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北京平原区地下水可持续利用模型研究

王丽亚  
【摘要】:地下水是人类赖以生存的水资源的重要部分,是一种宝贵的自然资源。对北京而言,地下水资源不仅是首都发展的基础性资源,更是北京市发展的战略资源和重要保障。多年以来,地下水利用占全市供水量的2/3,是国际上为数不多的以地下水作为城市主要供水水源的大都市。同时,北京也是一个严重缺水的城市,随着北京城市建设以及农村城市化进程的快速发展,城市人口的不断增加,城市水资源供需矛盾日益突出,现已成为制约首都经济发展的瓶颈。特别自1999年以来北京遭受连续多年的干旱,与20世纪60年代天然流场相比,地下水流场发生了巨大变化。连续干旱,导致河流基本干枯,地下水补给量减少,加之应急水源地的投入运行,使地下水贮存量被持续大量消耗,地下水位快速下降。长期以往,必将造成含水层疏干。控制地下水开采,增加地下水补给以达到地下水可持续开采应当成为北京市水资源管理的重要任务。 作者通过深入分析北京平原区地下水开发利用现状和地下水流场变化历史,建立了北京平原区地下水数值模型,并建立了地下水资源可持续开发利用评价模型。取得了如下主要成果: (1)利用时间序列分析法,分析了北京不同地区地下水位历史变化特征。通过从点到面上的分析发现,城区与永定河冲洪积扇地区水位有着显著的下降,尤其是多年干旱,水位已经下降到历史最低水平。 (2)以北京平原区两眼监测井为例,用多元回归反卷积技术计算了气压和固体潮对观测井水位的综合影响,结果表明这种技术可以有效地校正井水位对气压和固体潮的响应。 (3)建立了北京平原区地下水模型,从区域上将含水层系统划分为5个含水层和4个弱透水层互层的多层系统。利用GMS模型软件建立了三维地下水稳定流模拟模型和非稳定流模拟模型,采用模型分析了北京平原区地下水流场的变化趋势。 (4)利用平原区地下水流模型评价了干旱对地下水的影响,同时模拟了多种地下水资源开发方案,提出了实现地下水可持续利用的评价指标体系,并建立了地下水方案评价模型,评价出地下水的最优开采方案。 (5)总结了实现地下水可持续开发利用的模式和措施,包括采用地表水,地下水,外调水联合利用,充分利用地下水库的调蓄作用,限采和回灌,建立完善的地下水战略储备和干旱管理政策等。


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