科尔沁典型沙丘—草甸相间地区地下水位对降雨的响应及地下水流数值模拟研究

摘要

本文通过对科尔沁沙地典型沙丘—草甸相间地区天然降雨和地下水位数据的联合观测，研究了科尔沁沙地不同地貌类型下地下水位对不同降雨量级的响应关系和地下水位动态特征，并以此为降雨入渗补给系数的调参依据，结合地质钻孔、物探和前人的数据资料，利用GMS软件建立了地下水流三维数值模拟模型。取得的主要成果有：
　　1）受地下水位埋深、植被类型、土壤物理性质和地下水径流-补给条件影响，同一场次降雨过后研究区地下水位升幅的大小顺序为：草甸地、沙丘区林地、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘。
　　2）在沙丘区，降雨量的大小是降雨影响地下水位变动的主要因素，大雨量降雨事件发生后，地下水位会有一段时间的下降期，其下降期时长和水位升幅与降雨量的大小成负、正相关，但当流动沙丘在降雨强度达到40mm/h，半固定沙丘达到23.8mm/h时地下水位会发生突变。
　　3）前次降雨事件若为有效降雨，且相距天数足够短，降雨就会通过影响沙丘干沙层厚度和土壤含水量进而促进本次降雨对地下水的补给，且对本次降雨前后沙丘区地下水位变动的影响较草甸区更大；当沙丘地区地下水位埋深小于某一临界值时，降雨过程中，地下水位上升速率和水位变幅会变大。
　　4）草甸区地下水位对不同降雨强度的响应比沙丘区灵敏，且雨后地下水位的波动性更大；在一些较小级别的降雨过程中，草甸区地下水位在快速上升期的水位升幅会大于某些较大量级的降雨；耕地对干旱区草甸地地下水位的变化有明显影响。
　　5）依据地质钻孔和物探资料，建立了科尔沁沙地典型沙丘—草甸相间地区三维地质模型和数学模型。并利用地下水数值模拟软件GMS建立了相应的水流数值模型，通过对模型进行多次调参、运行、识别，结果表明模型基本达到了对水文地质体的仿真，为该地区水文地质参数的确定、地下水资源的优化和该区生态环境的保护提供了科学依据。
　　6）研究区模拟期内地下水系统的总补给量为321729.5m3，总排泄量为-304092.4m3，均衡差为17637.2m3。其中，降雨入渗为主要补给来源，占总补给量的76.7％；蒸发为主要排泄项，占总排泄量的67.9%，畜牧及生活用水占地下水系统总排泄量的10.8%。

目录

1绪论

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

2研究区概况与水文地质条件

2.1研究区概况

2.3 水文地质特征

3数据观测与收集

3.2地下水位的观测

3.4土壤采样方法

4研究区地下水位对降雨的响应研究

4.2沙丘区地下水位对降雨的响应

4.3沙丘区不同地貌类型地下水位变动对比分析

4.4草甸区地下水位对降雨的响应

4.5草甸区不同地貌类型地下水位变动对比分析

4.6沙丘、草甸地下水位变动对比分析

4.7小结

5.1三维地质结构模型

5.2水文地质概念模型

5.3数学模型

5.4模拟方法与网格剖分

5.5模型的识别与验证

5.6模拟期地下水系统水量均衡

6结论及建议

6.2建议

致谢

参考文献

作 者 简 介