西辽河平原三维地质建模及地下水数值模拟研究

论文摘要

本文首先回顾了地下水数值模拟及地下水管理模型的研究现状及发展历史,阐明了我国地下水模拟模型及管理模型中存在的问题和不足,展望了地下水模拟模型与管理模型的发展趋势。针对目前三维地质建模技术多适用于小区域这一特点,本文提出了采用多种GIS软件相结合,以EAST软件为操作平台,建立三维地质结构模型的方法,实现了大区域的复杂地质内容的三维可视化表达。在详细分析研究区地质和水文地质条件的基础上,从含水层角度出发,将三维地质结构模型进一步概化,建立了研究区的水文地质结构模型,在此基础上,采用基于概念模型的方法以特征物体（即点、线、面）的形式对研究区的均衡要素、流场及参数分布进行描述,建立了水文地质概念模型,采用基于有限元方法的FEFLOW软件建立了地下水流数值模拟模型并对所建立的准三维地下水流方程进行求解,同时运用该模型对给定开采方案条件下的地下水动态和资源组成进行了分析评价。以区域模型为背景,以通辽市科尔沁区为重点研究区,在综合分析重点研究区发展规划的基础上,确定了管理目标,在地下水位、供水规划、供水设备能力等约束条件下,建立了以开采量最大为目标函数的地下水水量的单目标管理模型,通过运用LINGO软件进行求解,确定了重点研究区地下水水源地的最大可开采资源量,提出了最优开采方案,指出最有开采潜力的地区是电厂水源地,为制定地区经济发展规划提供了参考依据,并将优化结果代入到已建立的数值模型中,预测了最大可开采资源条件下的地下水动态变化趋势。研究表明:研究区模拟期内（2003年7月—2004年6月）地下水系统补给量为440167.52×104m3,排泄量为537744.66×104m3,均衡差为-97577.14×104m3;地下水天然补给资源量为576846.7×104m3/a ,地下水开采潜力不大于310712.33×104m3/a;重点研究区地下水水源地最大可开采资源量为30657.90×104m3/a。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 选题的目的、意义
• 1.1.1 研究背景及意义
• 1.1.2 研究现状及存在问题
• 1.2 地下水资源评价与管理模型研究现状及发展趋势
• 1.2.1 地下水资源评价的模拟方法
• 1.2.2 地下水资源管理
• 1.2.3 大区域地下水资源评价与管理
• 1.2.4 地下水数值模拟模型与管理模型的发展趋势
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.4 创新点
• 本章小结
• 2 自然地理与区域水文地质条件
• 2.1 交通与位置
• 2.2 自然地理概况
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 气象水文
• 2.3 地质、水文地质条件
• 2.3.1 地质概况
• 2.3.2 水文地质概况
• 本章小结
• 3 地下水系统概念模型
• 3.1 模型范围的确定
• 3.2 三维地质结构模型
• 3.2.1 问题的提出
• 3.2.2 三维地质模型建模技术的研究现状
• 3.2.3 研究区三维地质结构模型的建立
• 3.3 水文地质概念模型
• 3.3.1 边界条件的确定与概化
• 3.3.2 垂向结构的确定与概化
• 3.3.3 地下水流动特征
• 3.3.4 均衡要素的确定与计算
• 3.3.5 初始流场的确定
• 3.3.6 水文地质参数的确定
• 3.4 数学模型
• 本章小结
• 4 地下水数值模拟模型
• 4.1 模拟软件选取及网格剖分
• 4.2 模拟期处理
• 4.3 定解条件的处理
• 4.4 源汇项的处理
• 4.5 水文地质参数的处理
• 4.6 模型的识别与检验
• 4.7 地下水系统均衡分析
• 4.8 天然条件下地下水资源评价
• 4.8.1 地下水资源评价原则
• 4.8.2 地下水天然补给资源和开采资源
• 4.9 规划年地下水资源评价与地下水动态分析
• 4.9.1 预测期的确定
• 4.9.2 定解条件的处理
• 4.9.3 源汇项的调整
• 4.9.4 地下水动态分析
• 4.9.5 地下水资源评价
• 本章小结
• 5 通辽市科尔沁区地下水水量管理模型
• 5.1 问题的提出
• 5.2 水资源管理分区和变量设置
• 5.2.1 管理分区和管理期
• 5.2.2 变量设置
• 5.3 含水层系统响应函数的建立
• 5.4 管理模型的建立
• 5.4.1 目标函数的确定
• 5.4.2 约束条件的确定
• 5.4.3 管理模型的求解
• 5.5 优化结果分析
• 本章小结
• 6 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录