基于GIS的成都平原地下含水系统空间模型

作     者：王梅 wangmei

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许模;钱江澎

授予年度：2014年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：成都平原 松散介质 含水系统 ArcGIS Modflow 

摘      要：根据区域地质数据建立地下水数值模拟是地下水管理的发展趋势，是实现城市地下水可持续开采的重要手段。根据钻孔资料实现地质体的三维可视化有利于对区域水文地质条件的正确认识，从而建立有效的地下水数值模型。成都平原作为四川盆地内经济文化发展的主要地区，各类工程建设频繁，通过近30多年来的地矿、水利、供水水文地质等研究，以及近年来大规模的城市勘查过程，整个平原范围内累计了数以万计的钻孔，如果能将这些钻孔结果统一利用起来建立一个完整的数据库，将在整个成都平原的地质及水文研究工作中奠定一个厚实的基础。 通过分析成都平原内现有地质资料，根据岩性特征，成都平原第四系含水系统划分为上下两个含水系统。同时，基于平原区内现有统计的钻孔资料，分别对各钻孔中含水层与隔水层进行划分并统计各层高程，利用ArcGIS软件建立含水系统空间模型，以实现成都平原含水系统的三维可视化。然后利用ArcGIS的空间分析功能，对成都平原地表数据进行了水文分析，各含水层分别进行坡度分析，以及各重点区域剖面分析。最后将得到的成都平原含水系统模型与地下水模拟软件Modflow结合，模拟了成都平原天然条件下的渗流场特征。 通过以上研究，得到了如下结果： （1）成都平原内上部含水层为全新统冲洪积砂砾卵石层（Qal pl4）以及上更新统冰水流水堆积含泥砂砾石层（Qfgl3）;下部含水层为中下更新统含泥砂砾卵石层（Q21a l2），两者间分布有较完整的隔水层：中、下更新统间冰期的含泥砂砾石层（Q3gl fgl12），使得两含水系统互相独立，水力联系较弱。 （2）通过对地表DEM进行水文分析，得到了成都平原地表水系汇流量累计图以及流域划分图，该结果较为清晰的刻画了北部沱江水系以及南部蒲江、南河的径流路径，且与真实情况吻合，但是由于数据精度有限，对平原中部岷江的复杂地段刻画则与现实情况则稍有误差。 （3）通过ArcGIS空间分析结果与前人区域普查时实测剖面结果进行对比可知，本次建模结果在大尺度范围内很好的展现了成都平原含水层的展布特征，大区域范围内具有一定参考性，可以通过该模型对成都平原含水层与隔水层的分布特征有更清晰的认识。同时基于地理信息系统的空间模型实现，还原了一个真实的成都平原第四系含水系统，还可以针对每一个具体区域的含水层分布进行更为详细的小尺度建模，进而进行不同区域的对比研究，达到更小的精度结果。 （4）在进行ArcGIS与Surfer格网文件转换后得到了.grd文件，从而实现了ArcGIS与Modflow的结合，通过模型概化获得了成都平原天然条件下的渗流场，平原内地下水流向与地表水一致，主要在平原北西侧山前平原接受补给，自北西向南东径流，受平原内地表水网的控制，金堂、新津两地成为地下水排泄基准面，地下水也同地表水一样，在这两处流出平原。 通过本次成都平原基于GIS的地下含水系统空间模型建立，成功地实现了成都平原含水系统的三维可视化，通过可视化的显示结果，可以更直观的认识成都平原水文地质结构特征，并且实现了成都平原含水系统模型与Modflow的结合，为区内地下水资源管理提供了新的技术手段，并且达到了地理信息化的目的。