鄂尔多斯内流区地下水流动系统三维模拟研究

论文摘要

随着地下水数值模拟技术的发展,盆地尺度的地下水流动系统三维特征越来越受到水文地质学界研究者的关注。Tóth（1963）提出的区域地下水流动系统理论,是研究盆地尺度中地下水循环和演化规律的基础,指引盆地流域内地下水流场、湖淖的地下水来源、地下水年龄特征的研究工作。研究区位于鄂尔多斯内流区东北部高原湖淖集中区,利用水井和湖淖数据对通量上边界的三维地下水流数值模型进行校正。选取典型东西和南北剖面进行地下水流场特征分析,对大克泊地下水补给来源范围和地表分水岭之间的关系以及地下水等值线特征进行研究。对大克泊和胡同察汗淖进行流线逆向追踪,确定出大克泊与胡同察汗淖地下水流线的分界区域。流线逆向追踪和物探方法验证大克泊、木凯淖和胡同察汗淖剖面存在局部、中间和区域三个不同级次的流动系统。对大克泊和胡同察汗淖进行流线逆向追踪,分析地下水对流年龄特征。大克泊湖淖周围距离较近的追踪粒子,地下水年龄较小;大克泊小流域西部、南部和北部边界附近的追踪粒子,地下水年龄较大;大克泊北部最远的追踪粒子,地下水年龄达到56 ka。胡同察汗淖局部流动系统的地下水年龄较年轻,中间流动系统的地下水年龄较大,区域流动系统的地下水年龄最大值达到109 ka。根据Haitijiema和Mitchell-Bruker（2005）提出的地形控制论判别公式,论证了地形控制论在研究区的适用性。根据通量三维模型的潜水面,建立给定水头三维地下水流数值模型。在排泄区的同一深度下,给定水头三维模型的水头大于通量三维模型的水头。在补给区的同一深度下,通量三维模型的水头大于给定水头三维模型的水头。两种模型的补给区和排泄区面积差异很小。通量三维模型中地下水年龄在地表补给区小于1 ka,湖淖排泄区大于10 ka。木都图查干淖尔地层深处地下水年龄大于20 ka,胡同察汗淖地层深处地下水年龄大于70 ka,巴彦淖尔最深处地下水年龄大于20 ka。给定水头二维模型中胡同察汗淖地层深处地下水年龄大于80 ka。通量三维模型和给定水头二维模型中,胡同察汗淖东南部地层深处的地下水年龄大于80 ka。

论文目录

摘要

abstract

第1章引言

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 地下水流动系统理论发展现状

1.2.2 盆地尺度水文地质建模

1.3 研究内容

第2章研究区概况

2.1 地理地貌

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.2 气象水文

2.2.1 气象

2.2.2 水文

2.3 地层概况

2.3.1 地层

2.3.2 地质构造

2.4 水文地质概况

第3章通量上边界的三维地下水流模拟

3.1 水文地质概论模型

3.1.1 含水层结构

3.1.2 模型范围及边界条件

3.1.3 地下水补给和排泄要素

3.2 数学模型

3.2.1 控制方程

3.2.2 边界条件

3.3 数值模型

3.3.1 MODFLOW子程序选择

3.3.2 模型的网格离散

3.3.3 模型的参数设置

3.3.4 模型的拟合校正

3.4 模拟结果分析

3.4.1 平面与剖面上的地下水流场特征

3.4.2 大克泊小流域潜水位等值线特征

3.4.3 大克泊和胡同察汗淖地下水流线特征

3.4.4 大克泊、木凯淖和胡同察汗淖剖面地下水流场多级次特征

3.4.5 大克泊和胡同察汗淖地下水对流年龄分布特征

3.5 小结

第4章给定水头上边界地下水流数值模拟

4.1 地形控制论的适用性

4.2 给定水头上边界数值模型

4.3 模拟结果分析

4.3.1 两种模型在排泄区不同深度水头变化规律

4.3.2 两种模型在补给区不同深度水头变化规律

4.3.3 两种模型中第2 层和第1 层水头差对比

4.3.4 两种模型的补给区和排泄区对比

4.4 小结

第5章地下水年龄模拟

5.1 地下水年龄计算方法

5.1.1 地下水年龄浓度模拟法

5.1.2 MT3DMS子程序

5.2 地下水年龄年龄特征

5.2.1 流域地表附近的地下水年龄特征

5.2.2 东西剖面上的地下水年龄特征

5.2.3 流域不同深度的地下水年龄特征

5.2.4 大克泊、木凯淖和胡同察汗淖剖面上的地下水年龄特征

5.3 小结

第6章结论

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 方家驹

导师: 蒋小伟

关键词: 数值模拟,地下水流动系统,地下水年龄,补给区,排泄区

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P641.2

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000555

总页数: 68

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