黑河下游地下水波动带地下水时空动态GIS辅助模拟研究

摘要

水资源是干旱区经济社会发展的限制资源，干旱区竞争性的水资源使用己经诱发了各种冲突，严重影响到区域的稳定、安全与发展。同时，非理性的人类活动过多地占用了水资源，使得干旱区原本脆弱的生态环境日趋恶化。为了对干旱区有限的水资源进行合理配置，维护生态系统的良性发展，首先必须准确的了解水资源的分布和变化。 本文选取黑河下游为研究区，属于典型的内流河尾闾区，降水极少，非地带行植被完全依赖地下水而生存，而地下水主要依靠黑河来水补给。过去几十年来，由于黑河中上游地区人口增长、工农业发展，用水量增加，使研究区内湖泊干涸、植被大面积死亡。本文在地质和水文地质勘察及大量水位观测数据的基础上，选取1990年～1999年10年的观测数据，以月为时间步长，结合GIS技术和FEFLOW地下水运动模拟软件，对研究区地下水位进行了数值模拟，并做出了短期预测，在此基础上，利用野外植被一地下水关系调查资料，模拟水分胁迫下的植被生长状况。初步得到以下研究结果： 1．在GIS软件的辅助下，依据钻孔资料，建立了研究区空间三维含水层系统和水文地质模型，在此基础上，建立了三维地下水流数学模型，运用FEFLOW有限单元地下水模拟软件，完成了地下水流数值模型的校正、模拟及预测工作。 2．研究区地下水的主要补给来源是河流入渗，主要排泄途径是潜水蒸发。整体上看，研究区地下水补给排泄处于一种负均衡状态。 3．1990年以来，研究区地下水位整体有下降的趋势，但变化量较小，地下水位的年际变化主要受到中上游来水量的影响，研究区本身的工农业耗水量较小，对地下水位影响不大。 4．研究区地下水年内变化较明显，最大一年内变化量可达4m。这是由于中游来水量在一年四季并不是平均分配的。 5．研究区植被的生长主要受到地下水的胁迫，利用野外调查的资料建立研究区典型植被的盖度与地下水位埋深的数学关系，由模拟出的地下水位得到研究区典型植被的潜在分布状况。 研究结果表明，虽然进几年由于政策原因，黑河向下游放水量有所增加，但地下水仍处于负均衡状态，虽然目前下降趋势较小，但长此以往，地下水位仍会逐渐降低。因此，为了保证下游的地下水位稳定，黑河向下游的放水量仍需增加。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究意义

1.2地下水模拟研究进展

1.2.1早期地下水研究

1.2.2地下水数值模拟

1.2.3地下水模拟软件的发展及现状

1.2.4 FEFLOW介绍

1.3水分与生态相互作用的机制研究

1.3.1生态水文学和干旱区生态水文学

1.3.2干旱区的水文循环过程

1.3.3水分对生态的驱动作用

1.4小结

参考文献

第2章研究区自然地理条件和社会经济发展现状

2.1自然环境特征

2.1.1地理位置

2.1.2气候条件

2.1.3地质与地貌

2.1.4水资源

2.1.5植被

2.1.6土壤

2.2社会经济概况

2.3研究区主要环境问题

2.3.1河道断流、湖泊干涸、地下水位下降、水质恶化

2.3.2绿洲生态系统遭到破坏

2.3.3草地生态系统退化

2.3.4土地沙漠化和沙尘暴危害加剧

2.3.5水环境及其变化

2.4小结

参考文献

第3章地下水流数值模拟

3.1研究区水文地质条件

3.2研究区地下水流系统概况

3.3研究区离散剖分和空间模型的构建

3.4参数确定

3.4.1初始条件及边界条件的确定

3.4.2地下水水流介质

3.4.3研究区地下水补给排泄

3.4.4时间步长设定

3.5参照数据设置及模型校验

3.6模拟结果及误差分析

3.7地下水埋深变化分析

3.7.1研究区地下水位年际变化

3.7.2地下水位年内变化

3.8小结

参考文献

第4章典型植被在地下水胁迫下的空间分布研究

4.1研究区地下水位与植被分布的关系

4.2研究区典型植被的空间分布状况

4.3小结

参考文献

第5章结论与讨论

5.1主要结论

5.2存在问题与展望

在读期间发表的论文:

致谢