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沈阳市城区地下水系统优化管理研究

作　者: 刘玉玉
导　师: 孙才志
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 地下水数值模拟优化管理沈阳市城区
分类号: P641.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 154次
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内容摘要

沈阳市是东北地区的中心城市,是全国重要工业基地之一,同时也是以开发利用地下水资源作为主要供水的城市。随着社会经济的发展,人们对水资源的需求量不断加大。地下水资源的不合理开发利用,导致该区地下水出现区域性降落漏斗。论文从考察本课题的研究背景入手,首先回顾了地下水数值模拟的研究方向以及地下水管理模型在国内外的研究进展情况。结合研究区沈阳中心城区的水文地质条件,明确了区内含水层系统的组成,分析了地下水的补、径、排规律以及地下水动态特征,建立了研究区的水文地质概念模型。然后,借助于地下水系统数值模拟软件包—Aqua3D建立模拟模型,通过对该模型进行识别和校正,所得拟合曲线显示建模的水位变化趋势和实测水位变化趋势基本一致,拟合程度较高。在此基础上,对2010年沈阳市城区地下水位进行模拟预测,并进行流场变化情况分析。研究表明,沈阳西北地区以及浑河两岸地下水含水层储水量有一定程度的减小。同时,针对沈阳地区地下水开发利用过程中存在的问题,提出保护措施和防治对策。最后,以预测模型为背景,通过科学划分管理区,将沈阳市城区地下水系统分为28个亚区,在综合分析研究区发展规划的基础上,确定了管理目标,在地下水位、需水量等约束条件下,将模拟模型与规划模型相耦合,建立了沈阳城区地下水资源优化管理模型。计算结果表明:2009年5月至2010年4月沈阳城区地下水优化开采总量为90.31m3/d。通过地下水渗流场的优化调控,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境问题减小到最低程度,为沈阳市水资源管理提供了科学依据。因此,开展对区域地下水资源管理的研究,确定最优开采方案,对于区域的生态建设和经济发展都具有重大的意义。计算结果能为地下水位预测、资源评价以及地面沉降的控制提供科学依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景和意义  10-11
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 研究意义  11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 地下水资源评价方法  11-13
    1.2.2 Aqua3D 简介  13-15
  1.3 研究内容和技术路线  15-17
  1.4 本文研究特色  17-18
2 研究区概况  18-25
  2.1 自然地理概况  18-23
    2.1.1 地理位置  18-19
    2.1.2 气候状况  19-21
    2.1.3 水资源  21-22
    2.1.4 矿产资源  22-23
    2.1.5 土壤资源  23
  2.2 社会经济概况  23-25
    2.2.1 行政区划  23
    2.2.2 人口状况  23
    2.2.3 社会经济状况  23-24
    2.2.4 旅游资源  24-25
3 研究区地下水系统地质背景特征  25-39
  3.1 研究区水文地质条件  25-31
    3.1.1 地质环境因素  25-27
    3.1.2 水文条件概述  27-29
    3.1.3 水文地质条件  29-31
  3.2 浑河流域水源地区地下水动态变化特征  31-39
    3.2.1 近河水源地区  31-34
    3.2.2 远河水源地区  34-36
    3.2.3 市区部分  36-39
4 地下水系统数值模拟  39-51
  4.1 地下水系统概念模型  39-43
    4.1.1 含水系统结构特征  39
    4.1.2 研究区的源汇项  39-43
  4.2 地下水系统模拟数学模型  43-45
    4.2.1 数学模型的建立  43-44
    4.2.2 地下水系统模拟模型的离散  44-45
    4.2.3 差分方程的解法  45
  4.3 地下系统水流模拟的数值解法  45-46
    4.3.1 研究区剖分和资料选取  45-46
  4.4 模型的识别与验证  46-51
    4.4.1 模型的识别  47-49
    4.4.2 模型的验证  49-51
5 地下水系统模型运行与预测  51-58
  5.1 预报方案  51
  5.2 预测资料的处理  51-56
    5.2.1 预报期限和时段划分  51
    5.2.2 边界类型的确定  51
    5.2.3 补排量的确定  51
    5.2.4 预报结果分析  51-56
  5.3 地下水系统资源组成  56-58
6 地下水系统优化管理  58-67
  6.1 优化方案的设计及模拟模型的处理  58-64
    6.1.1 优化方案的设计  58
    6.1.2 模拟模型的分解和响应矩阵的生成  58-64
  6.2 地下水开采量的优化调配  64-67
    6.2.1 管理模型的建立  64-65
    6.2.2 开采量优化模型的求解  65-66
    6.2.3 优化结果分析  66-67
7 结论、建议和展望  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73

沈阳市城区地下水系统优化管理研究

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