基于數(shù)值模擬的天津市地下水資源均衡分析及壓采方案制定
發(fā)布時(shí)間:2021-07-08 10:58
【目的】在深層地下水超采嚴(yán)重地區(qū),分層組進(jìn)行深層地下水資源均衡分析,合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源!痉椒ā恳蕴旖蚴衅皆瓍^(qū)為研究區(qū),將含水層結(jié)構(gòu)概化成Ⅰ~Ⅴ共5個(gè)含水層組,分層組概化邊界條件、進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū),整理源匯項(xiàng)、蒸發(fā)量、各含水層組分鄉(xiāng)鎮(zhèn)開(kāi)采量和觀測(cè)孔水位數(shù)據(jù),在Visual Modflow平臺(tái)建立了地下水流數(shù)值模型。通過(guò)對(duì)開(kāi)采量進(jìn)行調(diào)參、反演,完成模型識(shí)別與驗(yàn)證。據(jù)此進(jìn)行深層各層組地下水均衡分析,計(jì)算地下水蓄變量,制定了分層組壓采方案。【結(jié)果】末刻第Ⅱ~Ⅴ含水層組的模擬流場(chǎng)和觀測(cè)流場(chǎng)分布一致,觀測(cè)孔模擬水頭和實(shí)測(cè)水頭相關(guān)系數(shù)分別為0.961、0.968、0.951、0.960,典型觀測(cè)孔動(dòng)態(tài)水位變化過(guò)程擬合較好。2013—2015年,深層各層組地下水蓄變量分別為-12 499.3×104、-12 055.7×104、-9 257.81×104m3,處于超采狀態(tài)。壓采方案下,各含水層組壓采量分別為15 862.98×104、4 961.24×104、1...
【文章來(lái)源】:灌溉排水學(xué)報(bào). 2019,38(08)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:8 頁(yè)
【部分圖文】:
研究區(qū)概況1g/L,局部為層組在中部平水層組礦化度含水層組地下海東南部、大淡水區(qū)
表2中,降水入滲補(bǔ)給系數(shù)、井灌回歸補(bǔ)給系數(shù)、渠灌田間入滲補(bǔ)給系數(shù)的取值均受包氣帶巖性、地下潛水位埋深等因素的影響[13]。除薊縣、武清部分地區(qū)為粉土外,其余均為粉質(zhì)黏土層。北部山前平原潛水埋深達(dá)5~10m,南部平原埋深多年間保持在2~3m。由于各區(qū)縣下屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)的取值有所差異,故以取值范圍的形式給出。2)深層地下水開(kāi)采量本文整理了各行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)深層地下水(第Ⅱ~Ⅴ含水層)的開(kāi)采量,將其以單元格概化井的形式輸入模型中。具體方法是針對(duì)各含水層組,在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)包含的單元格中添加概化井,在well模塊中輸入每個(gè)概化井的抽水?dāng)?shù)據(jù)(開(kāi)采量)。各區(qū)縣深層地下水分層組開(kāi)采量見(jiàn)表3。表32013—2015年各區(qū)縣深層地下水分層組開(kāi)采量104m3區(qū)縣薊縣寶坻寧河武清靜海東麗西青津南北辰塘沽漢沽大港合計(jì)注數(shù)據(jù)來(lái)源于2013—2015年《天津市水資源公報(bào)》、2013—2015年《天津市地下水年報(bào)》。2013年第Ⅱ組7042.06452.61038.13039.6213.6479.20.0109.0131.371.9582.90.019160.1第Ⅲ組0.01868.61755.11903.02889.7239.8191.0331.7304.8238.0745.595.510562.6第Ⅳ組0.00.0634.2355.8821.2257.336.2351.5333.5106.5353.9571.83822.0第Ⅴ組856.60.0564.019.720.492.0466.4323.4147.8451.8555.31134.24631.62014年第Ⅱ組6872.56221.01140.33155.7167.3466.70.0108.9108.698.7699.90.019039.5第Ⅲ組0.02378.91980.91833.22826.6199.1191.5303.2267.3168.5449.488.310686.8第Ⅳ組0.00.0555.7339.0787.9243.538.7333.1283
2.3.2反演開(kāi)采量在津南、東麗和塘沽交界部分地區(qū)調(diào)參后的第Ⅳ、Ⅴ含水層組側(cè)向徑流量和垂向越流量均為合理量值時(shí),水位線(xiàn)擬合效果不理想,且附近長(zhǎng)觀井模擬水位與觀測(cè)水位的變化趨勢(shì)明顯相悖。此時(shí),需要反演該區(qū)域的地下水開(kāi)采量。本研究以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位,適當(dāng)放大開(kāi)采量,分析模擬水位和實(shí)測(cè)水位的擬合情況、觀測(cè)井的觀測(cè)水位與模擬水位變化趨勢(shì),并進(jìn)行局部水量均衡分析。直至合理,證明反演開(kāi)采量合理、可靠。3結(jié)果與分析3.1地下水流場(chǎng)擬合第Ⅱ~Ⅴ含水層的地下水流場(chǎng)擬合結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可以看出,各含水層組擬合流場(chǎng)與觀測(cè)流場(chǎng)的水位線(xiàn)分布基本一致。第Ⅱ含水層組以-40m水位線(xiàn)(大沽高程)為漏斗邊緣,形成了漢沽大田鎮(zhèn)、塘沽北塘鎮(zhèn),以及靜海子牙鎮(zhèn)、王口鎮(zhèn)為中心的2個(gè)漏斗區(qū),面積分別為1135、1015km2,漏斗中心水位分別達(dá)到-75m和-68m。第Ⅲ含水層組地下水由寶坻斷裂處向中部平原以津南八里臺(tái)鎮(zhèn)、西青中北鎮(zhèn)、東麗幺六橋鄉(xiāng)為中心的3個(gè)漏斗處匯流,漏斗中心水位分別為-80、-90、-90m。第Ⅳ含水層組的漏斗中心出現(xiàn)在津南區(qū)和西青區(qū),中心水位分別為-90m和-80m,有形成聯(lián)合漏斗的趨勢(shì)。第Ⅴ含水層組形成的漏斗分別位于西青以及津南、塘沽一帶,中心水位均達(dá)到-100m,因觀測(cè)孔較少,部分地區(qū)插值獲得的流場(chǎng)可能與實(shí)際有差距,但總體擬合較好。(a)第Ⅱ含水組流場(chǎng)擬合(b)第Ⅲ含水組流場(chǎng)擬合(c)第Ⅳ含水組流場(chǎng)擬合(d)第Ⅴ含水組流場(chǎng)擬合圖3第Ⅱ~Ⅴ組觀測(cè)與計(jì)算水頭擬合結(jié)果3.2觀測(cè)孔模擬值與觀測(cè)值擬合程度末刻(2015年12月31日),第Ⅱ~Ⅴ含水層所有觀測(cè)孔的觀測(cè)值與模擬值擬合情況見(jiàn)表4,擬合效果較好,相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.95。117
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]沉降中心減采對(duì)北京平原地下水利用的影響分析[J]. 秦歡歡,鄭春苗,孫占學(xué),高柏. 灌溉排水學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]美國(guó)德克薩斯州高地平原區(qū)地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亞瓊,劉靜,廖麗莎. 灌溉排水學(xué)報(bào). 2019(01)
[3]蘇北沿海三市三維地下水流數(shù)值模擬[J]. 陳雄,張巖,王藝偉,葉淑君,吳吉春,于軍,龔緒龍. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版). 2018(05)
[4]河套灌區(qū)井渠結(jié)合地下水?dāng)?shù)值模擬及均衡分析[J]. 楊洋,朱焱,伍靖?jìng)?余樂(lè)時(shí),楊金忠. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(08)
[5]北京平原地下水流的數(shù)值模擬情景分析[J]. 秦歡歡. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(16)
[6]地下水?dāng)?shù)值模擬研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 李凡,李家科,馬越,李懷恩,姬國(guó)強(qiáng),袁萌. 水資源與水工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[7]洱海近岸菜地淺層地下水動(dòng)態(tài)變化特征及影響因素[J]. 楊艷鮮,張丹,雷寶坤,劉宏斌,翟麗梅,毛妍婷,馮光恒,陳安強(qiáng). 灌溉排水學(xué)報(bào). 2017(12)
博士論文
[1]華北平原大型區(qū)域地下水流數(shù)值模型的構(gòu)建與應(yīng)用[D]. 李玲.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[2]華北平原地下水系統(tǒng)變化規(guī)律研究[D]. 曹?chē)?guó)亮.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
碩士論文
[1]民勤盆地地下水壓采方案及監(jiān)測(cè)井網(wǎng)優(yōu)化研究[D]. 甘雨.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
本文編號(hào):3271434
【文章來(lái)源】:灌溉排水學(xué)報(bào). 2019,38(08)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:8 頁(yè)
【部分圖文】:
研究區(qū)概況1g/L,局部為層組在中部平水層組礦化度含水層組地下海東南部、大淡水區(qū)
表2中,降水入滲補(bǔ)給系數(shù)、井灌回歸補(bǔ)給系數(shù)、渠灌田間入滲補(bǔ)給系數(shù)的取值均受包氣帶巖性、地下潛水位埋深等因素的影響[13]。除薊縣、武清部分地區(qū)為粉土外,其余均為粉質(zhì)黏土層。北部山前平原潛水埋深達(dá)5~10m,南部平原埋深多年間保持在2~3m。由于各區(qū)縣下屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)的取值有所差異,故以取值范圍的形式給出。2)深層地下水開(kāi)采量本文整理了各行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)深層地下水(第Ⅱ~Ⅴ含水層)的開(kāi)采量,將其以單元格概化井的形式輸入模型中。具體方法是針對(duì)各含水層組,在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)包含的單元格中添加概化井,在well模塊中輸入每個(gè)概化井的抽水?dāng)?shù)據(jù)(開(kāi)采量)。各區(qū)縣深層地下水分層組開(kāi)采量見(jiàn)表3。表32013—2015年各區(qū)縣深層地下水分層組開(kāi)采量104m3區(qū)縣薊縣寶坻寧河武清靜海東麗西青津南北辰塘沽漢沽大港合計(jì)注數(shù)據(jù)來(lái)源于2013—2015年《天津市水資源公報(bào)》、2013—2015年《天津市地下水年報(bào)》。2013年第Ⅱ組7042.06452.61038.13039.6213.6479.20.0109.0131.371.9582.90.019160.1第Ⅲ組0.01868.61755.11903.02889.7239.8191.0331.7304.8238.0745.595.510562.6第Ⅳ組0.00.0634.2355.8821.2257.336.2351.5333.5106.5353.9571.83822.0第Ⅴ組856.60.0564.019.720.492.0466.4323.4147.8451.8555.31134.24631.62014年第Ⅱ組6872.56221.01140.33155.7167.3466.70.0108.9108.698.7699.90.019039.5第Ⅲ組0.02378.91980.91833.22826.6199.1191.5303.2267.3168.5449.488.310686.8第Ⅳ組0.00.0555.7339.0787.9243.538.7333.1283
2.3.2反演開(kāi)采量在津南、東麗和塘沽交界部分地區(qū)調(diào)參后的第Ⅳ、Ⅴ含水層組側(cè)向徑流量和垂向越流量均為合理量值時(shí),水位線(xiàn)擬合效果不理想,且附近長(zhǎng)觀井模擬水位與觀測(cè)水位的變化趨勢(shì)明顯相悖。此時(shí),需要反演該區(qū)域的地下水開(kāi)采量。本研究以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位,適當(dāng)放大開(kāi)采量,分析模擬水位和實(shí)測(cè)水位的擬合情況、觀測(cè)井的觀測(cè)水位與模擬水位變化趨勢(shì),并進(jìn)行局部水量均衡分析。直至合理,證明反演開(kāi)采量合理、可靠。3結(jié)果與分析3.1地下水流場(chǎng)擬合第Ⅱ~Ⅴ含水層的地下水流場(chǎng)擬合結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可以看出,各含水層組擬合流場(chǎng)與觀測(cè)流場(chǎng)的水位線(xiàn)分布基本一致。第Ⅱ含水層組以-40m水位線(xiàn)(大沽高程)為漏斗邊緣,形成了漢沽大田鎮(zhèn)、塘沽北塘鎮(zhèn),以及靜海子牙鎮(zhèn)、王口鎮(zhèn)為中心的2個(gè)漏斗區(qū),面積分別為1135、1015km2,漏斗中心水位分別達(dá)到-75m和-68m。第Ⅲ含水層組地下水由寶坻斷裂處向中部平原以津南八里臺(tái)鎮(zhèn)、西青中北鎮(zhèn)、東麗幺六橋鄉(xiāng)為中心的3個(gè)漏斗處匯流,漏斗中心水位分別為-80、-90、-90m。第Ⅳ含水層組的漏斗中心出現(xiàn)在津南區(qū)和西青區(qū),中心水位分別為-90m和-80m,有形成聯(lián)合漏斗的趨勢(shì)。第Ⅴ含水層組形成的漏斗分別位于西青以及津南、塘沽一帶,中心水位均達(dá)到-100m,因觀測(cè)孔較少,部分地區(qū)插值獲得的流場(chǎng)可能與實(shí)際有差距,但總體擬合較好。(a)第Ⅱ含水組流場(chǎng)擬合(b)第Ⅲ含水組流場(chǎng)擬合(c)第Ⅳ含水組流場(chǎng)擬合(d)第Ⅴ含水組流場(chǎng)擬合圖3第Ⅱ~Ⅴ組觀測(cè)與計(jì)算水頭擬合結(jié)果3.2觀測(cè)孔模擬值與觀測(cè)值擬合程度末刻(2015年12月31日),第Ⅱ~Ⅴ含水層所有觀測(cè)孔的觀測(cè)值與模擬值擬合情況見(jiàn)表4,擬合效果較好,相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.95。117
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]沉降中心減采對(duì)北京平原地下水利用的影響分析[J]. 秦歡歡,鄭春苗,孫占學(xué),高柏. 灌溉排水學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]美國(guó)德克薩斯州高地平原區(qū)地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亞瓊,劉靜,廖麗莎. 灌溉排水學(xué)報(bào). 2019(01)
[3]蘇北沿海三市三維地下水流數(shù)值模擬[J]. 陳雄,張巖,王藝偉,葉淑君,吳吉春,于軍,龔緒龍. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版). 2018(05)
[4]河套灌區(qū)井渠結(jié)合地下水?dāng)?shù)值模擬及均衡分析[J]. 楊洋,朱焱,伍靖?jìng)?余樂(lè)時(shí),楊金忠. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(08)
[5]北京平原地下水流的數(shù)值模擬情景分析[J]. 秦歡歡. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(16)
[6]地下水?dāng)?shù)值模擬研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 李凡,李家科,馬越,李懷恩,姬國(guó)強(qiáng),袁萌. 水資源與水工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[7]洱海近岸菜地淺層地下水動(dòng)態(tài)變化特征及影響因素[J]. 楊艷鮮,張丹,雷寶坤,劉宏斌,翟麗梅,毛妍婷,馮光恒,陳安強(qiáng). 灌溉排水學(xué)報(bào). 2017(12)
博士論文
[1]華北平原大型區(qū)域地下水流數(shù)值模型的構(gòu)建與應(yīng)用[D]. 李玲.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[2]華北平原地下水系統(tǒng)變化規(guī)律研究[D]. 曹?chē)?guó)亮.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
碩士論文
[1]民勤盆地地下水壓采方案及監(jiān)測(cè)井網(wǎng)優(yōu)化研究[D]. 甘雨.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
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