地下水流数值模型及参数随机模拟研究 ——以浩勒报吉水源地为例

作     者：王婉丽 

作者单位：中国地质大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：崔亚莉

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：数值模型 随机模拟 Monte-Carlo 拉丁超立方取样 风险性分析 

摘      要：地下水水源地的开发,为国民经济建设提供了丰富的水源,更能解决缺水地区的用水需求。在水源地投产之前,如何对地下水资源量做出准确评价,设计合理的开采方案,保证水源地正常供水并有效避免环境地质问题的发生是非常重要的问题。地下水数值模拟方法因其方便灵活,适用于各种复杂水文地质条件的优点,在实际工作中被广泛采用。 本文以位于鄂尔多斯自流水盆地中的浩勒报吉水源地为例,利用地下水模拟软件GMS对地下水水流进行数值模拟。结合研究区实际情况,建立数值模型,预测在规划开采方案下的地下水流场分布。选择合理的开采方案,对开采条件下的地下水资源量进行评价,确定研究区可开采资源量,并对水源地开采条件下可能引起的环境地质问题作了简要分析;在确定性模型的基础上,针对渗透系数不确定性对模拟结果的影响,进行含水层参数随机模拟,其中随机数的产生采用拉丁超立方取样(LHS)方法,随机模拟次数选用243次。利用该随机模型对确定性模型确定的可开采资源量进行风险性分析,针对水源地允许降深,得到任一点水位超过此允许降深的概率分布图。 结果表明:研究区年平均(1985-2007)地下水补给资源量为12.20×104m3/d。在规划开采方案下,预测期内水源地的地下水位降深在允许范围内,预测末水位达到稳定。两个规划开采方案中,方案二更为合理,更有利于地下水的持续利用。浩勒报吉水源地开采条件下地下水允许开采资源总量为8×104m3/d。水源地的大规模开采,会对生态造成一定破坏,但同时也会使低洼地带盐渍化现象得到改善。 在确定性模型基础上,考虑渗透系数的不确定性建立的参数随机模型,可以反映含水层参数的随机性对模拟结果的影响。将确定性模型确定的可开采资源量带入随机模型,得到的预测末(2014.10.31)平均水位降深和标准差分布符合实际情况,预测末水位降深大于35m的风险性最大达到70%。