本文關鍵詞：基于FEFLOW與GIS技術的山西工礦區(qū)地下水動態(tài)研究

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【摘要】：山西之長在煤,山西之短在水,作為煤炭大省,山西長期以來飽受水問題困擾。如何應對缺水問題,是山西當下迫切需要解決的問題之一,其中工礦區(qū)地下水文過程機理仍是尚待解決的關鍵科學問題。工礦區(qū)地下水系統(tǒng)由于長期以來受采礦活動的干擾,以及水資源的過度開發(fā),其地下水水量大幅減少和水位持續(xù)下降,地下水自然賦存環(huán)境遭到嚴重破壞,并改變了其補徑排規(guī)律,造成水體污染嚴重與地面塌陷等生態(tài)環(huán)境問題日漸突出。針對工礦區(qū)水資源短缺與水環(huán)境惡化等問題,本研究以典型工礦區(qū)—山西晉祠泉域為研究區(qū),通過解析氣象、水文、地貌等自然條件,以及土地利用類型、開采現(xiàn)狀、灌溉水平、地下水開采等社會經(jīng)濟條件,以降水量、地下水水位等監(jiān)測數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,結(jié)合地下水變化對其含水層結(jié)構(gòu)進行概化,建立工礦區(qū)水文地質(zhì)概念模型及數(shù)學模型。在此基礎上,聯(lián)合應用GIS技術和FEFLOW模型,實現(xiàn)對源匯項及水文地質(zhì)參數(shù)的數(shù)值輸入,構(gòu)建工礦區(qū)地下水三維數(shù)值模型,并進行預設四種不同情境下工礦區(qū)地下水動態(tài)的模擬預測,從而定量評價采礦活動對其所產(chǎn)生的影響,揭示采礦活動對地下水系統(tǒng)的影響機制。研究得出：(1)以2008年地下水監(jiān)測水位值作為初始水位,進行模型識別校驗與參數(shù)微調(diào)。校驗后研究區(qū)模擬與監(jiān)測水位擬合效果較好,參數(shù)賦值和模型結(jié)構(gòu)均合理,模擬結(jié)果相對準確,所構(gòu)建的工礦區(qū)三維模型精度滿足研究需要,且符合實際情況,可進行工礦區(qū)地下水動態(tài)變化模擬預測等工作。(2)運用因子變換法對開采強度進行參數(shù)靈敏性分析,定量評價地下水水量水位對于采礦活動的敏感程度。各監(jiān)測井敏感系數(shù)絕對值多位于0.2-1.2之間,平均敏感系數(shù)高達0.82,根據(jù)敏感性分級,可判定敏感等級為第Ⅲ級,地下水水位水量對采礦活動具有很高的敏感性,甚至是極為敏感,開采強度對研究區(qū)地下水動態(tài)影響較大。(3)將2008-2018年作為預測期,對預設四種不同情境下地下水動態(tài)進行模擬。結(jié)果表明,當開采強度降低10%、30%、50%時,地下水整體流場和運動趨勢沒有大的變化,在研究區(qū)中西部地區(qū)仍然存在明顯的地下水位低值中心,形成地下水降落漏斗,但在開采強度下降30%、50%時,漏斗中心水位值明顯出現(xiàn)回升趨勢。均衡分析結(jié)果表明,當開采強度保持現(xiàn)狀或降低10%時,地下水系統(tǒng)仍然處于負均衡狀態(tài),補給量小于排泄量；當開采強度降低30%時,系統(tǒng)轉(zhuǎn)為正均衡狀態(tài),且正均衡狀態(tài)隨著開采強度降低而持續(xù)發(fā)展,地下水水量大幅度增加,水位明顯回升。本研究揭示了礦區(qū)地下水動態(tài)變化規(guī)律,解析了采礦活動對地下水系統(tǒng)的影響,可為有效遏制工礦區(qū)水環(huán)境惡化、確保工礦區(qū)水安全提供強大的科技支撐,為山西工礦區(qū)乃至類似礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考。
【關鍵詞】：工礦區(qū) 地下水 FEFLOW模型 流場 水位
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P641.8;P208
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 目的意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進展14-20
• 1.2.1 水文過程模擬進展14
• 1.2.2 地下水模擬研究進展14-16
• 1.2.3 FEFLOW地下水數(shù)值模擬研究進展16-19
• 1.2.4 工礦區(qū)地下水模擬研究進展19-20
• 1.3 研究內(nèi)容20
• 1.4 研究方法20-23
• 第二章 研究區(qū)概況23-27
• 2.1 自然地理概況23-26
• 2.1.1 地理位置23
• 2.1.2 地形地貌23
• 2.1.3 氣象氣候23
• 2.1.4 河流水系23-24
• 2.1.5 區(qū)域水文地質(zhì)條件24-26
• 2.2 社會經(jīng)濟概況26-27
• 第三章 工礦區(qū)地下水數(shù)值模型構(gòu)建27-43
• 3.1 水文地質(zhì)概念模型的構(gòu)建27-28
• 3.1.1 含水層結(jié)構(gòu)27
• 3.1.2 邊界條件27-28
• 3.2 數(shù)學模型28
• 3.3 工礦區(qū)地下水數(shù)值模型構(gòu)建28-35
• 3.3.1 網(wǎng)格剖分28-29
• 3.3.2 3D模型構(gòu)建29-30
• 3.3.3 時間離散30
• 3.3.4 初始條件30-31
• 3.3.5 水文地質(zhì)參數(shù)分析31-32
• 3.3.6 源匯項賦值32-35
• 3.4 模型校驗35-43
• 3.4.1 地下水流場擬合36-37
• 3.4.2 監(jiān)測井水位分析37-41
• 3.4.3 均衡分析41
• 3.4.4 參數(shù)賦值41-43
• 第四章 工礦區(qū)地下水模型參數(shù)敏感性分析43-49
• 4.1 地下水水位敏感程度分析44-46
• 4.2 地下水水量敏感程度分析46-49
• 第五章 不同情境下工礦區(qū)地下水動態(tài)模擬預測49-57
• 5.1 地下水流場預測50-53
• 5.2 地下水水位預測53-56
• 5.3 地下水均衡預測56-57
• 第六章 結(jié)論57-59
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 創(chuàng)新點57-59
• 第七章 存在問題與展望59-61
• 參考文獻61-67
• 攻讀學位期間取得的研究成果67-68
• 致謝68-69
• 個人簡況及聯(lián)系方式69-70
• 承諾書70-71

【參考文獻】

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本文編號：677111