桂林市区岩溶地下水位观测网优化设计

摘要

地下水观测网建设的目的是为了提取地下水在地下水系统中的有效信息，用以分析地下水的运动特征和规律，为地下水的合理开发利用和科学管理提供准确依据。 桂林市区地下水观测网始建于1981年，至90年代末，棒林市区已布置了49个岩溶地下水水位观测孔，绝大部分观测孔是利用原先的地质勘察孔或其它目的的施工钻孔，造成地下水观测网空间布局不尽合理，存在着在排泄区布置的观测孔过多，而在水力坡度较大的地下水径流区的观测孔又太少的一些问题，使得观测网所提供的数据信息即不完整，又会产生一些冗余数据，因此有必要对该地区观测网进行优化设计的研究。 在综合考虑桂林市区岩溶水文地质条件的基础上，本文基于mapgis软件，运用克立格法对桂林市区岩溶地下水水位观测网进行优化设计的研究。研究区岩溶发育，地下溶洞、溶隙之间相互连通，有着较为密切的水力联系，构成了一个统一的岩溶含水层。地下水系统含水介质具非均质性和各向异性，但均不强，在研究区东区甚至表现出均质各向同性，说明了克立格法可以在研究区进行优化设计的研究。 考虑剑克立格法人为增减观测孔不准确性，本文从影响观测网优化设计布设的主要因素(岩溶地下水防护条件、岩溶地下水富水性、岩溶发育特征以及岩溶地下水开采条件等)角度分析提出了岩溶水文地质半定量分析法，将其生成的岩溶水文地质半定量分区图和估汁误差方差等值线图综合成一个图形，根据综合图结合水文地质条件来优化观测孔不但能更准确的布置观测孔的位置，而且在一定程度上提高了优化效率。 在优化时，先应用改进克立格模型计算原观测网各观测孔水位估计误差标准差和水位估值，然后基于mapgis软件生成水位估计误差标准著等值线图，将其与岩溶水文地质半定量分析图合成一个综合图。在综合图中水位估计误差标准差较大的区域，通过水文地质条件的分析，在该区域内评价值高的分区内确定增加观测孔具体位置：反之则在估计误差标准差小的区域内评价值小的分区里减少观测孔。根据这个原则提出儿套方案，并计算各方案的估计误差方差值，经过精度比较和费用分析，得出其中最佳方案。 经过优化凋整，本文提出两套方案。原观测网估计的水位流场与原流场发生了很大变化，而优化方案估计的水位流场更符合实际，这说明优化方案更符合实际。 根据故进克立格法计算结果分析可知，原观测网平均估计误差标准差为3.9820，平均水位估计偏差为1.32m。但是一些观测孔水位估计偏差较大，最人达到10.72m，这是因为在一些水位变动较火地区布置观测孔太少缘故。方案1比原观测网少6个观测孔，可节省费用48万元，但观测精度却降低了15.8％，达不到精度的要求：方案2比原观测网少2个观测孔，虽费用只减少8万元，但观测精度只降低10.0％，平均水位估计偏差却比原观测网减少25.8％，而且观测范围比原观测网及方案1更人。因此综合考虑这些情况，本文优选方案2。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3本文研究的主要内容及方法

1.3.1研究主要的内容与拟解决关键性问题

1.3.2研究的技术路线与采用的方法

1.3.3本文主要创新点

1.4本章小结

第2章 地下水观测网及其优化设计的基本概念

2.1地下水观测网的定义

2.2地下水观测网分类

2.3地下水观测网优化设计的定义

2.4地下水观测网优化设计的目标

2.4.1地下水观测网的目标

2.4.2地下水观测网优化设计的目标函数

2.5本章小结

第3章 地下水观测网优化设计基本原理

3.1地质统计学

3.1.1地质统计学基础

3.1.2克立格法

3.2加权线性规划法在球状模型拟合中的应用

3.3本章小结

第4章 桂林市区自然环境概况

4.1自然地理

4.1.1地理地貌

4.1.2气候

4.1.3水文

4.2地层构造

4.2.1地层

4.2.2地质构造

4.3桂林市区岩溶地质条件

4.3.1岩溶发育强度及分区

4.3.2地下岩溶发育特征

4.4桂林市区岩溶水文地质条件

4.4.1地下水类型及含水岩组划分

4.4.2桂林市区岩溶地下水系统特征

4.4.3岩溶地下水的富水性

4.4.4岩溶地下水的补径排特征

4.5岩溶地下水防护条件

4.6本章小结

第5章 桂林市区岩溶地下水动态特征及利用条件

5.1.岩溶地下水位动态特征

5.1.1岩溶地下水位动态类型的划分

5.1.2岩溶地下水动态研究

5.1.3岩溶地下水三维趋势面研究

5.1.4降雨、漓江水位与岩溶地下水位动态关系

5.1.5地面岩溶塌陷与岩溶地下水位关系研究

5.2桂林市区岩溶地下水的开采利用及引起的环境地质问题

5.2.1岩溶地下水开采利用条件

5.2.2开采岩溶地下水引起的环境地质问题

5.3本章小结

第6章 桂林市区岩溶地下水水位观测网优化设计

6.1桂林市区岩溶地下水水位观测网分布特征及存在问题

6.1.1桂林市区岩溶地下水水位观测网分布特征

6.1.2桂林市区岩溶地下水水位观测网存在的主要问题

6.2桂林市区岩溶地下水水位观测网优化研究

6.2.1研究对象与目标

6.2.2地下水观测网点布设原则

6.2.3桂林市区岩溶地下水位观测网优化设计研究

6.3本章小结

第7章 结论

致谢

参考文献

附表

个人简历