学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

内蒙孪井灌区地下水数值模拟及水资源优化配置研究

作　者: 张玉芳
导　师: 刘贯群
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 孪井灌区滞后补给水资源优化配置数值模拟
分类号: TV213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 169次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文是在国家自然科学基金项目<<引黄灌溉对干旱区深埋潜水的补给及环境效应〉〉(26600302)基础上完成的。内蒙古自治区是我国干旱区主要分布地之一,研究区孪井滩位于极其干旱的沙漠边缘,该区蒸发量大,降水少,水资源严重短缺,该地区的农业发展主要依靠黄河引水灌溉。首先,对深厚包气带条件下降雨(灌溉)入渗补给的滞后性进行了分析。深厚包气带具有很强的调蓄能力,厚度超过4m时,入渗补给量不随埋深的变化而变化,根据水量平衡原理可以确定出灌溉入渗补给量;利用渗透速度和埋深估算出孪井灌区岩性下灌溉水渗入到地下水的历时时间约为240-360d。其次,以灌溉入渗补给量最小为基本目标,在满足农业发展和农民经济收入要求、满足粮食总产量、其他各类作物产量要求的情况下对孪井灌区的种植结构、种植面积进行优化,建立优化模型并用GAMS(一般性代数模拟系统)软件进行求解,得出最优种植结构和种植面积。第三,系统分析地下水系统的边界特征、环境特征及内部结构特征,建立研究区水文地质概念模型,并由概念模型建立地下水运动的数学模型;利用visual MODFLOW软件建立研究区二维数值模拟模型,进行模型参数率定和模型检验。第四,利用经过拟合、验证的数值模型进行预报应用。在现状灌溉条件和优化灌溉条件下对研究区未来10年后的地下水水位进行预测。由于灌溉的影响,灌区内的水位明显上升;种植结构调整后,由于灌溉入渗补给量减小,所以水位上升幅度明显减小,有助于延缓土壤盐渍化的发生,但是仍然存在土壤次生盐渍化问题,必须改变现行灌水方式或者采取适宜工程措施加以防止。最后,在灌区下游设立一个排水区,进行排水后,地下水位在灌区下游缓慢下降并形成一个下降漏斗,使周围地下水位的上升得以遏止;在灌区水位也有所下降,防止了土壤盐渍化的发生。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
前言  12-13
1 绪论  13-20
  1.1 研究意义  13-14
  1.2 国内外研究进展  14-18
    1.2.1 地下水数值模拟研究进展  14-15
    1.2.2 水资源优化配置研究进展  15-17
    1.2.3 深厚包气带下降雨（灌溉）入渗补给问题研究进展  17-18
  1.3 研究内容及研究方法  18-20
2 研究区域概况  20-33
  2.1 自然地理概况  20-23
    2.1.1 地理位置  20
    2.1.2 气象  20-23
    2.1.3 水文  23
  2.2 区域地质条件  23-28
    2.2.1 地层岩性  23-27
      2.2.1.1 寒武系  25
      2.2.1.2 奥陶系  25
      2.2.1.3 石炭系(C)  25
      2.2.1.4 白垩系(K)  25
      2.2.1.5 下第三系  25-26
      2.2.1.6 上第三系  26
      2.2.1.7 第四系（Q）  26-27
    2.2.2 构造与地貌  27-28
  2.3 区域水文地质条件  28-30
    2.3.1 含水岩层划分  28
    2.3.2 地下水的补给、径流与排泄  28-30
      2.3.2.1 地下水的补给  28-29
      2.3.2.2 地下水径流与排泄  29-30
  2.4 灌区包气带水文地质特征  30-33
    2.4.1 岩性结构  30-31
      2.4.1.1 上部第四系黏砂土，底部上第三系细砂岩、含砾砂岩区  30-31
      2.4.1.2 上部黏砂土、中部砂砾石，底部上第三系细砂岩区  31
      2.4.1.3 上部黏砂土，中部砂砾石夹黏砂土、底部细砂岩区  31
      2.4.1.4 上部黏砂土，底部泥岩、砂质泥岩区  31
    2.4.2 垂向渗透特征  31-33
3 深厚包气带条件下降雨（灌溉）入渗补给分析  33-38
  3.1 降雨（灌溉）入渗补给地下水的水分条件  33
  3.2 降雨（灌溉）入渗补给滞后时间的估算  33-35
  3.3 潜水大埋深情况下降雨（灌溉）入渗补给量的确定  35-37
  3.4 小结  37-38
4 灌区水资源的优化配置  38-44
  4.1 灌区农业种植结构优化模型  38-40
    4.1.1 目标函数  38-39
    4.1.2 约束条件  39-40
  4.2 灌区农业种植结构现状  40-41
    4.2.1 灌区农业灌溉现状  40
    4.2.2 灌区种植结构变化特征  40-41
  4.3 灌区种植结构的优化  41-43
    4.3.1 模型的建立  41-43
    4.3.2 模型计算结果  43
  4.4 小结  43-44
5 研究区地下水数值模拟模型研究  44-62
  5.1 模型简介  44-47
  5.2 研究区地下水运动的水文地质概念模型和数学模型的建立  47-52
    5.2.1 研究区地下水运动的水文地质概念模型  47-49
      5.2.1.1 地下水系统的边界和环境特征  47-48
      5.2.1.2 地下水系统的结构特征  48-49
      5.2.1.3 水文地质概念模型  49
    5.2.2 研究区地下水运动的数学模型  49-52
      5.2.2.1 连续性方程  49-50
      5.2.2.2 Dupuit假设  50-51
      5.2.2.3 微分方程  51
      5.2.2.4 数学模型  51-52
  5.3 研究区二维数值模型的建立  52-56
    5.3.1 时段划分及网格剖分  52-53
    5.3.2 初始条件的确定  53
    5.3.3 边界条件的确定  53-56
      5.3.3.1 侧向补给量的确定  53-54
      5.3.3.2 降雨入渗补给量的确定  54-55
      5.3.3.3 蒸发量的确定  55
      5.3.3.4 灌溉入渗补给量的确定  55-56
  5.4 参数率定  56-59
    5.4.1 参数拟合分析  56-57
    5.4.2 模型参数敏感性分析  57-59
    5.4.3 模型参数率定结果  59
  5.5 模型检验  59-61
    5.5.1 降水入渗补给量的确定  59
    5.5.2 蒸发量的确定  59-60
    5.5.3 灌溉入渗补给量的确定  60-61
  5.6 小结  61-62
6 地下水数值模型预报应用  62-65
  6.1 现状灌溉条件下地下水水位预报  62
  6.2 水资源优化配置后地下水水位预报  62-63
  6.3 灌区下游排水情况下地下水水位预报  63-64
  6.4 小结  64-65
7 结论  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
个人简历  71
发表的学术论文  71
研究成果  71

内蒙孪井灌区地下水数值模拟及水资源优化配置研究

内容摘要

全文目录

相似论文