可开采量  70-72
5 地下水系统动态数值模拟  72-95
  5.1 模拟软件的选择及 GMS6.0 简介  72-73
    5.1.1 GMS6.0 简介  72
    5.1.2 GMS6.0 软件优点  72-73
  5.2 水文地质概念模型  73-83
    5.2.1 模拟计算范围  73-74
    5.2.2 含水层（组）结构的概化  74-83
  5.3 数学模型及数值方法  83-87
    5.3.1 数学模型  83-84
    5.3.2 数学模型求解  84-87
  5.4 数学模型的识别及校正  87-93
    5.4.1 参数的拟合（模拟识别）  87-90
    5.4.2 模型检验  90-93
    5.4.3 模型结果分析  93
  5.5 模型预报  93-95
6 地下水管理模型研究  95-112
  6.1 地下水资源管理模型概述  95-98
    6.1.1 大系统分解协调理论  95-96
    6.1.2 大系统协调原理  96-98
  6.2 水资源大系统分解协调模拟优化管理模型  98-104
    6.2.1 模型整体结构  98-100
    6.2.2 总第一级管理模型  100-104
    6.2.3 总第二级管理模型  104
  6.3 基础数据推求  104-107
    6.3.1 各引水渠首限制流量  104-105
    6.3.2 地下水位及地下水埋深允许限制值  105
    6.3.3 各分区及分区内各亚区综合影响函数的确定  105-107
  6.4 模型求解  107-112
    6.4.1 求解总第一级管理模型  107
    6.4.2 求解总第二级管理模型  107
    6.4.3 分解协调管理模型协调运行  107-112
7 结论与展望  112-115
  7.1 结论  112-113
  7.2 存在的问题及展望  113-115
致谢  115-116
参考文献  116-122
作者简介  122

干旱区典型地下水系统的动态模拟与模拟优化耦合管理模型研究

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