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皮墨垦区地下水数值模拟研究

作　者: 孙建
导　师: 叶含春
学　校: 塔里木大学
专　业: 农业水土工程
关键词: Visual MODFLOW 数值模拟地下水皮墨垦区
分类号: P641
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

农十四师皮墨垦区位于新疆维吾尔自治区和田地区皮山县和墨玉县的交界处,是南疆乃至全国重要的红枣种植区。近几年来,垦区开发种植面积逐年增加,使得灌溉水量剧增,同时由于垦区独特的地质及水文地质条件以及人为因素的影响,使得地下水位持续上升,导致了土壤次生盐渍化,垦区的生态环境日趋恶化。而生态环境的恶化反过来又制约了垦区经济和社会的发展。因此,改善垦区生态环境和治理土壤次生盐渍化成为垦区首要研究和解决的重大课题。本论文主要由六部分组成：绪论、研究区概况、地下水动态变化规律、地下水模拟模型、研究区地下水位的预测、结论与建议。地下水模拟模型是本研究的重点。生态环境的改善及土壤次生盐渍化的治理应从地下水位的研究入手。对于地处极端干旱区的皮墨垦区而言,生态环境的改善首先必须揭示土壤次生盐渍化与地下水位之间的关系。本文在前人研究的基础上,分析了垦区地下水年内和年际动态变化规律以及相应的盐渍化区域,得出了目前垦区的地下水位分布及对应盐渍化分布情况。垦区地下水水位逐年上升,埋深小于1m的面积逐年增加,盐渍化区域主要分布于垦区南部。通过分析垦区地质及水文地质条件,建立水文地质概念模型,将潜水层作为数值模拟对象,概化为非均值各向同性二维非稳定流。模拟期为2010年11月7日至2011年10月16日,每10天为一个步长。其中,2010年11月7日至2011年3月12日作为模拟研究的识别时段,2011年6月17日至2011年10月16日作为模拟研究的验证时段；结合垦区独特的水文地质条件,将研究区潜水含水层的渗透系数分为3个区；对研究区进行水均衡计算,运行模型,通过计算水位和实测水位的拟合,对模型的参数进行识别及验证。经过识别和验证,所建立的地下水数值模型是可靠的,可以用于皮墨垦区未来地下水流场的预测。通过地下水数值模型预测,归纳了本次研究的具体结论,认为如果保持目前的灌排条件不变或仅减少灌溉定额而不增加排水措施,则在未来的几年内垦区地下水位将持续升高,土壤次生盐渍化加剧；如果一方面合理减少灌溉定额,将灌水量降低至590m3/亩,同时另一方面完善排水系统、在重度盐碱区安置34口排水井,单井出水量为40～60m3/h,则有利于垦区土壤次生盐渍化的治理。因此,今后一方面应加强垦区地下水水位的动态监测,加强工作人员及百姓的节水意识,另一方面应制定合理的灌溉制度,完善相应的排水系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 问题的提出及研究背景  9-10
  1.2 研究目的和意义  10
  1.3 国内外研究现状  10-13
    1.3.1 数值模拟的理论基础  10-11
    1.3.2 国内外常用数值方法及其发展  11-12
    1.3.3 VISUAL MODFLOW在国内外的应用  12-13
  1.4 研究内容及技术路线  13-15
    1.4.1 研究内容  13
    1.4.2 技术路线  13-15
2 研究区概况  15-21
  2.1 研究区地理位置  15
  2.2 地形、地貌  15
  2.3 地质条件  15-16
    2.3.1 地层岩性  15-16
    2.3.2 地质结构  16
  2.4 水文、气象  16
  2.5 水利工程现状  16-17
    2.5.1 引水渠系  17
    2.5.2 沉沙调节池  17
    2.5.3 洪水沟  17
  2.6 土壤分布及盐渍化分析  17-19
    2.6.1 土壤分布  17
    2.6.2 盐渍化分析  17-19
  2.7 水文地质条件  19-21
    2.7.1 区域水文地质条件  19-20
    2.7.2 地下水的分布  20
    2.7.3 地下水的补给、径流、排泄条件  20-21
3 地下水动态变化规律  21-31
  3.1 地下水年内动态变化  22-27
    3.1.1 地下水时间动态变化  22-24
    3 1.2 地下水空间动态变化  24-27
  3.2 地下水年际动态变化  27-31
4 研究区地下水模拟模型  31-53
  4.1 水文地质概念模型的建立  31-32
    4.1.1 模拟区范围  31-32
    4.1.2 含水系统结构特征  32
    4.1.3 研究区边界概化  32
  4.2 地下水数学模型的建立  32-33
  4.3 数学模型的求解  33-46
    4.3.1 VISUAL MODFLOW简介  33-34
    4.3.2 研究区剖分  34-35
    4.3.3 边界条件  35-37
    4.3.4 时间离散  37-38
    4.3.5 水文地质参数分区及初值确定  38-39
    4.3.6 水均衡分析  39-46
  4.4 模型的识别与验证  46-53
    4.4.1 模型的识别  46-49
    4.4.2 模型的验证  49-53
  4.5 本章小结  53
5 研究区地下水位的预测  53-65
  5.1 预测期的确定  53-54
  5.2 源汇项的预报  54-56
  5.3 预测结果及分析  56-65
6 结论与建议  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 建议  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附表  71-81
作者简介  81

皮墨垦区地下水数值模拟研究

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