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淄河下游河道型水库防治咸水入侵的数值模拟研究

路政  
【摘要】:海咸水入侵是在滨海地区由于自然因素和人为因素的共同影响,使滨海地区水动力条件发生变化,打破了原来地下淡水和海咸水之间的水动力平衡,从而造成海水或咸水向淡水侵染,使侵入带内的淡水逐渐咸化,而对工农业的生产和生活带来影响的一种环境恶化的现象;自然因素如海平面上升、潮汐、风向等。人为因素即超量开采地下淡水,引起地下水位大幅度下降,是海咸水入侵的主要因素。 研究区位于淄河下游冲洪积平原广饶县南部,是黄河三角洲唯一的浅层淡水储备地,重要的工农业经济区;由于人口的增长、工农业生产规模的扩大,自1975年以来,研究区浅层地下淡水超量开采,致使南部井灌区形成超采漏斗,地下水流场发生改变,由向北运动改为向南运动,造成北部咸水南侵;咸水入侵前锋线(Cl~--浓度250mg/l等值线)大致在广饶前燕~肖家~颜徐~高湾、横跨淄河延伸至寿光市区域。目前为了工业供水和河道景观,广饶水利部门在淄河利用引黄建成了一个河道型水库,水库在供水的同时也大量入渗补给地下水。 本文即是依托水利部行业公益性项目“黄河三角洲水资源优化配置与适应性技术研究”进行选题研究,在充分调查研究区域内气象、水文、地质、水文地质条件以及地下水位观测资料和水质监测资料(Cl~-)等条件的基础上,并到野外实地测量获得第一手的数据资料,包括选取监测断面进行水位测量和水质化验(Cl~-),运用Auslog地球物理测井系统对选取的典型剖面进行Gamma探头的探测,以此了解咸淡水界面的动态变化,利用Visual ModFlow4.2软件对研究区进行数学模型的建立,建立了三维非稳定流和变密度溶质运移模型,包括模拟范围的确定、含水层的概化、边界条件的确立以及源汇项的处理等;以2005年至2009年的地下水位长观井资料、Cl~-浓度资料为拟合依据,调整参数,识别模型,并进行模型验证,对咸水入侵情况进行数值模拟,不仅模拟了河道型水库对咸水入侵的影响过程,还进行了预测,预测不同降水保证率25%、50%和75%的条件下,河道型水库防治咸水入侵的效果,运行结果准确、直观,对三种方案进行分析,表明在三种降水保证率的条件下,在保证河道型水库引水量不减小的情况下,Cl~--浓度250mg/l等值线至2015年入侵趋势基本一致,但是在三种保证率条件下,由于水库对地下水的补给,咸水入侵面积减少,水库周围有明显后退。从而为进一步防治咸水入侵提供了科学依据和方案选择,并且在发展工农业生产的同时保护该地区的自然生态环境,实现黄河三角洲的可持续发展战略。


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