山东省地下水人工回灌补源模式研究

【摘要】：论文系统地研究了山东省不同水源条件、不同类型水文地质区和不同工程型式的地下水人工回灌补源模式。论文根据不同的水源条件、不同的水文地质区和不同工程型式对山东省地下水人工补源模式进行了分区,并详细分析了各分区的特点;针对各分区,分别开展了室内物理模型实验和野外试验,建立了不同的地下水数值模拟模型,进行了模型参数的野外原型观测和室内率定;模拟分析了不同的补源模式、工程条件、地下水开采量等条件下地下水动态变化;最后总结出适宜不同水源条件和不同类型区的回灌补源模式。 第一章,介绍了山东省的自然经济情况和地下水超采带来的问题,对地下水人工回灌补给的国内外研究现状进行了系统的总结和评述,在此基础上,提出了本文的主要研究内容。 第二章,以莱州市王河流域为重点研究对象,提出了适合胶东滨海区水资源特点的拦蓄补源工程的布局模式、工程形式及补源效果;提出了以王河流域为研究对象的地表水、地下水联合(优化)调度动态模拟数学模型,并对王河流域现有水资源工程条件下,现状年(2000)社会经济发展规模、2010年及2020年发展规模以及调水、节水措施及增加拦蓄工程等条件下的地下水动态变化进行了长系列(31年)模拟计算。该模型将拦蓄补源工程条件、社会经济发展、防治海水入侵密切联系起来研究,提出了多年平均入海径流量以及拦蓄补源新方案,具有流域水资源优化调度及预测模拟功能。 第三章,(1)通过对已投入使用的黄水河地下水库系统工程的组成结构分析,系统总结了龙口市黄水河流域上游地表水库、下游地下水库、中间层层拦蓄的流域水资源高效开发利用模式;(2)依据5年来的龙口市地下水库与补源工程运行管理经验和系统资料,建立了黄水河地下水库数值模拟模型,并提出了四枯一丰调度运行管理模式和抗旱应急预备方案;(3)开发了基于地理信息系统(GIS)的黄水河地下水库实时运行调度管理系统,可为管理人员提供必要的决策支持。 第四章,以邹平引黄补源为例,对引黄补源区的地下水库进行数值模拟研究。建立了邹平引黄补源区地下水开发利用数值模型,采用三维非稳定流有限元法进行地下水库开发利用渗流场模拟,对地下水库在各种开采方案下的供水能力、流场演化趋势和资源优化开发模式进行预报评价。计算模型充分考虑了地下水天然条件下两个主要源汇项—降水和蒸发受多种因素影响的特点,把降水入渗补给系数和潜水蒸发系数取成随季节、潜水位埋深和气象条件而改变的函数,对确保分析结果的正确与可靠奠定了坚实基础。最后对该区地下水合理开采及补源方案提出了建议。 第五章,(1)进行了淡水帷幕防止海、咸水入侵的室内物理模拟实验,根据实验结果,分析得到了表征淡水帷幕变化的各参数与淡水回灌量、海咸水浓度及时间变化的关系式;(2)建立了剖面二维移流弥散模型,对淡水帷幕防止海咸水入侵进行了数值模拟,并分别采用有限元法和特征线法求解模型;(3)分别选择三个不同类型区进行地下水人工回灌野外试验,根据试验分析结果,提出了本区地下水人工补给的合理模式;(4)结合广饶县地表水、引黄水及地下水联合调度问题,建立了浅层地下水二维非稳定平面流模型,并利用地下水流和污染质运移模型AQUA3D进行模拟计算。用