地下水承載著極其重要的資源、生態(tài)和地質(zhì)環(huán)境功能,為保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)揮了重要作用。隨著全球氣候變化和人類活動(dòng)的增強(qiáng),地下水系統(tǒng)遭受了一系列生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題。地下水系統(tǒng)與氣候和人類活動(dòng)的關(guān)系以及地下水循環(huán)過程要比地表水復(fù)雜得多,目前變化環(huán)境對(duì)地下水的影響研究還處于起步階段。將變化環(huán)境、特別是氣候變化的影響研究從地表水?dāng)U展到地下水,評(píng)價(jià)氣候和人類活動(dòng)強(qiáng)度變化對(duì)地下水系統(tǒng)的影響,將有利于變化環(huán)境下地下水資源安全利用。論文依托于水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目,以中牟縣為典型研究區(qū),開展變化環(huán)境下區(qū)域地下水演變研究。論文主要包括三部分:采用趨勢(shì)性、持續(xù)性、突變性和周期性方法分析中牟縣地下水動(dòng)態(tài)變化特征;采用數(shù)值模擬方法研究地下水循環(huán)規(guī)律;討論變化環(huán)境情景下地下水的響應(yīng)。主要研究成果如下:(1)根據(jù)研究區(qū)17口地下水觀測(cè)井1990-2013年地下水埋深資料,采用線性趨向和Mann-Kendall趨勢(shì)性法對(duì)研究區(qū)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行趨勢(shì)性分析;基于R/S法計(jì)算得到Hurst指數(shù)和容量維D_0,分析地下水動(dòng)態(tài)變化持續(xù)性;采用Mann-Kendall突變分析法和小波分析法分別對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化突變性和周期性進(jìn)行分析。同時(shí),采用上述方法對(duì)研究區(qū)氣象要素變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明:研究區(qū)地下水埋深呈上升趨勢(shì),并且這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù),地下水埋深突變年份為1992年和2013年,地下水變化第一主周期為22a,第二主周期為9a;降雨和蒸發(fā)等氣象因素的變化對(duì)地下水埋深的趨勢(shì)性、持續(xù)性和周期性具有一定的相關(guān)性。(2)通過收集研究區(qū)地層巖性、地下水開發(fā)利用、地下水位等資料,建立了研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型;采用GMS軟件中的MODFLOW模塊構(gòu)建了研究區(qū)地下水流數(shù)值模擬模型。結(jié)果表明:地下水流場(chǎng)總趨勢(shì)為從西南向東北方向流動(dòng),經(jīng)模型識(shí)別驗(yàn)證,地下水模擬流場(chǎng)和實(shí)測(cè)流場(chǎng)整體流向一致,等水位線分布情況較為接近,觀測(cè)孔水位的模擬值和實(shí)測(cè)值擬合較為一致,地下水?dāng)?shù)值模擬模型能夠較好的反映水文地質(zhì)條件和水流狀態(tài)。(3)基于Had GEM2-ES模式的Rcp2.6、Rcp4.5、Rcp8.5三種排放情景的全球氣候模式預(yù)估結(jié)果,以2015年為現(xiàn)狀年,根據(jù)根據(jù)研究區(qū)氣候—人類活動(dòng)—地下水系統(tǒng)之間的作用關(guān)系,擬定3種情景:現(xiàn)狀情景,氣候變化情景和氣候變化—人類活動(dòng)自主改變情景,分別研究了未來情景下地下水的變化。結(jié)果表明:現(xiàn)狀情景,不考慮氣候變化和人類活動(dòng)改變,2016~2050年年均地下水位下降0.04m,而近年研究區(qū)地下水水位年均下降0.06m,模擬結(jié)果可信;氣候變化情景,考慮氣候變化及其誘發(fā)人類活動(dòng)對(duì)淺層地下水位的影響,共分為8種方案,其中2020年和2050年平均氣候情景間接影響方案地下水流場(chǎng)與基準(zhǔn)情景流場(chǎng)基本一致;氣候變化—人類活動(dòng)自主改變情景,綜合考慮氣候變化、氣候變化誘發(fā)人類活動(dòng)以及自主人類活動(dòng)對(duì)淺層地下水位的影響,其中平均氣候條件下淺層地下水位均呈下降趨勢(shì),設(shè)定的自主人類活動(dòng)改變措施不足以應(yīng)對(duì)地下水下降趨勢(shì)。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P641
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地下水動(dòng)態(tài)變化特征研究
        1.2.2 地下水?dāng)?shù)值模擬
        1.2.3 變化環(huán)境下地下水響應(yīng)研究
    1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 研究區(qū)概況
    2.1 地理位置
    2.2 地形地貌
    2.3 水文氣象
    2.4 地質(zhì)概況
    2.5 水資源量及其開發(fā)利用情況
        2.5.1 水資源分區(qū)
        2.5.2 降水
        2.5.3 水資源量
        2.5.4 水資源開發(fā)利用
    2.6 本章小結(jié)
3 地下水動(dòng)態(tài)變化特征
    3.1 地下水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)影響因素及類型
        3.1.1 地下水動(dòng)態(tài)影響因素
        3.1.2 地下水動(dòng)態(tài)類型
    3.2 變化特征分析方法
        3.2.1 趨勢(shì)性分析方法
        3.2.2 持續(xù)性分析方法
        3.2.3 突變性分析方法
        3.2.4 周期性分析方法
    3.3 地下水動(dòng)態(tài)變化特征
        3.3.1 地下水動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)性
        3.3.2 地下水動(dòng)態(tài)變化持續(xù)性
        3.3.3 地下水動(dòng)態(tài)變化突變性
        3.3.4 地下水動(dòng)態(tài)變化周期性
    3.4 氣象因素對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響
        3.4.1 氣象因素變化特征
        3.4.2 氣象因素對(duì)地下水動(dòng)態(tài)影響分析
    3.5 本章小結(jié)
4 地下水?dāng)?shù)值模擬模型
    4.1 水文地質(zhì)概念模型
    4.2 地下水運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
    4.3 地下水運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型
        4.3.1 區(qū)域剖分
        4.3.2 邊界條件
        4.3.3 初始流場(chǎng)
        4.3.4 水文地質(zhì)參數(shù)
        4.3.5 源匯項(xiàng)確定
    4.4 模型識(shí)別和驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
5 變化環(huán)境下地下水響應(yīng)
    5.1 變化環(huán)境對(duì)地下水影響概述
    5.2 變化環(huán)境情景方案
        5.2.1 未來氣候因子
        5.2.2 未來氣候灌溉需水量
        5.2.3 變化環(huán)境情景方案設(shè)定
    5.3 變化環(huán)境地下水響應(yīng)
        5.3.1 基準(zhǔn)情景
        5.3.2 氣候變化情景
        5.3.3 氣候變化—自主人類活動(dòng)情景
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議
攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858691