北运河水资源循环利用工程地下水回灌数值模拟研究

论文摘要

潮白河干流和北运河干流分别流经北京东部的通州、顺义等区县,是促进东部发展乃至整个北京社会和经济发展的重要绿色生态走廊。面对潮白河沿线生态环境的恶化的现状,减缓地下水位下降速率,水资源利用的合理规划迫在眉睫。尤其是对深度处理后的地表水进行循环再利用,对于严重缺水的北京具有重要的现实意义。研究对象为北京市潮白河冲洪积扇的顶部和中部。研究目的是进行水源地保护区的划分,定量化的预测出经过地下水人工回灌后,研究区地下水流场的变化情况,主要水源地开采出的地下水中回灌水所占的比例,以及运移到各水源地所需的时间。利用地下水模拟软件GMS建立研究区地下水水流数值模型。通过一年的识别和十年的验证,得到较能反映研究区水文地质特征的模拟模型。然后,建立地下水流预测模型,按86.4×104m3/d回灌5年,方案一地下水位较回灌前平均回升14.68m,方案二平均回升13.93m,预测结果表明方案一回灌影响范围广,水位上升幅度也较大,有利于水源地水位的恢复。利用2009~2014年的水流预测模型作为溶质运移模拟的动力场,得到对水源地产生影响的污染质在100d和1000d时间内运移的捕获带范围,即水源地一级和二级保护区的范围,面积分别为18.84km~2,91.54km~2,为水源地的保护提供了科学依据。利用2015~2019年的水流预测模型作为溶质运移模拟的动力场,得到回灌水在开采地下水所占比例在达到80%时会趋于稳定,且方案二较方案一回灌水所占比例偏大。利用2015~2019年的水流预测模型进行质点追踪研究。质点正向追踪的结果表明大部分回灌水到达水源八厂的时间为1~2年。质点反向追踪可计算得到方案一水源八厂开采井的水力捕获带面积为8.85km~2,方案二捕获带面积为7.57km~2。两方案中水源八厂的捕获带都较小,这说明回灌水将成为水源八厂地下水的主要来源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪言
• 1.1 研究目的意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 地下水数值模拟
• 1.2.2 地下水回灌
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 气象
• 2.1.3 水文
• 2.1.4 地形与地貌
• 2.2 区域地质概况
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 地质构造
• 2.3 水文地质概况
• 2.3.1 含水层空间分布及其水文地质特征
• 2.3.2 地下水的补、径、排条件及其动态变化规律
• 2.3.3 地下水水化学特征
• 2.4 本章小结
• 第3章 研究区地下水流数值模拟模型
• 3.1 水文地质条件的概化
• 3.1.1 模型范围和边界条件
• 3.1.2 水文地质结构模型
• 3.1.3 水文地质参数
• 3.1.4 地下水流场以及流动特性
• 3.1.5 各补排项的处理
• 3.2 地下水数值模型
• 3.2.1 数学模型
• 3.2.2 模型软件选择
• 3.2.3 模型结构
• 3.2.4 模型的识别验证
• 3.2.5 地下水均衡分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 水源地保护区划分
• 4.1 保护区划分的技术要求与方法
• 4.1.1 保护区划分的技术要求
• 4.1.2 保护区划分选用的技术指标
• 4.1.3 保护区划分技术方法
• 4.2 计算结果及保护区划分方案
• 4.3 本章小结
• 第5章 地下水回灌数值模拟
• 5.1 预测方案
• 5.2 预测数据处理
• 5.3 预测结果分析
• 5.3.1 预测开采结果分析
• 5.3.2 方案一回灌结果分析
• 5.3.3 方案二回灌结果分析
• 5.4 预测均衡分析
• 5.5 地下水回灌影响分析
• 5.5.1 回灌水运移时间
• 5.5.2 回灌水比例
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录