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《清华大学》 2006年
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基于分布式模型的沁河流域地表地下水转换规律研究

王蕾  
【摘要】: 有物理基础的分布式模型自提出以来一直是水文学科的研究热点,由于通过研究区域的空间离散,可以充分反应下垫面条件的空间变异性,模型方程的参数具有明确物理意义,可以模拟人类活动造成下垫面的变化带来的影响,分析流域水资源形成转换过程以及演变趋势中的关键影响因素,因此在流域水资源综合管理与规划中体现出巨大的优势。 沁河流域中下游岩溶成层发育,水文地质情况复杂,同时流域内人类生产生活主要依赖地下水,导致地表水地下水转化频繁。近年来地表径流量呈现明显下降趋势,为研究地表水和地下水转换规律与影响因素,论文建立了一个有物理基础的分布式水文模型THIHMS-RH,来模拟人类活动影响下的各个水文过程。为提高计算效率,下垫面在水平空间上基于子流域划分为多个代表性坡面元,并按不同的土壤和土地利用等属性细分为水文相似坡面单元;垂向分为土壤水和潜水层,并在成层岩溶地区增加承压水层。所描述的水文过程包括截留、填洼、非饱和土壤水流动、地下水流动、坡面流以及河网汇流等,其中地下水运动采用了概化的渗流模型;工农业及生活用水在相关的水文过程方程中考虑。各个单元以汇流顺序相互连结,形成一个单元间相互作用的系统。 将模型应用于沁河流域地表水与地下水转换的模拟,经参数率定和1986-1998年长系列模拟,并进行了不确定性分析,结果显示:论文所建立的基于水文相似坡面单元的分布式水文模型,能够很好地模拟各个水文过程,并考虑人类活动用水的影响,空间离散方式适用于较大流域,计算快捷;模型中采用的地下水概化模型,揭示了沁河流域复杂地质情况下的地下水运动规律,能够比较好地模拟地表水地下水转换过程;流域水资源量年际变化主要受降水量影响,由于流域内存在的特殊地质条件,地表水地下水关系密切,地表地下水转换量占地下水资源量80%以上。大量超采地下水形成了年内水量的再分配过程,地下水位下降,会导致地表水资源量也急剧减少。沁河流域内岩溶的不断发育,溶蚀侵蚀作用会使地下水运动特性逐渐变化,因此,沁河流域的地表水地下水转换规律,需要长期监测,并结合岩溶发育过程进行更深入的研究。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:P641

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