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基于三维可视化和数值模拟的柘城县地下水资源评价

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基于三维可视化和数值模拟的柘城县地下水资源评价

作者：杨振威郑州大学

学位级别：硕士

随着柘城县经济社会的发展,地下水开采量相继增加,而地下水过度开采造成某些区域地下水长期处于超采状态,导致地下水水位逐年下降,形成大面积降落漏斗,同时地下水超采也造成了柘城县地下水水质恶化、苦咸水层下移、河流断流等一系列环... 详细信息

随着柘城县经济社会的发展,地下水开采量相继增加,而地下水过度开采造成某些区域地下水长期处于超采状态,导致地下水水位逐年下降,形成大面积降落漏斗,同时地下水超采也造成了柘城县地下水水质恶化、苦咸水层下移、河流断流等一系列环境地质问题。在查明地质和水文地质条件的基础上,建立研究区水文地质概念模型和相应的数学模型,采用数值模拟法,进行地下水资源评价,为柘城县地下水资源可持续利用和科学管理提供依据,具有重要的科学和实际意义。论文主要研究成果如下:1)通过含水层组三维可视化的手段直观地分析地质、水文地质条件,对岩性数据进行概化并建立三维水文地质结构可视化模型。将研究区地质体垂向上自上而下依次划分为浅层含水层组、第一弱透水层、中层含水层组(苦咸水含水层组)、第二弱透水层、深层含水层组、底部隔水层,分析各层结构特征和分布规律。重点描述了苦咸水层的空间分布特征及其补给、径流和排泄特征,分析了其与相邻含水层的水力联系及不同开采条件下的补排关系。三维水文地质结构可视化模型为地下水数值模型的建立及水资源的合理开发利用提供依据。2)建立水文地质概念模型和相应的数学模型,采用数值法进行求解,应用试估-校正法对模型进行识别与验证,采用定量统计法及定性图示法对模型精度进行评价。模拟期间(2016年1月～2016年12月识别期、2017年1月～2017年12月验证期),实测水位过程拟合线与模拟水位过程拟合线变化趋势一致,误差小于0.5m;实测流场与模拟流场特征基本相同;模拟期内地下水系统总补给量为8900万m,总排泄量为8880万m,均衡差为20万m,为正均衡,其水文地质参数及水均衡计算量符合实际情况,数值模型达到精度要求,表明模型可信度较高。3)应用识别验证后的数值模型预测研究区在两种开采方案下运行10年后(2027年12月)的流场变化,进行了地下水资源评价。(1)第一种开采方案设定为以2017年开采量作为预报期开采量。第二种开采方案设定为浅层地下水开采量增加10%,深层地下水开采布局为新增深层开采井6眼(开采量约为365万m/a),关闭徐园水源地井群(开采量约为186万m/a)。(2)研究区2016年地下水补给资源量为4204万m/a,2017年地下水补给资源量为5376万m/a。(3)浅层地下水可开采资源量为稳定在约束水位39.12m情况下的开采量,约为3186万m/a。第一种开采方案下浅层地下水开采量约为2854万m/a,小于可开采量,浅层地下水资源具有一定开采潜力,开采潜力约为332万m/a;第二种开采方案下开采量约为3139万m/a,与可开采量基本平衡,已无开采潜力。(4)深层地下水可开采资源量根据数值模拟模型的补排关系,由深层地下水补给量确定,约为1164.5万m/a。第一种开采方案和第二种开采方案下深层地下水开采量分别约为1205万m/a、1384万m/a,均大于深层地下水可开采量,需要调整开采布局和减少深层地下水开采量以缓解水位下降趋势,避免深层承压水降落漏斗的扩展。合理的开采布局与适宜的地下水开采量有助于缓解地下水位下降与降落漏斗的扩大,对柘城县地下水资源可持续利用与科学管理具有实际意义。

关键词：三维可视化地下水数值模拟地下水位预测地下水资源评价柘城县

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东京城镇地下水资源评价

东京城镇地下水资源评价

作者：徐鹏源黑龙江大学

学位级别：硕士

水是人类赖以生存的重要自然资源,并且随着入口数量的增加和人类社会的发展的需求,如何合理利用水资源的问题成为了当前亟需解决的国际问题。本文是为了实现东京城镇地下水资源的可持续发展利用,对城镇地区地下水资源做了详细评价,包括... 详细信息

水是人类赖以生存的重要自然资源,并且随着入口数量的增加和人类社会的发展的需求,如何合理利用水资源的问题成为了当前亟需解决的国际问题。本文是为了实现东京城镇地下水资源的可持续发展利用,对城镇地区地下水资源做了详细评价,包括：东京城镇的水文地质条件分析、地下水动态变化规律分析和分区对该地区的地下水资源进行量的评价,并且对综合开发利用地下水资源进行了具体的分析。在进行水资源评价分析过程中采用平均布井法和开采系数法,得到勘察区地下水的允许开采量为709.25×104 m3/a,占全区地下水补给量的82.1%,全区地下水允许开采模数为6.56×104 m3/km2·a,因此地下水允许开采量是有保证的。铁、锰在勘察区内地下水中均有检出,超标率分别为30%和60%,铁最高含量仅0.31mg/L、锰最高含量仅0.26mg/L,均属轻度污染,是由原生环境形成的,并且很容易清除;总硬度和PH值出现个别超标可能是人为点状污染所致。由此可确定勘察区内地下水水质较好,在采用区内地下水做饮用水水源时,需进行铁锰处理后即可放心饮用。具体的勘测如下：(1)勘察区地处张广才岭的东南,为牡丹江山间河谷平原,属中温带大陆性季风气候,多年平均降水量为530mm,大气降水的渗入及田间灌溉入渗补给是区内地下水的主要补给来源,区内第四系松散堆积物中赋存有孔隙潜水、微承压水及承压水,隐伏碎屑岩赋存有孔隙裂隙潜水。(2)区内一级阶地第四系含水层较薄,地下水资源贫乏,其富水性较差。多年平均地下水总补给量为244.18×104 m3,a,允许开采量为195.34×104m3/a。二级阶地第四系含水层为砂砾石,含土质较高,中等富水,单井涌水量为500-1000 m3/d,地下水补给量为530.36×104m3/a,可开采量为450.81×104 m3/a。丘陵白垩系海浪组碎屑岩孔隙裂隙潜水富水量中等,单井涌水量为100-500 m3/d,地下水补给量为90.14×10。m3/a,可开采量为63.10×10 m3/a。区内一级阶二级阶地下部的白垩系海浪组粘土碎屑岩、砂岩在100m深度之内贮水条件差,缺乏集中供水意义。(3)区内地下水水质较好,原生铁锰超标外,未受污染地区水化学类型为重碳酸钙型和重碳酸钙,镁型水,矿化度小于O.5g/L,属低矿化淡水。但零星地区遭受轻度污染,作生活饮用水水质欠佳,作为农田灌溉用水水质较好。(4)控制性开发地下水,实施综合利用水资源,对东京城镇的经济发展具有保证。

关键词：地下水资源水文地质地下水资源评价京东城镇

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基于地面控制的江阴市浅层地下水资源评价

地质学刊 2009年第1期33卷 64-69页

作者：郭华金浩波骆祖江河海大学水文地质研究所江苏南京210098 江苏省环境监测中心江苏南京210036

根据江阴市地下水系统的水文地质机理,采用真三维流,将其概化为三度空间上的非均质各向异性,在对模型进行识别验证和针对江阴市主含水层水位和地面沉降控制的基础上,以乡镇为单位,给出了各乡镇浅层的最大可开采量,为合理开采江阴市地下... 详细信息

根据江阴市地下水系统的水文地质机理,采用真三维流,将其概化为三度空间上的非均质各向异性,在对模型进行识别验证和针对江阴市主含水层水位和地面沉降控制的基础上,以乡镇为单位,给出了各乡镇浅层的最大可开采量,为合理开采江阴市地下水资源提供科学依据。

关键词：地下水资源评价三维数值模型地面沉降江苏江阴

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京津唐平原地区地下水资源评价及其合理利用

资源科学 1985年第1期15卷 24-31页

作者：任鸿遵魏忠义中国科学院地理研究所

京津唐地区包括北京、天津及河北省的廊坊、唐山地区。本区人口密集、交通发达,生产水平较高,是我国政治、经济和文化的中心。建国以来,随着社会主义建设的发展,用水量不断地增加,要求保证程度高,所以单纯地表水已不能满足要求,因而地... 详细信息

京津唐地区包括北京、天津及河北省的廊坊、唐山地区。本区人口密集、交通发达,生产水平较高,是我国政治、经济和文化的中心。建国以来,随着社会主义建设的发展,用水量不断地增加,要求保证程度高,所以单纯地表水已不能满足要求,因而地下水的重要性越来越显现出来,并成为与地表水同等重要的水源。因此,应正确地评价各地区的地下水资源,使其合理地利用。本文就该地区的地下水问题进行初步分析,以供有关部门参考。

关键词：开采量唐山地区京津唐地区地下水资源评价地下水埋深廊坊地区天津地下水区域平原地区补给量

一个双层渗流系统耦合结构地下水资源评价实例

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国土资源 1985年第1期 71-83页

作者：赵天石辽宁省地质矿产局第二水文地质工程地质大队

本文提供了一个用有限差分法求解孔隙潜水一裂隙岩溶承压水双层渗流系统耦合结构的数学模型进行地下水资源评价的实例。其特点是:1.将参数调整和水量均衡论证有机地结合在一起,保证了计算结果的可靠性;2. 采用了分段调参的新方法,提高... 详细信息

本文提供了一个用有限差分法求解孔隙潜水一裂隙岩溶承压水双层渗流系统耦合结构的数学模型进行地下水资源评价的实例。其特点是:1.将参数调整和水量均衡论证有机地结合在一起,保证了计算结果的可靠性;2. 采用了分段调参的新方法,提高了精度,充分利用了水位实测资料;3. 进行了初始水位拟合,提高了水位拟合速度;4. 设计了三种开采方案,进行了十年水位预测。

关键词：地下水资源评价岩溶工程地质现象冲洪积扇水位孔隙潜水渗流系统自流水承压水开采方案开采量耦合结构

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江苏省地下水资源评价及其保护研究

水资源保护 1989年第3期6卷 16-20,87页

作者：方家骅吴士良江苏省地质矿产局

前言江苏虽处江、淮下游,河湖众多水网发育,但水资源时空分布不均,且当地径流人均占有量仅为408立米,低于全国水平,致使江苏不少地区出现过量开采地下水,地下水资源濒于枯竭,并产生许多环境地质问题,其中尤以经济发达的苏、锡、常地区... 详细信息

前言江苏虽处江、淮下游,河湖众多水网发育,但水资源时空分布不均,且当地径流人均占有量仅为408立米,低于全国水平,致使江苏不少地区出现过量开采地下水,地下水资源濒于枯竭,并产生许多环境地质问题,其中尤以经济发达的苏、锡、常地区更为突出。因此正确评价地下水资源。

关键词：地下水资源评价地下水管理过量开采岩溶水资源地下水开采深层地下水地下水人工回灌补给量环境地质问题城市地下水

一个双层渗流系统耦合结构地下水资源评价有限差分计算实例

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水文地质工程地质 1985年第6期 28-32+47页

作者：赵天石辽宁省地矿局第二水文地质大队

一、水文地质条件简述计算地段位于某市西部。计算区东部和东南部为低山丘陵,西部和西北部为冲-洪倾斜平原,上覆第四系包括杨柳河冲洪积扇、南沙河冲洪积扇的全部。以及太子河冲洪积扇的小部分(图1),这些冲洪积扇主要由中晚更新世时形... 详细信息

一、水文地质条件简述计算地段位于某市西部。计算区东部和东南部为低山丘陵,西部和西北部为冲-洪倾斜平原,上覆第四系包括杨柳河冲洪积扇、南沙河冲洪积扇的全部。以及太子河冲洪积扇的小部分(图1),这些冲洪积扇主要由中晚更新世时形成的砂砾石砂卵石组成,厚40—80米,其它地段为粘性土和冲积砂,共同组成孔隙潜水含水层。下复寒武系和奥陶系碳酸盐岩为主的地层,岩溶发育深度在该组地层顶板下80—120米,组成隐伏裂隙岩溶承压含水层,其分布与区内第四系分布不完全一致(图1)。第四系底部为一套冰碛泥砾,成为上层孔隙潜水和下层裂隙岩溶承压水的间隔越流层,使两个相对独立的渗流系统组成一个孔隙潜水—裂隙岩溶承压水双层渗流系统耦合结构。

关键词：流入边界南沙河杨柳河含水层储集层地下水资源评价冲洪积扇自流水承压水渗流系统有限差分计算实例

吉林省乾安县水文地质特征分析及地下水资源评价

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吉林地质 2021年第4期40卷 62-67页

作者：王雅男吉林省地质调查院吉林长春130102

吉林省乾安县位于松嫩低平原中央凹陷带,受继承性沉降运动影响,白垩纪晚期以后,在断裂构造的基底上沉积了新近系的弱胶结地层和第四系松散堆积物,为地下水赋存提供了有利条件。全县主要取水水源为地下水,局部地区(县中心)地下水受集中... 详细信息

吉林省乾安县位于松嫩低平原中央凹陷带,受继承性沉降运动影响,白垩纪晚期以后,在断裂构造的基底上沉积了新近系的弱胶结地层和第四系松散堆积物,为地下水赋存提供了有利条件。全县主要取水水源为地下水,局部地区(县中心)地下水受集中开采影响,形成地下水位降落漏斗,导致地下水质受到污染。为进一步查明该区地下水赋存,分布以及水质变化规律,本文对该区水文地质特征进行全面分析,进而对地下水资源进行了评价,研究结果可为地下水合理开发利用提供依据。

关键词：水文地质特征地下水资源评价乾安县

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基于GMS的尚志市某区域地下水资源评价

黑龙江水利科技 2015年第8期43卷 16-22页

作者：郭辉黑龙江省水利水电勘测设计研究院哈尔滨150080 吉林大学环境与资源学院长春750000

工作区尚志市位于黑龙江省东南部蚂蚁河上游,是一座以地下水为主要供水水源的城市。近年来,由于城市人口增长,社会经济不断发展,需水量增加,加之工、农业、生活污水排放造成的水质恶化,工作区水资源问题越来越严重,城镇供水不足现象已... 详细信息

工作区尚志市位于黑龙江省东南部蚂蚁河上游,是一座以地下水为主要供水水源的城市。近年来,由于城市人口增长,社会经济不断发展,需水量增加,加之工、农业、生活污水排放造成的水质恶化,工作区水资源问题越来越严重,城镇供水不足现象已有所显现。因此,文章对工作区地下水资源进行评价,提出水资源的可持续开发利用方案,以满足人口、资源、环境和经济社会协调发展的迫切要求。

关键词：蚂蚁河 GMS 地下水资源评价数值模拟永续开采