天津市平原区地下水压采方案及修复效果研究

论文摘要

天津市地表水资源匮乏,长期、高强度不合理地开采地下水,以及管理不当,导致地下水位持续下降,产生了严重的地面沉降及其他次生灾害。南水北调中线工程,是缓解京津冀地区水资源短缺和生态环境恶化的重大举措,为压采地下水提供了替代水源。在此背景下,进行地下水流数值模拟,制定压采方案对于修复涵养地下水资源具有重要的意义。本研究分析地下水漏斗分布情况,建立地下水流数值模拟模型,制定压采方案。针对南水北调工程水源地和受水区不同丰枯遭遇情况,通过供需水量均衡分析,分析压采方案的可行性。利用地下水流模型,模拟压采方案下近、远期地下水位分布,并分析典型漏斗区的地下水位修复效果。主要研究成果如下:(1)首先,确定了天津市各层组的典型漏斗区的分布,构建地下水数值模型。以水文地质概念模型为基础,结合地下水流数学模型,在visual modflow软件中代入分层组分乡镇开采量、市属井开采量、蒸发量、源汇项、观测井水位及初始水头等数据,构建地下水数值模型。通过调整参数、反演开采量、进行地下水均衡分析进行了模型验证。结果表明,模型适用于研究区地下水流场的模拟,均衡分析结果符合天津市地下水的实际开采情况。(2)其次,本文依据不同压采目标设计压采方案,对水源地和受水区的降雨频率进行了统计分析。根据受水区近几年引水过程数据,计算了不同代表年中引江水量、引滦水和本地地表水资源量,预测天津市近远期用水量。在此基础上,对5种不同的丰枯遭遇情况进行供需水均衡分析。结果表明,除供、受水区均遭遇枯水年的情况下,两种压采方案以水量为参考标准均具有实施的可行性。(3)最后,利用数值模型对不同压采方案下天津市2020年、2030年地下水位进行了预测。利用ARCGIS的空间分析功能,分析了各层组地下水漏斗面积及中心水位上升速率的变化,分析了各层组典型漏斗的修复效果,两种压采方案尽管在短期内取得效果不甚明显,但从长期模拟结果来看,均在一定程度上促进了天津市地下水位的抬升。本文的研究成果能够为天津市制定合理的地下水开采方案、建立科学管理机制提供依据。

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摘要

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第一章绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地下水数值模拟

1.2.2 地下水调控压采

1.3 研究方案

1.4 本章小结

第二章研究区概况

2.1 自然地理位置

2.2 气象条件

2.3 水文地质条件

2.3.1 地质构造

2.3.2 含水岩系划分

2.3.3 地下水矿化度

2.4 本章小结

第三章地下水开采情况及漏斗分布

3.1 地下水开采情况

3.1.1 地下水开采历史

3.1.2 地下水开采现状

3.2 研究区漏斗分布

3.3 本章小结

第四章天津市平原区地下水流数值模拟

4.1 水文地质概念模型

4.1.1 模型的研究范围

4.1.2 边界条件的确定

4.1.3 渗透系数分区

4.2 地下水流数值模型

4.2.1 数学公式

4.2.2 时空离散

4.2.3 数据处理

4.2.4 初始水位分布

4.3 模型的识别验证

4.3.1 pest与 Z-bud模块调参

4.3.2 反演开采量

4.3.3 地下水位拟合效果

4.3.4 典型观测孔水位动态过程拟合

4.3.5 均衡分析

4.4 本章小结

第五章地下水压采方案制定及修复效果对比分析

5.1 地下水压采方案制定

5.1.1 现状年地下水的开采

5.1.2 地下水压采方案的设计

5.2 压采方案下水资源供需均衡分析

5.2.1 不同水文年的丰枯分析

5.2.2 引江水

5.2.3 本地地表水量及引滦水量

5.2.4 其他水源

5.2.5 用水量预测

5.2.6 水资源供需均衡分析

5.3 压采方案下地下水修复效果对比分析

5.3.1 不同压采方案下水位预测

5.3.2 近期地下水位修复效果分析

5.3.3 远期地下水位修复效果分析

5.4 本章小结

第六章结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马帅

导师: 李绍飞,柴雅彬

关键词: 深层地下水,地下水流,数值模拟,压采方案,均衡分析

来源: 天津农学院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 天津农学院

分类号: P641.8

总页数: 67

文件大小: 3812K

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