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干旱区典型地下水系统的动态模拟与模拟优化耦合管理模型研究

刘晓民  
【摘要】: 随着西部大开发政策的实施,地下水资源作为西北干旱半干旱地区重要水源,在保障居民生活、支持经济社会发展、维持生态平衡等方面都起到了十分重要的作用,同时,水资源短缺也日益成为制约区域发展的瓶颈问题。 内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗属于干旱半干旱缺水地区,其展旦召水源地地下水是城镇居民生活的主要水源,因此,对水源地进行合理的水资源评价并提出一种合理、高效的开发模式显得尤为重要。基于上述原因,本论文以展旦召水源地为研究区,开展了以下研究工作: 1)首先回顾了地下水系统数值模拟及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,展望了地下水系统模拟模型与管理模型的发展趋势,为科学、客观、准确评价研究区地下水资源状况,合理建模奠定良好的基础。 2)为准确测定研究区水文地质参数,本次研究运用核磁共振找水系统,进行了核磁共振测试试验;并利用钻探地质水文地质孔,开展了非稳定流抽水试验与地质地层测试试验;结合收集到的已有水文地质孔资料,采用不同方法,确定出水源地水文地质参数。此外,还选取潜水含水层渗透系数、给水度及承压水含水层渗透系数、贮水系数这四个参变量,利用随机函数的空间变异理论,系统地分析确定了各参变量的统计特征及其结构函数,并应用对数克立格法、泛克立格法、协克立格法对系统参数进行了估值预测,提高了地下水系统模型的模拟评价精度。 3)在详细分析研究区地质和水文地质条件的基础上,对现状开采条件下研究区各项补给、排泄资源量进行了评价。按照可开采系数法、开采强度法对地下水可开采量进行估算。 4)采用GMS6.0软件建立了研究区的水文地质概念模型和地下水系统数学模型。在建立含水层系统模拟模型时,充分考虑各项补排信息的动态变化特点。首先建立降水入渗补给量、潜水蒸发量与降水量大小、潜水蒸发强度、开采量大小和地下水位埋深的关系曲线,继而由模型来反映水资源开发对各项信息的动态影响程度。 5)在考虑产业结构优化、水资源合理利用、生态环境保护等因素的基础上,运用大系统分解协调原理,建立了水资源系统模拟优化耦合管理模型,从而实现了水资源问题的分析、预测、优化、模拟和管理五者一体的功能。 本文中管理模型和模拟模型的有机耦合的应用,实现了水资源管理时间和空间的有机结合,使描述复杂的地下水系统问题更真实、灵活、简单、便于修改,此研究的进行,在一定程度上促进了交互式程序分析研究的发展,也间接地拓展了今后水资源管理研究的发展方向。


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