Feflow在地下水流模拟方面的应用

摘要

榆太祁超采区面积为804km2。近年来由于地下水的超采，使得地下水位持续下降。导致地面沉降、水质恶化、泉水断流、水源地产水量衰减、机井吊泵报废等一系列环境地质问题。因此如何行之有效的优化榆太祁超采区用水结构势在必行。本文在研究区地质及水文地质基础资料的基础上，利用GIS数据处理技术与FEFLOW地下水数值模拟专业软件相结合，采用二维非稳定流数学模型对该地下水系统进行了数值模拟，对榆太祁超采区地下水动态进行了评价，为今后超采区地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析方法，为区域水资源的优化配置提供基本依据。取得的主要成果有:
　　(1)系统分析了地下水数值模拟的国内外研究现状、主要的数值方法及国内外主要应用的模拟软件，详细了解了Feflow软件系统的计算原理和应用。
　　(2)在分析太谷均衡实验站1954-2007年共54年降水量特征的基础上，用灰色模型对2010-2020年的降水量进行了预测。对井灌区农业开采量与降水量关系进行了研究，选取2006年为基准年，用其他年份的开采量和降水量分别与2006年的相比，将比值利用spss17.0进行线性回归分析，根据回归方程式即可计算相应的农业灌溉开采量。
　　(3)在调查和分析相关资料的基础上，概括总结研究区的自然地理、地质和水文地质条件。根据地质剖面和钻孔资料，建立了榆太祁超采区二维水文地质概念模型和数学模型。并利用FEFLOW地下水有限元数值模拟软件建立了相应的数值模型，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。
　　(4)在现状开采条件、提高用水利用率条件和提高用水利用率前提下，用节余地表水置换地下水条件三种预案下，分别预报近期和远期地下水动态过程及地下水开采状况。利用地下水动态预报结果表明:到2020年，现状开采条件下地下水水位呈持续下降状态。
　　提高用水利用率前提下，用节余地表水置换地下水是针对研究区超采现象严重，为缓解榆太祁超采区用水矛盾，提出的能够容易实施的可开采建议。

目录

摘要

第一章 总论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外地下水数值模拟研究现状

1．4 研究内容

1．5 技术路线

1．6 资料收集及完成工作量情况

1．7 水平年

第二章 研究区概况

2．1 地理位置

2．2 地形地貌

2．3 地质构造及水文地质条件

2．4 河流水系

2．5 水文气象

2．6 地下水补给、径流和排泄条件

2．7 榆太祁超采区现状

第三章 FEFLOW简介

3．1 FEFLOW的应用领域

3．2 FEFLOW的特点和功能

3．2．1 FEFLOW的输入特点和功能

3．2．2 FEFLOW模型求解特点和功能

3．2．3 FEFLOW输出特点和功能

第四章 地下水流数值模型

4．1 水文地质概念模型

4．2 水文地质数学模型

4．3 地下水流数值模拟模型

4．3．1 计算边界的处理

4．3．2 计算区分区

4．3．3 区域剖分

4．3．4 时间离散

4．3．5 水文地质参数确定

4．3．6 汇源项处理

4．3．7 定解条件的确定

4．4 模型识别、验证和水均衡分析

4．4．1 模型识别

4．4．2 模型验证

4．4．3 水均衡分析

4．5 模型预报

4．5．1 现状开采和灌溉条件下模型预报结果

4．5．2 提高用水利用率条件下模型预报结果

4．5．3 地表水置换地下水后的模型预报结果

4．5．4 不同预案预报结果分析

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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