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基于GMS的河谷冲淤积平原区地下水数值模拟研究

作　者: 张国飞
导　师: 刘廷玺
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 地下水 GMS 数值模拟开采方案降深
分类号: P641
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水是一切生命之源泉,具有基础性的自然资源和战略性的经济资源的双重属性,而地下水是水资源的重要组成部分,是构成并影响生态环境的重要因素,在干旱地区被视为“稀缺资源”。地下水作为城市生活用水、工业用水和农田灌溉的重要供水水源,对区域经济、社会的发展起着十分重要的作用。但是长期以来,特别是近20年来,由于国民经济的发展和人民生活水平的提高,对水的需求量迅猛增加。由于地下水开采量逐年增加,加之水资源管理力度不够,不少地区发生超采现象,并引发了地下水位下降、地面沉降、咸水入侵等严重的生态环境问题,造成许多环境地质灾害,殃及人民生命财产的安全,经济损失严重。在充分分析研究区地形、地貌、水文气象、水文地质条件等方面的基础上,系统地阐述了研究区地下水的赋存条件、分布规律,以及地下水的补给、径流、排泄规律和地下水动态特征。根据富水性大小,确定了本次拟建水源地的具体位置。采用GMS6.0软件建立了研究区地下水流模拟模型,包括水文地质层的三维立体可视化模型与数值模拟模型。首先利用GMS软件中的TIN和SOLID模块建立了研究区地面三角网格模型和水文地质三维立体可视化模型,从而能够从空间三维立体的角度呈现含水层整体上的空间组合关系,有利地认识了研究区内的水文地质条件。确立水文地质概念模型后,并建立了研究区的数学模型,利用GMS软件MODFLOW模块进行了模拟,然后进行模型的识别和验证,从模型校正和验证结果可以看出,计算水位与实测水位整体拟合程度较好,计算流场基本上反映了研究区地下水流动的趋势和规律。之后,根据拟定的地下水开采方案,通过运行验证后的地下水流模拟模型,从而对不同开采方案下地下水流场的变化趋势及最大降深进行了预测。同时考虑最不利的的情况下,采用干扰井群法对不同开采方案下水源地最大降深进行了预测。由于不同方法的假设条件不同,导致预测结果相差较大,本文对其进行了详细分析。预测结果表明:方案一、方案二最大降深没有超出最大允许降深,开采方案合理可行。考虑到节省建设投资和维护费用等因素,推荐开采方案一。综上所述,本文通过对地下水开采方案的科学合理性分析评价,采用多种方法对水源地最大降深进行了预测,从而为研究区地下水的合理开发利用提供参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
插图和附表清单  8-11
1 绪论  11-17
  1.1 选题背景及意义  11-13
  1.2 地下水模型研究进展  13-15
  1.3 地下水研究发展趋势  15
  1.4 研究的主要内容及技术路线  15-17
    1.4.1 主要内容  15
    1.4.2 技术路线  15-17
2 研究区概况  17-28
  2.1 地理位置  17
  2.2 社会经济  17-18
  2.3 气象与水文  18-20
    2.3.1 气象  18-19
    2.3.2 水文  19-20
  2.4 地质条件  20-23
    2.4.1 地形地貌  20-22
    2.4.2 地层与岩性  22
    2.4.3 地质构造  22-23
  2.5 水文地质条件  23-25
    2.5.1 地下水的赋存条件及分布规律  23-24
    2.5.2 地下水类型及富水性  24-25
    2.5.3 地下水补给、径流和排泄  25
  2.6 地下水动态类型  25-26
  2.7 地下水水质状况  26-27
  2.8 地下水开发利用现状及存在的问题  27-28
    2.8.1 地下水开发利用现状  27
    2.8.2 地下水开发利用存在的问题  27-28
3 基于 GMS 的三维立体地层模型  28-35
  3.1 GMS6.0 软件简介  28-29
  3.2 地面 TIN 模型  29-31
  3.3 三维立体地层模型  31-34
  3.4 本章小结  34-35
4 地下水数学模型的建立与求解  35-56
  4.1 MODFLOW 的计算原理  35-37
  4.2 MODFLOW 的子程序模块  37-38
  4.3 含水层的概化  38-39
  4.4 边界条件的概化  39-40
  4.5 数学模型的建立与求解方法  40-41
  4.6 网格剖分  41-42
  4.7 时间离散  42
  4.8 水文地质参数的获取  42-43
  4.9 源汇项的处理  43-48
    4.9.1 地下水补给量  43-46
    4.9.2 地下水排泄量  46-48
  4.10 初始流场  48
  4.11 模型的识别与验证  48-55
    4.11.1 水文地质参数的识别  50-51
    4.11.2 模型验证  51-54
    4.11.3 拟合流畅分析  54-55
  4.12 本章小结  55-56
5 不同开采方案地下水位预测  56-72
  5.1 地下水开采方案的拟定  56
    5.1.1 地下水开采方案的拟定背景  56
    5.1.2 拟定的开采方案  56
  5.2 地下水位预测结果  56-71
    5.2.1 数值模拟法预测结果  57-62
    5.2.2 干扰井群法预测结果  62-70
    5.2.3 不同开采方案结果汇总  70-71
  5.3 本章小结  71-72
6 结论与建议  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 建议  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者简介  78

基于GMS的河谷冲淤积平原区地下水数值模拟研究

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