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《南京大学》 2019年
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青岛市大沽河典型区非饱和—饱和带地下水耦合模型

胡慧君  
【摘要】:大沽河流域是山东省较大的供水水源地之一,在上个世纪以来由于不合理的开采行为与气候变化导致大沽河河水位下降以及海水倒灌等严重问题,因此合理规划与管理地下水开采对于维护当地自然环境与生态平衡有着重要意义。包气带作为大气水、土壤水、植物水和地下水之间的关键枢纽,在地下水研究中占据不可忽视的重要地位。本研究选取大沽河流域下游段地下水开发以农业开采为主的典型区域为研究区,在收集相关自然气候资料与水文地质资料的基础上以MODFLOW-2005及UZF(Unsaturated Flow)子程序包对研究区内的非饱和带及地下水饱和带水流进行数值模拟,通过建立三维地质模型与含水系统模型了解地层结构与储水条件,由此建立非饱和-饱和带水流耦合数值模型,并通过地下水位和土壤含水量实测数据校正检验模型的仿真度。模型运行结果显示:模拟水位与观测水位之间的决定系数为99%以上,标准误差为0.12m;而由于模型的假设条件限制,包气带水力性质的垂向变异性在模拟中无法体现,但模拟结果能够刻画出包气带中水分的大致分布情况。在2017年模拟期内,研究区地下水总补给量为1121.22×104m3/a,总排泄量为736.35×104m3/a,大气降水和地下水开采是对水位影响最显著的源汇项,同时非饱和带对降水入渗有着明显的滞后效应。运用校验后的耦合模型对区内水资源量在不同开采模式下的动态变化进行预测,在当前开采条件下地下水资源涵养状态良好,但随着开采量的逐年增长,大降深地区的水位持续下降会打破研究区内地下水资源的动态平衡。因此可在开采现状的基础上适量增大开采量以适应经济发展,但不宜超过地下水自身的承载限度。
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