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同水源项目对地下水动态预测的影响研究

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 水利科技与经济 发布者:cjk3d
热度162票 浏览59次 时间:2015年5月14日 12:54
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韩玉杰 周蜜 李娴

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@"U&w,S*YHP2G,S0[摘要]地下水资源的利用日趋成熟化,预测某一项目对地下水动态的影响时,其他同水源项目是否会对预测结果产生影响,这关系到预测的准确性。以安徽省亳州市涡阳县为例,其用水大户和农饮工程具有相同地下水供水水源,通过对比分析,探讨农饮工程对地下水的影响程度是否因用水大户取水而产生改变,为合理评价地下水资源开采提供依据。水利新闻1lkp0iI4@+y5~

i3D q!D n^/fT;E8@B0[关键词]地下水动态; 影响预测; 对比分析; 同水源水利新闻6pC dW9i\KVg

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[中图分类号] TV213 [文献标识码] B [文章编号] 1006-7175(2014) 12-0099-03

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The Same Water Source Project’s Impact-research for Groundwater Regime Forecast水利新闻V}"zCk4N D

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HAN Yu-jie,ZHOU Mi,LI Xian

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Abstract: Exploitation of groundwater is becoming more and more developed . Whether the other shared water project will influence the result when predicting the impact of a project on groundwater regime,this is relate to the accuracy of the forecast. Take Guoyang in Anhui Province as an example,the main water users and rural drinking water projects have the same groundwater-supply source. Through the comparison an analysis,exploring the influence of rural drinking water projects be able to or not change with the main water users. Providing a method and basis for reasonable evaluation of groundwater’s exploitation.水利新闻t]#k"G#css6o*W

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Key words: groundwater regime; impact prediction; comparison and analysis; same water source水利新闻xrb2KN@} ^7C

!F d0~:gw$I0地下水作为水资源的重要组成部分,在水资源利用中有着不可替代的位置。随着社会的发展和地表水体污染的加重,地下水利用程度逐渐增加。同一地区地下水取水水源相同的项目可能不止一个,对某一项目进行地下水动态影响预测时,是否考虑其他同水源项目的影响则产生了不同的预测方法。随之产生的预测结果也可能产生差异。

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地下水动态预测方法通常是多种多样的,最早对地下水动态进行预测,采用的是比较直观、也是最为简单的水均衡方法以及水文地质比拟方法[1]。

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9U4U ?'Im?4_{"V0数值法是20 世纪60 年代后期伴随计算机科学的发展而出现的一种模拟地下水动态的方法[2],在解决地下水问题中占有重要地位。由于计算技术和计算方法的进步,解算数学模型已经成为地下水定量评价的主要手段[3]。本文使用Modflow 对地下水动态进行模拟,预测地下水水位变化情况。水利新闻*s(P#~p7k \

水利新闻:VT+g1CM n%VU

Modflow 是目前国际比较通用的地下水数值模拟软件,采用有限差分法求解,空间离散采用矩形网格剖分[4]。它具有仿真度高、方便灵活等优点[5]。

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1WncI8z)zw9X^01 研究区概况水利新闻'ZOT;^U\M2kG

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涡阳县位于安徽省西北部,N33°20'-N33°47',E115°53'-E116°33',总面积2 107 km2。涡阳县气候处在暖温带南缘,属于暖温带半温润气候区,历年平均气温14. 7℃,平均日照2 320 h,平均无霜期216 d,平均年降水量为848. 5 mm。区内水资源供需状况紧张,工农业生产及生活用水主要依赖于地下水,地下水开采程度较高,存在超采现象。

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2 数值法预测地下水动态变化水利新闻8bZ4O?m

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2. 1 水文地质概念模型

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/sd2e:H jV%}0根据地层分布情况及区域水文地质条件,结合地下水埋藏条件和水力性质,研究区可概化为3 个含水层和两个隔水层。分别为: 上部浅层潜水含水层组(埋深30 ~50 m) 、第一黏土层(埋深50 ~ 90 m) 、深层第一承压含水层组(埋深90 ~ 10 m) 、第二黏土层(埋深100 ~ 200 m) 和深层第二承压含水层(埋深600 m左右) 。水利新闻l]u)t9dq#n&I

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2. 2 计算区边界条件概化

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/reCwP0根据计算区的水文地质条件及水力性质,将模拟区概化为非均质各向同性,同一参数分区内可视为均质,水流服从达西定律,地下水流态为二维非稳定流,将计算区边界设定为通用水头边界。潜水含水层与外界水力联系密切,将其设为定水头边界。水利新闻L9_qF0w5nK

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2. 3 数学模型

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7]V$DS|mK&Yu0根据概化的水文地质概念模型,建立相应的数学模型:水利新闻9[5X-o(^gw

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4f w!ky i-I.^S'qU0 水利新闻t5Ay'L&{(Oc

式中: K 为含水层渗透系数,m/d; H 为地下水水位,m; M为承压含水层厚度,m; W 为单位体积流量,用以代表流进源或流出汇的水量,m3 ; μs为弹性释水系数; Γ1为一类边界; H0为地下水初始水位,m; H1为模拟期边界处的地下水水位,m; t 为时间,d; D 为模拟区范围。水利新闻+Af'AJl$r9|j7V

水利新闻0a[!Q,|'^0Y"T)D%k` _

2. 4 模型识别水利新闻N7T~e%G1]`d4x

7~)bSD&EOK02. 4. 1水位拟合水利新闻A7] }0CX#nq hc}

6d?8aWg9u0使用涡阳境内两口观测井BZ002、BZ011 分别对水位进行拟合。见图1。

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;O'O1o P` `H3R3Qw0 水利新闻&o_!sc6H$n

2. 4. 2参数识别

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根据拟合结果得到参数分区,各分区参数赋值见表1。

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!sU/hTp ~02. 5 地下水动态影响预测方法

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Pv~$c6r4|K0涡阳县取水工程水源主要为深层地下水,开采层位以第三含水层为主,现重点研究三含的流场变化。以农村饮水工程开始实施的2005 年为模拟期初,模拟时间为10 年。2005 年的初始流场见图2。

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9y'b/nB-~#c01) 考虑用水大户后,农饮工程地下水影响预测。用水大户与农饮工程共同开采三含地下水的条件下,统计各自用水情况,模拟预测出2015 年地下水水位分布特征,见图3。

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若农饮工程未实施,只有用水大户取用该层地下水,模拟2015 年地下水水位分布情况见图4。

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v!~3}&Z%y"?0将图4 结果与图3 进行对比,水位下降范围明显增大。另外还有小的降落漏斗产生,这种差异即为农饮工程10 年内对地下水流动态产生的影响,根据差异得到其附加降深图,见图5。水利新闻#ACwY-J

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2) 不考虑用水大户,农饮工程对地下水的影响预测。假设只有农村饮水取用三含地下水的条件下,至2015 年地下水位10 年的降深见图6。水利新闻l3X*s!id} Lz

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3 对比分析

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对比不同模拟条件下两种预测方法,农饮工程产生的降深结果由图5 和图6 可以看出,是否考虑其他共用水同源项目,对某一项目地下水动态的影响(水位降深) 预测是不同的。考虑其他同水源项目时,农饮工程10 年内水位降深在5 ~ 13 m内,由西南到东北逐渐增加; 不考虑其他影响时,农饮工程10 年内水位降深在6 ~ 14 m内,降深分布趋势产生了一些变化。这两种模拟预测方法的结果存在差异,但是差异并不大。

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4 结论

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1) 项目对地下水的影响预测结果会在一定程度上受到其他同水源项目的影响,将其综合考虑可以开阔预测的方法思路。同时说明了地下水动态变化的复杂性,受到多重因素的干扰。水利新闻y6Q.JV$U&i8O{c

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2) 两种分析预测方法得到的结果差异并不大,水位动态变化趋势也基本一致,因此在缺乏资料等情况下可以暂时忽略其他同水源项目的影响,只对目标项目进行分析与预测,这也是一般采用的方法。

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3) 本次其他同水源项目的选取为固定已建的用水大户,若其取水位置及分布发生变化,对农饮工程的预测结果产生的影响可能也会随之变化,有待进一步的研究。水利新闻^h ~f$r,z#r

"^X-Q-j%Cq0[参考文献]

:Q4g:c^roAO0 水利新闻*L&~arf HW

[1]尚守忠. 北京地区地下水动态预测方法[J]. 水文地质工程地质, 1983(2) : 17-22.

.f/s6N_g9a3w;VC0 水利新闻,\*o(eER O(?+L

[2]董志高,黄勇. 地下水动态预测模型综述[J]. 西部探矿工程, 2002(4) : 36-38.

C5d/^'B+M0 水利新闻,_Ca:n(N;WI

[3] ANDERSON M P,WOESSNER W W. Applied Ground Watermodeling Simulation of Flow and Advective Transport[M]. New York: Academic Press Inc, 1992: 145 -152.水利新闻%c,R0J7a2S eA1I.rx

W:s1ERQTsL0[4]沈媛媛,蒋云钟,雷晓辉,等. 地下水数值模型在中国的应用现状及发展趋势[J]. 中国水利水电科学研究院学报, 2009,7(1) : 59-61.

o/^ X)v6w0 水利新闻c8T1| L-Sf

[5]郭晓东,田辉,张梅桂,等. 我国地下水数值模拟软件应用进展[J]. 地下水, 2010, 32(4) : 5-7.水利新闻wh dS|\(w8hd

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[作者简介]韩玉杰(1988-) ,女,河北徐水人,硕士研究生,研究方向为地下水资源评价与保护; 周蜜(1989-) ,男,安徽桐城人,硕士研究生,研究方向为地下水资源评价与保护; 李娴(1984-) ,女,湖南衡阳人,讲师,博士,研究方向为水文学及水资源.

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