陕西黑河流域地表水与地下水耦合模拟研究

摘要

水是人类赖以生存的资源，长期以来，由于人类的不合理利用，使得水资源短缺日益严重。西北地区地貌复杂，地形起伏大，且气候干燥，植被覆盖度低，地表水与地下水的交互作用强烈。在全球变暖的趋势下研究西北地区，尤其是干旱半干旱地区地表水与地下水循环过程，对于西北地区的水资源统一规划管理具有重要的意义。周至县境内黑河流域是西安市的供水水源地，本文选黑河流域作为研究靶区，利用SWAT模型，在ARCGIS平台技术支持下，对黑河下游进行径流模拟，模型验证期月径流的相关系数R2为0.89，模型效率系数ENS为0.85。然后根据SWAT分布式模型的特点，以其最小计算单元（水文响应单元）和MODFLOW模型的最小计算元（有限差分网格）作为基本交换单元，将SWAT模型与MODFLOW模型进行耦合，将SWAT模型的高精度模拟数据作为MODFLOW模型的输入数据，并且利用2005-2013年的实测径流数据与地下水观测数据进行率定与验证，结果表明耦合模型能够较好的模拟出黑河流域的地下水资源和地表水与地下水的交互作用。为黑河流域的水资源统一规划、管理提供重要的参考意义。

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第一章 绪论

1.1研究目的与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

第二章 研究区环境概况

2.1研究区范围

2.2流域水系特征

2.3地貌特征及岩性组成

2.4区域水文地质条件

2.5气候气象条件

2.6降水特征

2.7植被覆盖

2.8土地资源概况

第三章 黑河流域地表水模型

3.1 SWAT 模型简介

3.2 SWAT模型的结构

3.3水量平衡方程

3.4地表产流模拟

3.5蒸发模拟

3.6壤中流模拟

3.7基流模拟

第四章 SWAT模型的建立

4.1数据准备

4.2 SWAT模型的模拟过程

4.3 SWAT模型的运行

4.4SWAT模型参数敏感性分析

4.5模型的校准与参数率定

第五章 地下水模型的建立

5.1 Visual-MODFLOW 功能

5.2 Visual-MODFLOW 结构

5.3 模型的理论基础

5.4 MODFLOW 主要程序功能介绍

5.5各类外应力子程序包

5.6耦合方法

第六章 地下水流数值模型

6.1模拟区范围

6.2数学模型

6.3 几何模型

6.4边界条件的确定

6.5 源汇项的确定

6.6初始流场

6.7 模型的求解方法

6.8模型的校正与验证

结论与建议

结论

问题与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢