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贵州平寨水库库区岩溶地下水数值模拟及地下水库库容分析

贵州平寨水库库区岩溶地下水数值模拟及地下水库库容分析

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作者：高恒中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

黔中地区降雨量丰富但时空分布不均,岩溶含水层具有强烈的非均质性。这些自然因素导致岩溶地下水系统的可调蓄能力较差,对灌溉和城市供水带来了不利影响。地下水库具有强大的储存空间和调蓄能力,可以贮存地下水以及优化地下水的配置,故... 详细信息

黔中地区降雨量丰富但时空分布不均,岩溶含水层具有强烈的非均质性。这些自然因素导致岩溶地下水系统的可调蓄能力较差,对灌溉和城市供水带来了不利影响。地下水库具有强大的储存空间和调蓄能力,可以贮存地下水以及优化地下水的配置,故而备受关注。本文通过建立平寨水库在蓄水前后的地下水渗流模型,进而探讨地下水库的库容分布和调蓄能力,为今后地下水资源的有效规划管理提供依据。本文搜集整理了平寨水库库区(以下简称研究区)内揭露地层较全,分布点位控制性较好的53个钻孔。并在钻孔数据缺乏的部分地区合理添加了50个虚拟钻孔,总共103个钻孔。然后利用GMS软件中的地质建模工具建立了含有三叠系地层和二叠系上统地层的三维地质结构模型。在地质模型的基础上,根据野外调查数据和水文地质资料,运用GMS的概念建模法和CFP程序,分别确定了模型的边界条件、水文地质参数和源汇项等信息。其中,水文地质参数和管道相关参数(直径、曲折度、粗糙度等)的赋值要充分考虑地貌地形、地层岩性、岩溶发育程度和前人的水文地质参数经验取值,先给定初始值,再依据监测孔水位资料和岩溶管道出口流量监测数据对参数进行反演获得最终参数。最后,在平寨水库蓄水前及水库达到正常蓄水位两种条件下,分别建立了库区岩溶管道-多孔介质地下水耦合渗流模型,并分析了研究区地下水渗流场变化规律、参数敏感性和地下水均衡情况。在地下水渗流模型基础之上,使用Arc GIS软件对岩溶含水层潜水位高程和底板高程进行空间叠置分析,探究了地下水库特征库容的空间分布规律。然后又对特征库容进行分区统计,计算出了不同区域的特征库容量。具体结论如下:(1)总库容和死库容分布类似,研究区东南部三叠系地层厚,单位面积的库容值最高;(2)平寨大坝至曙光镇一带调蓄库容较大,是发挥地下水库调蓄能力的重要区域;(3)研究区总库容约为26.121亿m,死库容约为21.859亿m,调蓄库容约为4.262亿m;(4)将研究区分为12个区域,并把岩溶较发育的几个区域合为一个研究区子区。经计算,研究区子区的总库容约为18.921亿m,死库容约为15.605亿m,调蓄库容约为3.316亿m。其中,研究区11号区域碳酸岩体积仅占总碳酸岩体积的32.02%,而总库容量、死库容量、调蓄库容量占比分别达到43.74%、38.72%、69.50%,可见该处是库区内发挥调蓄能力的关键区域。

关键词： GMS 数值模拟 CFP管道流平寨水库地下水库特征库容

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