基于GMS的地下水开采优化方案研究——以苏锡常地区地下水开采为例

摘要

地下水是水资源的重要组成部分，是生命赖以生存的宝贵资源之一，它也是复杂的生态环境系统中的一个敏感组成因子，其变化往往会影响生态环境系统的天然平衡状态。地下水的过量开采会引发一系列的地质环境问题，对人们的生活造成不同程度的影响。如何进行地下水资源合理开发利用的科学管理，直接关系到人与自然和谐发展的问题。 地下水资源合理开发利用科学管理主要有行政、经济与技术措施。行政措施是通过制定有关的系列法律法规与管理条列限制地下水开采；经济措施是通过征收与加收水资源费控制地下水开采与不合理利用；技术措施是通过区域地下水资源调查与评价，制定地下水优化开采方案实现地下水资源的优化开采。本论文就是技术措施的角度研究地下水资源的优化开采方案，通过研究区域地下水流的模拟，比较分析各个地下水开采方案，以保护地质环境为出发点拟定研究区域地下水优化开采方案。 本文基于GIS技术提出对地下水开采方案进行优化的步骤和方法，主要内容包括了地下水开采优化模型与地下水开采优化方案的研究。首先采用GMS构建了研究区域多层地下水水流的模拟模型，包括水文地质层的三维概念模型与数值模拟的数学模型，奠定研究区域地下水开采方案优化分析的基础。首先利用GMS软件中的SOLID模块建立了研究区的水文地质层三维立体模型，从而为方便准确全面地概化研究区水文地质条件提供良好的平台；确立水文地质概念模型后，建立了研究区的数学模型并通过校正法对模型进行了识别，而后选取了若干验证时段的水位实测数据对模型进行了验证，从而验证所建立的水文地质概念模型和数学模型合理性。 之后，通过验证后的地下水流模拟模型演算拟定的地下水开采方案，从而对不同开采方案下地下水流场的变化趋势进行预测。根据模型演算出的水位变化情况和流场的变化趋势，对各个地下水开采方案的科学合理性进行了分析评价并得出研究区域地下水开采的优化方案，从而为研究区地下水的合理开发利用提供参考。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1选题背景与意义

1.1.1地下水过量开采可能引起的环境地质问题

1.1.2研究区地下水开采利用现状与存在的环境地质问题

1.1.3研究区地下水资源管理现状

1.1.4优化地下水开采方案的必要性

1.2地下水开采优化方案研究现状

1.2.1地下水优化开采管理模型研究现状

1.2.2基于GIS的地下水管理模型研究现状

1.2.3存在的问题

1.3论文研究的主要内容

1.4论文研究的技术路线

1.4.1研究的基本过程

1.4.2研究的技术路线

1.5本章小结

第二章水文地质概念模型

2.1基于GMS的地层三维立体模型

2.1.1研究区第四纪含水层空间分布特征

2.1.2地层三维立体模型

2.2水文地质概念模型

2.2.1模拟层确立

2.2.2边界条件概化

2.2.3水文地质参数分区

2.3本章小结

第三章地下水流数值模拟的数学模型

3.1微分方程

3.2数学模型的数值解法

3.2.1有限差分法

3.2.2有限单元法

3.3有限差分法的空间离散

3.4 GMS软件中差分方程求解流程

3.5模型识别和基于GMS的处理

3.5.1模型识别时段与初始流场的确定

3.5.2源汇项处理

3.5.3识别结果及其分析

3.6模型验证

3.7本章小结

第四章地下水优化开采方案研究

4.1地下水开采方案的拟定

4.1.1开采方案的拟定背景

4.1.2拟定的开采方案

4.2各开采方案的模型运行结果分析

4.2.1开采方案一的模型运行结果

4.2.2开采方案二的模型运行结果

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要科研工作