包头市地下水流数值模拟与城市供水安全研究

论文摘要

随着城市化进程的加快,水资源越来越不能满足城市用水需求,严重制约城市的进一步发展,城市供水安全问题越来越受到关注。包头属严重缺水城市。目前以引黄河水供水为主,地下水供水为辅,由于黄河供水存在一定的风险,而这种风险对工作区社会稳定和经济发展具有重大的影响。本文建立了包头市三区及郊区地下水流模型,并在此基础上进行了研究区供水安全研究。首先根据2008年10月～2009年10月的资料,采用GMS软件建立起包头市三区及郊区地下水概念模型,采用MAPGIS、ARCVIEW等GIS软件和ACCESS对大量的源汇项数据按照GMS文件存储格式进行处理,然后编程实现与GMS数据格式的结合,进而建立起研究区地下水流数值模型。得到如下结果:研究区模拟期（2008年10月～2009年10月）内地下水系统总补给量为17233.81×104m3/a,总排泄量为23505.04×104m3/a,含水层储变量为-6271.16×104m3/a。接着,进行研究区供水安全研究。在考虑2020年遭遇特枯水年（降雨量为173mm/a）的情况下,进行水资源供需平衡分析,并预测应急需水量。经分析,发生供水危机时,需在模拟期地下水开采量的基础上加大开采7077×104m3/a,将该量分配到青山水厂（位于昆都仑扇中上部）的潜水开采层,利用模型模拟预测应急开采后地下水位及补排项的变化。结果表明:应急开采后,潜水含水层的疏干程度在允许范围内,该应急方案可行。应急开采情况下,2020年地下水系统总补给量为8437.27×104m3/a,总排泄量为27637.13×104m3/a,含水层储变量为-19199.87×104m3/a。模拟期以及应急开采期内,降雨入渗补给及北部山前侧向流入量是研究区地下水主要补给来源,人工开采是主要排泄方式。应急期由于加大了地下水的开采,消耗了很大一部分地下水储存量。最后,针对包头市的供水安全提出建议,为包头城市供水提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究目的意义
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 城市供水安全研究
• 1.2.2 包头市地下水研究现状
• 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
• 2 研究区概况
• 2.1 自然地理及地质概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 气象水文
• 2.1.3 地形地貌
• 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 含水岩性的划分及其水文地质特征
• 2.3.2 地下水的补、径、排条件
• 2.3.2.1 潜水含水层的补、径、排特征
• 2.3.2.2 承压水的补给与径流排泄特征
• 2.3.2.3 潜水动态变化特征
• 2.3.2.4 承压水动态变化特征
• 2.3.3 地下水的化学特征及其分布规律
• 2.3.4 山前断裂及兰阿断裂水文地质意义
• 2.3.5 地下水开发利用现状及环境问题
• 2.4 本章小结
• 3 地下水流数值模拟
• 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
• 3.1.3 水文地质参数
• 3.2 地下水数值模型
• 3.2.1 数学模型
• 3.2.2 模型软件的选择
• 3.2.3 数值模型处理
• 3.2.3.1 网格剖分
• 3.2.3.2 模拟期确定
• 3.2.3.3 定解条件的确定
• 3.2.3.4 水文地质参数的处理
• 3.2.3.5 模型的识别验证
• 3.2.4 地下水均衡分析
• 3.3 本章小结
• 4 包头市三区及郊区供水安全
• 4.1 研究区水资源供需平衡分析
• 4.1.1 供水现状
• 4.1.2 远景年需水量预测
• 4.1.3 远景年可供水量分析
• 4.1.4 远景年水资源供需平衡分析
• 4.2 供水危机情景分析
• 4.3 地下水保障城市供水安全论证
• 4.4 保证包头市城市供水安全的建议
• 4.5 本章小节
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录