论文摘要
地表水、土壤水、地下水在一定地形地质气候范围内是相互作用的、具有内在联系的,是水循环系统不可缺少的部分。近年来,随着气候变化及人类活动影响的加剧,水文情势在不断发生变化,地表水、土壤水、地下水之间的转化过程受到不同程度的影响,分析地表水、土壤水与地下水之间的转化关系,掌握水资源动态变化过程,对流域或区域水资源评价、开发、利用和保护具有重要意义。传统地表水资源量、地下水资源量及转化评估方法大多割裂了地表水与地下水之间的复杂转化关系,难以反应分区内水文循环、水资源形成和演化过程的空间分异特性,如流域地表水文模型或地下水模型,在模拟过程中会对水文循环系统内的部分过程进行简化,导致水文过程之间相互反馈作用缺失,模拟结果产生系统偏差等。因此,为更好地模拟各水分之间相互转化过程,需要从过程上将地表水和地下水作为整体系统加以研究,建立更为全面的地表与地下水耦合模型,分析地表水与地下水转化关系和动态变化。本文以饱和-非饱和带水流运动模型为基础,扩展地表水文过程,构建流域（区域）地表水与地下水耦合模型,对区域范围内的地表水地下水转化过程进行模拟。主要研究内容及成果如下:（1）通过对非饱和带模型HYDRUS和地下水模型MODFLOW的分析,进一步掌握HYDRUS-MODFLOW耦合模型的耦合原理及运行机制。在潜水面交界处,HYDRUS模型与MODFLOW模型交换地下水补给量和地下水位的信息,MODFLOW从HYDRUS接收补给量并为下一个时间步长计算新的水位深度,该新的水位深度将作为HYDRUS模型中的压力水头底部边界条件。在此基础上,将该模型应用到室内土槽降雨入渗试验中,对地下水位、地下水出流量及土壤水势进行模拟。通过模拟结果表明,HYDRUS-MODFLOW在小尺度内对饱和与非饱和带之间的水分交换过程具有较好的模拟效果。（2）为进一步验证HYDRUS-MODFLOW对饱和与非饱和带水分交换的模拟能力,利用土槽降雨入渗试验数据及根据模型本身的特点,将其与UZF1-MODFLOW和VSF-MODFLOW典型模型进行对比。在小尺度内进行模拟时,VSF-MODFLOW和HYDRUS-MODFLOW的模拟精度比UZF1-MODFLOW更高;从模拟效率来看,UZF1-MODFLOWD和HYDRUS-MODFLOW的模拟效率比VSF-MODFLOW更高;从计算要求来看,UZF1-MODFLOWD和HYDRUS-MODFLOW的计算量比VSF-MODFLOW更小;从涵盖水文要素方面来看,HYDRUS-MODFLOW比其它两种模型涵盖的水文要素更多。通过对比分析,HYDRUS-MODFLOW相比VSF-MODFLOW和UZF1-MODFLOW,能够在模拟效率和模拟精度之间取得更好的平衡。（3）以HYDRUS-MODFLOW为基础,扩展地表径流、流域产汇流以及河道演算等地表水文过程,构建流域（区域）地表水与地下水耦合模型,并将该模型应用到资料条件较好的临涣集流域,对地下水位及流域出口断面流量进行模拟。模拟结果表明,耦合模型的模拟值与实测值拟合较好,说明该模型能够较好地模拟流域（区域）尺度地表水、土壤水和地下水之间的转化过程,对流域（区域）尺度内的水资源评价和水资源管理具有一定的参考意义。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张雅楠
导师: 凌敏华,于丽丽
关键词: 饱和非饱和带,模型耦合,地表水,地下水
来源: 郑州大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 地质学,地球物理学,水利水电工程
单位: 郑州大学
分类号: P641;P334.92
总页数: 87
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相关论文文献
- [1].基于HYDRUS-MODFLOW的大洋河岫岩流域地表水与地下水耦合模型[J]. 陕西水利 2020(03)