本文關(guān)鍵詞：南通地下水流、地面沉降與淡水咸化耦合數(shù)值模擬研究

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【摘要】：南通位于江蘇省東南部,面積8544km2。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人口的不斷增加,該區(qū)域?qū)Φ叵滤Y源的需求量與日俱增。由于該地區(qū)潛水、第1、第Ⅱ承壓含水層地下水水質(zhì)較差,區(qū)內(nèi)主要開采第Ⅲ、Ⅳ承壓含水層地下水。由于多年不合理的開采布局和過量開采,已造成部分地區(qū)水位持續(xù)下降并導(dǎo)致第四紀松散沉積層的固結(jié)壓縮,引發(fā)了地面沉降、淡水咸化等環(huán)境地質(zhì)問題,嚴重制約了當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。為有效防控地下水開采引起地面沉降、淡水咸化等環(huán)境地質(zhì)問題,構(gòu)建南通地下水流、地面沉降與淡水咸化數(shù)學(xué)模型迫在眉睫。本文系統(tǒng)收集了南通地區(qū)現(xiàn)有地下水位、地面沉降及水質(zhì)監(jiān)測資料,對該地區(qū)2005年-2013年地下水位時空變化特征、地面沉降特征及水化學(xué)特征等進行了系統(tǒng)的梳理和總結(jié)。然后基于研究區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,構(gòu)建南通地區(qū)地下水流、地面沉降和淡水咸化數(shù)學(xué)模型,利用2005年-2013年實測數(shù)據(jù)經(jīng)對模型進行了識別和驗證,最后根據(jù)南通地區(qū)前期調(diào)查工作,確定南通城市規(guī)劃區(qū)為地下水應(yīng)急水源地,并根據(jù)黃、橙、紅三種應(yīng)急預(yù)案劃定了應(yīng)急供水下可優(yōu)先開采的靶區(qū)。從南通模型中嵌套出應(yīng)急水源地模型,模擬了三種應(yīng)急預(yù)案下的水位、沉降、水質(zhì)變化。得到結(jié)論如下：1.第Ⅲ承壓含水層為主開層,除海安市和如皋市部分地區(qū)水位小于-15m以外,其余大部分在-20-30m之間。并在南通市區(qū)、啟東、海門、如東形成降落漏斗區(qū)。水位變幅最大,在5m左右。2.南通地區(qū)主要壓縮層為第Ⅲ承壓含水層、第1V弱透水層和第1V承壓含水層,大部分呈現(xiàn)彈性變形特點,2005-2013年南通地區(qū)累積沉降量大部分區(qū)域在0-100mm之間,僅在南通市區(qū)及海門市區(qū)附近存在沉降大于100mm的沉降中心。年沉降速率小于8mm/a。3.在長期強烈開采下,水位大幅降低、咸—淡水界面失衡,第Ⅱ承壓含水層咸水向下越流補給第Ⅲ承壓含水層,造成第Ⅲ承壓含水層局部淡水水質(zhì)有逐于咸化的趨勢。4.南通地下水流、地面沉降與淡水咸化數(shù)學(xué)模型模擬流場基本上反映了實際地下水流動趨勢；累積地面沉降的計算值與觀測值分布總體一致,地面沉降中心位置基本上與實測的地面沉降中心位置相吻合,即南通市區(qū)及海門市南部。但沉降量的大小存在一定差異；各觀測井氯離子濃度監(jiān)測值與模擬值整體擬合效果較好,顯示模型能較好地反應(yīng)南通地區(qū)地下水溶質(zhì)濃度場的變化趨勢,依據(jù)溶質(zhì)運移模擬結(jié)果,南通地區(qū)的第Ⅱ、Ⅳ承壓含水層的地下水溶質(zhì)濃度場在模擬期內(nèi)無明顯變化,而第Ⅲ承壓含水層在大規(guī)模開采的擾動下,引起了第Ⅱ承壓含水層的水力響應(yīng),咸水向下越流補給使得水質(zhì)朝著咸化趨勢發(fā)展。5.運用應(yīng)急水源地模型預(yù)報紅、橙、黃預(yù)警級別下,應(yīng)急供水5天、15天、30天及供水結(jié)束后第10天、30天、60天的地下水位,地面沉降和氯離子濃度,結(jié)果表明應(yīng)急水源地在三種應(yīng)急預(yù)案下應(yīng)急供水,不會造成嚴重的地面沉降及淡水咸化等環(huán)境問題。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 地面沉降 淡水咸化 耦合模型
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P641;P642.26
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 區(qū)域地面沉降模擬研究10-11
• 1.2.2 區(qū)域地下水溶質(zhì)運移模擬研究11-12
• 1.2.3 南通地面沉降及水質(zhì)咸化研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容13
• 1.4 本文研究的技術(shù)路線13-14
• 1.5 創(chuàng)新點14-16
• 第二章 研究區(qū)地下水、地面沉降與淡水咸化概況16-40
• 2.1 自然地理概況16-17
• 2.1.1 地理位置16
• 2.1.2 地形地貌16-17
• 2.1.3 氣象水文17
• 2.2 區(qū)域地質(zhì)概況17-18
• 2.2.1 前第四紀地層17
• 2.2.2 第四紀地層17-18
• 2.3 水文地質(zhì)概況18-20
• 2.3.1 地下水類型及含水層組的劃分18
• 2.3.2 地下水補給、徑流、排泄特征18-20
• 2.4 地下水開采利用情況20-23
• 2.5 地下水水位動態(tài)23-31
• 2.5.1 潛水和第Ⅰ承壓含水層23-24
• 2.5.2 第Ⅱ承壓含水層24-25
• 2.5.3 第Ⅲ承壓含水層25-29
• 2.5.4 第Ⅳ承壓含水層29-30
• 2.5.5 第Ⅴ承壓含水層30-31
• 2.6 地面沉降概況31-38
• 2.6.1 地面沉降歷史和現(xiàn)狀31-33
• 2.6.2 地面沉降特征33-36
• 2.6.3 地面沉降與地下水開采36-37
• 2.6.4. 土層變形特征37-38
• 2.7 淡水咸化概況38-40
• 2.7.1 淡水咸化歷史及現(xiàn)狀38-39
• 2.7.2 淡水咸化機理分析39-40
• 第三章 南通地下水流、地面沉降與淡水咸化耦合模型及模擬40-68
• 3.1 數(shù)學(xué)模型40-42
• 3.1.1 地下水流模型40
• 3.1.2 地下水流—地面沉降耦合數(shù)學(xué)模型40-42
• 3.2 研究區(qū)的三維空間結(jié)構(gòu)構(gòu)建42-45
• 3.2.1 軟件平臺及建模依據(jù)42
• 3.2.2 巖性概化和地層結(jié)構(gòu)42-45
• 3.3 數(shù)值模型45-68
• 3.3.1 數(shù)值模型的建立45-51
• 3.3.2 模型識別和驗證51-68
• 第四章 南通城市規(guī)劃區(qū)地下水應(yīng)急水源地的應(yīng)急開發(fā)方案68-98
• 4.1 南通地下水應(yīng)急水源地概況68-73
• 4.2 應(yīng)急水源地地下水流、地面沉降和淡水咸化數(shù)值模擬73-98
• 4.2.1 初始條件和邊界條件74-75
• 4.2.2 參數(shù)分區(qū)和參數(shù)值75-76
• 4.2.3 應(yīng)急供水工況下的模擬預(yù)報76-98
• 第五章 結(jié)論與建議98-101
• 5.1 結(jié)論98-99
• 5.2 展望99-101
• 參考文獻101-105
• 致謝105-106

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 明木和;衡水深層淡水咸化問題的探討[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);1986年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 賀小桐;南通地下水流、地面沉降與淡水咸化耦合數(shù)值模擬研究[D];南京大學(xué);2016年

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本文編號：550125