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塔里木河下游输水条件下的地下水位动态变化与模拟

作　者: 刘海军
导　师: 刘志辉；陈亚宁
学　校: 新疆大学
专　业: 自然地理学
关键词: 塔里木河英苏 BP神经网络解析法数值模拟
分类号: P641.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

塔里木河是我国最大的内陆河,干流全长1321km,流域总面积约102×104km2。塔里木河干流下游西边是塔克拉玛干大沙漠,东边是库鲁克沙漠,沙漠之间是塔里木河下游冲积平原。在多年来,由于源流汇入干流水量明显减少,干流不合理开发,上、中游用水量急剧增加,进入干流下游的水量由20世纪60年代的12.4亿m3减少到20世纪90年代的2.7亿m3,致使干流下游大西海子水库以下358公里河道长期断流。新疆水利厅、塔里木河流域水利管理局和新疆人民政府针对塔里木河下游日趋严峻的生态与环境问题,于2000年5月开始实施紧急向塔里木河下游输水工程,以挽救塔里木河下游濒临消亡“绿色走廊”。截止到目前,已完成10次输水,其中前九次输水累计输水945天,共向塔里木河下游地区输水22.2×108 m3。本文通过三种不同的方法对塔里木河下游英苏断面地下水进行模拟,得出以下结论:(1)通过对C5井、C6井的水位进行BP神经网络模拟,经过检验,最大误差绝对值为0.36m和0.39m,达到了精度要求,并预测了2010年不同输水量和输水时间情况下观测井水位变化情况。通过预测表明:(1)当输水为1亿m3,输水时间分别为30天和60天时,C5井的水位分别为829.665m和829.775m;C6井的水位分别为829.393m和829.463m;(2)当输水为2亿m3,输水时间分别为30天和60天时,C5井的水位分别为830.175m和830.335m;C6井的水位分别为829.753m和830.053m;(3)当输水为3亿m3,输水时间分别为30天和60天时,C5井的水位分别为830.515m和830.605m;C6井的水位分别为830.313m和830.323m。(2)从地下水动力学角度,模拟了塔里木河下游英苏断面一侧有河渠渗漏条件下的地下水非稳定运动,结果接近实测值,C5、C6、C7、C8井中平均绝对误差分别为0.447、0.334、0.248、0.467,均方根误差为0.07、0.049、0.043、0.091。随着与河道距离越远,误差也变大。其中误差最大的是C8井,主要是由于C8井地表高程较低,蒸发能力较强。总的来说,说明解析法在塔里木河下游英苏断面输水过程中的应用是可行的。(3)通过Visual Modflow 3.1进行数值模拟地下水位变化,地下水计算值和实际拟合较好,灵敏度分析表明水文地质参数变化较稳定。九次输水以后截止到2009年10月,结果表明:河道两侧约2km范围是输水显著影响区域。前七次输水对水位抬升影响较大,第八次、第九次输水与第七次输水间隔超过一年,期间水位较高,蒸发期较长,故输水后水位抬升幅度不大。观测井中C5、C6受输水影响范围较大,在很长一段时间范围水位超过830m,最高点达到832m,而C7、C8则最高点接近830m,影响较小。第九次输水以后的两年里,由于无输水过程,蒸发强烈,水位在不断下降,最多下降为1.09m。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 研究目的及意义  10-11
    1.2.1 研究目的  10
    1.2.2 研究意义  10-11
  1.3 国内外研究进展  11-15
    1.3.1 国外研究进展  11-13
    1.3.2 国内研究进展  13-14
    1.3.3 干旱区地下水研究进展  14-15
  1.4 研究内容和方法  15-16
    1.4.1 研究内容  15
    1.4.2 数据采集  15-16
    1.4.3 研究方法  16
  1.5 技术路线图  16-17
  1.6 本文的创新性  17-18
第二章研究区概况及地下水位变化  18-29
  2.1 自然地理概况  18-25
    2.1.1 地理位置  18-19
    2.1.2 水文、气象  19-21
    2.1.3 植被  21
    2.1.4 地形、地貌特征  21-24
    2.1.5 土壤  24
    2.1.6 水质  24-25
    2.1.7 地质  25
  2.2 生态输水与地下水位变化  25-29
    2.2.1 生态输水过程  25-27
    2.2.2 生态输水量与持续时间  27-28
    2.2.3 地下水位对生态输水的响应  28-29
第三章基于BP 神经网络模型模拟地下水位  29-40
  3.1 人工神经网络基本概念  29-30
  3.2 BP 神经网络原理  30-33
    3.2.1 BP 神经网络模型结构  30-31
    3.2.2 BP 神经网络模型算法  31-32
    3.2.3 BP 算法的程序实现  32-33
  3.3 BP 神经网络模型应用注意的问题  33-35
  3.4 塔里木河下游潜水埋深变化的BP 神经网络模型的应用  35-39
    3.4.1 基本数据资料  35
    3.4.2 BP 神经网络的建立  35-36
    3.4.3 模拟及结果分析  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章解析法模拟塔里木河下游英苏断面地下水位变化  40-49
  4.1 不考虑蒸发条件下潜水运动模拟  40-43
    4.1.1 河渠水位迅速上升或下降时，河渠附近潜水的非稳定运动  40-42
    4.1.2 河渠水位成阶梯变化或连续变化时，河渠附近潜水的非稳定运动  42-43
  4.2 间歇性输水条件下模型的应用  43-48
    4.2.1 英苏断面水文地质条件概化  43-44
    4.2.2 模型参数及其计算  44-45
    4.2.3 模拟结果及分析  45-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章塔河下游英苏断面地下水数值模拟  49-64
  5.1 数值模拟法与Visual Modflow 简介  49-53
    5.1.1 数值模拟法  49-50
    5.1.2 Visual Modflow 简介  50-53
  5.2 地下水数值模型的建立  53-54
  5.3 Visual Modflow 在地下水流模拟中的应用  54
  5.4 模型识别和验证  54-57
  5.5 灵敏度分析  57-58
  5.6 结果及分析  58-62
  5.7 本章小结  62-64
第六章结论与展望  64-66
  6.1 三种方法的对比  64-65
  6.2 不足  65-66
参考文献  66-70
主要科研成果  70-71
致谢  71-72

塔里木河下游输水条件下的地下水位动态变化与模拟

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