基于数值模拟的天津市地下水资源均衡分析及压采方案制定
发布时间：2021-07-08 10:58
【目的】在深层地下水超采严重地区,分层组进行深层地下水资源均衡分析,合理开发利用地下水资源。【方法】以天津市平原区为研究区,将含水层结构概化成Ⅰ～Ⅴ共5个含水层组,分层组概化边界条件、进行水文地质参数分区,整理源汇项、蒸发量、各含水层组分乡镇开采量和观测孔水位数据,在Visual Modflow平台建立了地下水流数值模型。通过对开采量进行调参、反演,完成模型识别与验证。据此进行深层各层组地下水均衡分析,计算地下水蓄变量,制定了分层组压采方案。【结果】末刻第Ⅱ～Ⅴ含水层组的模拟流场和观测流场分布一致,观测孔模拟水头和实测水头相关系数分别为0.961、0.968、0.951、0.960,典型观测孔动态水位变化过程拟合较好。2013—2015年,深层各层组地下水蓄变量分别为-12 499.3×104、-12 055.7×104、-9 257.81×104m3,处于超采状态。压采方案下,各含水层组压采量分别为15 862.98×104、4 961.24×104、1...
【文章来源】：灌溉排水学报. 2019,38(08)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区概况1g/L，局部为层组在中部平水层组矿化度含水层组地下海东南部、大淡水区
表2中，降水入渗补给系数、井灌回归补给系数、渠灌田间入渗补给系数的取值均受包气带岩性、地下潜水位埋深等因素的影响[13]。除蓟县、武清部分地区为粉土外，其余均为粉质黏土层。北部山前平原潜水埋深达5~10m，南部平原埋深多年间保持在2~3m。由于各区县下属乡镇的取值有所差异，故以取值范围的形式给出。2）深层地下水开采量本文整理了各行政乡镇深层地下水（第Ⅱ~Ⅴ含水层）的开采量，将其以单元格概化井的形式输入模型中。具体方法是针对各含水层组，在各乡镇包含的单元格中添加概化井，在well模块中输入每个概化井的抽水数据（开采量）。各区县深层地下水分层组开采量见表3。表32013—2015年各区县深层地下水分层组开采量104m3区县蓟县宝坻宁河武清静海东丽西青津南北辰塘沽汉沽大港合计注数据来源于2013—2015年《天津市水资源公报》、2013—2015年《天津市地下水年报》。2013年第Ⅱ组7042.06452.61038.13039.6213.6479.20.0109.0131.371.9582.90.019160.1第Ⅲ组0.01868.61755.11903.02889.7239.8191.0331.7304.8238.0745.595.510562.6第Ⅳ组0.00.0634.2355.8821.2257.336.2351.5333.5106.5353.9571.83822.0第Ⅴ组856.60.0564.019.720.492.0466.4323.4147.8451.8555.31134.24631.62014年第Ⅱ组6872.56221.01140.33155.7167.3466.70.0108.9108.698.7699.90.019039.5第Ⅲ组0.02378.91980.91833.22826.6199.1191.5303.2267.3168.5449.488.310686.8第Ⅳ组0.00.0555.7339.0787.9243.538.7333.1283
2.3.2反演开采量在津南、东丽和塘沽交界部分地区调参后的第Ⅳ、Ⅴ含水层组侧向径流量和垂向越流量均为合理量值时，水位线拟合效果不理想，且附近长观井模拟水位与观测水位的变化趋势明显相悖。此时，需要反演该区域的地下水开采量。本研究以乡镇为单位，适当放大开采量，分析模拟水位和实测水位的拟合情况、观测井的观测水位与模拟水位变化趋势，并进行局部水量均衡分析。直至合理，证明反演开采量合理、可靠。3结果与分析3.1地下水流场拟合第Ⅱ~Ⅴ含水层的地下水流场拟合结果见图3。从图3可以看出，各含水层组拟合流场与观测流场的水位线分布基本一致。第Ⅱ含水层组以-40m水位线（大沽高程）为漏斗边缘，形成了汉沽大田镇、塘沽北塘镇，以及静海子牙镇、王口镇为中心的2个漏斗区，面积分别为1135、1015km2，漏斗中心水位分别达到-75m和-68m。第Ⅲ含水层组地下水由宝坻断裂处向中部平原以津南八里台镇、西青中北镇、东丽幺六桥乡为中心的3个漏斗处汇流，漏斗中心水位分别为-80、-90、-90m。第Ⅳ含水层组的漏斗中心出现在津南区和西青区，中心水位分别为-90m和-80m，有形成联合漏斗的趋势。第Ⅴ含水层组形成的漏斗分别位于西青以及津南、塘沽一带，中心水位均达到-100m，因观测孔较少，部分地区插值获得的流场可能与实际有差距，但总体拟合较好。（a）第Ⅱ含水组流场拟合（b）第Ⅲ含水组流场拟合（c）第Ⅳ含水组流场拟合（d）第Ⅴ含水组流场拟合图3第Ⅱ~Ⅴ组观测与计算水头拟合结果3.2观测孔模拟值与观测值拟合程度末刻（2015年12月31日），第Ⅱ~Ⅴ含水层所有观测孔的观测值与模拟值拟合情况见表4，拟合效果较好，相关系数均超过0.95。117
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉降中心减采对北京平原地下水利用的影响分析[J]. 秦欢欢,郑春苗,孙占学,高柏. 灌溉排水学报. 2019(03)
[2]美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亚琼,刘静,廖丽莎. 灌溉排水学报. 2019(01)
[3]苏北沿海三市三维地下水流数值模拟[J]. 陈雄,张岩,王艺伟,叶淑君,吴吉春,于军,龚绪龙. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
[4]河套灌区井渠结合地下水数值模拟及均衡分析[J]. 杨洋,朱焱,伍靖伟,余乐时,杨金忠. 排灌机械工程学报. 2018(08)
[5]北京平原地下水流的数值模拟情景分析[J]. 秦欢欢. 科学技术与工程. 2018(16)
[6]地下水数值模拟研究与应用进展[J]. 李凡,李家科,马越,李怀恩,姬国强,袁萌. 水资源与水工程学报. 2018(01)
[7]洱海近岸菜地浅层地下水动态变化特征及影响因素[J]. 杨艳鲜,张丹,雷宝坤,刘宏斌,翟丽梅,毛妍婷,冯光恒,陈安强. 灌溉排水学报. 2017(12)
博士论文
[1]华北平原大型区域地下水流数值模型的构建与应用[D]. 李玲.中国地质大学（北京） 2013
[2]华北平原地下水系统变化规律研究[D]. 曹国亮.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]民勤盆地地下水压采方案及监测井网优化研究[D]. 甘雨.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3271434
【文章来源】：灌溉排水学报. 2019,38(08)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区概况1g/L，局部为层组在中部平水层组矿化度含水层组地下海东南部、大淡水区
表2中，降水入渗补给系数、井灌回归补给系数、渠灌田间入渗补给系数的取值均受包气带岩性、地下潜水位埋深等因素的影响[13]。除蓟县、武清部分地区为粉土外，其余均为粉质黏土层。北部山前平原潜水埋深达5~10m，南部平原埋深多年间保持在2~3m。由于各区县下属乡镇的取值有所差异，故以取值范围的形式给出。2）深层地下水开采量本文整理了各行政乡镇深层地下水（第Ⅱ~Ⅴ含水层）的开采量，将其以单元格概化井的形式输入模型中。具体方法是针对各含水层组，在各乡镇包含的单元格中添加概化井，在well模块中输入每个概化井的抽水数据（开采量）。各区县深层地下水分层组开采量见表3。表32013—2015年各区县深层地下水分层组开采量104m3区县蓟县宝坻宁河武清静海东丽西青津南北辰塘沽汉沽大港合计注数据来源于2013—2015年《天津市水资源公报》、2013—2015年《天津市地下水年报》。2013年第Ⅱ组7042.06452.61038.13039.6213.6479.20.0109.0131.371.9582.90.019160.1第Ⅲ组0.01868.61755.11903.02889.7239.8191.0331.7304.8238.0745.595.510562.6第Ⅳ组0.00.0634.2355.8821.2257.336.2351.5333.5106.5353.9571.83822.0第Ⅴ组856.60.0564.019.720.492.0466.4323.4147.8451.8555.31134.24631.62014年第Ⅱ组6872.56221.01140.33155.7167.3466.70.0108.9108.698.7699.90.019039.5第Ⅲ组0.02378.91980.91833.22826.6199.1191.5303.2267.3168.5449.488.310686.8第Ⅳ组0.00.0555.7339.0787.9243.538.7333.1283
2.3.2反演开采量在津南、东丽和塘沽交界部分地区调参后的第Ⅳ、Ⅴ含水层组侧向径流量和垂向越流量均为合理量值时，水位线拟合效果不理想，且附近长观井模拟水位与观测水位的变化趋势明显相悖。此时，需要反演该区域的地下水开采量。本研究以乡镇为单位，适当放大开采量，分析模拟水位和实测水位的拟合情况、观测井的观测水位与模拟水位变化趋势，并进行局部水量均衡分析。直至合理，证明反演开采量合理、可靠。3结果与分析3.1地下水流场拟合第Ⅱ~Ⅴ含水层的地下水流场拟合结果见图3。从图3可以看出，各含水层组拟合流场与观测流场的水位线分布基本一致。第Ⅱ含水层组以-40m水位线（大沽高程）为漏斗边缘，形成了汉沽大田镇、塘沽北塘镇，以及静海子牙镇、王口镇为中心的2个漏斗区，面积分别为1135、1015km2，漏斗中心水位分别达到-75m和-68m。第Ⅲ含水层组地下水由宝坻断裂处向中部平原以津南八里台镇、西青中北镇、东丽幺六桥乡为中心的3个漏斗处汇流，漏斗中心水位分别为-80、-90、-90m。第Ⅳ含水层组的漏斗中心出现在津南区和西青区，中心水位分别为-90m和-80m，有形成联合漏斗的趋势。第Ⅴ含水层组形成的漏斗分别位于西青以及津南、塘沽一带，中心水位均达到-100m，因观测孔较少，部分地区插值获得的流场可能与实际有差距，但总体拟合较好。（a）第Ⅱ含水组流场拟合（b）第Ⅲ含水组流场拟合（c）第Ⅳ含水组流场拟合（d）第Ⅴ含水组流场拟合图3第Ⅱ~Ⅴ组观测与计算水头拟合结果3.2观测孔模拟值与观测值拟合程度末刻（2015年12月31日），第Ⅱ~Ⅴ含水层所有观测孔的观测值与模拟值拟合情况见表4，拟合效果较好，相关系数均超过0.95。117
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉降中心减采对北京平原地下水利用的影响分析[J]. 秦欢欢,郑春苗,孙占学,高柏. 灌溉排水学报. 2019(03)
[2]美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亚琼,刘静,廖丽莎. 灌溉排水学报. 2019(01)
[3]苏北沿海三市三维地下水流数值模拟[J]. 陈雄,张岩,王艺伟,叶淑君,吴吉春,于军,龚绪龙. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
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[5]北京平原地下水流的数值模拟情景分析[J]. 秦欢欢. 科学技术与工程. 2018(16)
[6]地下水数值模拟研究与应用进展[J]. 李凡,李家科,马越,李怀恩,姬国强,袁萌. 水资源与水工程学报. 2018(01)
[7]洱海近岸菜地浅层地下水动态变化特征及影响因素[J]. 杨艳鲜,张丹,雷宝坤,刘宏斌,翟丽梅,毛妍婷,冯光恒,陈安强. 灌溉排水学报. 2017(12)
博士论文
[1]华北平原大型区域地下水流数值模型的构建与应用[D]. 李玲.中国地质大学（北京） 2013
[2]华北平原地下水系统变化规律研究[D]. 曹国亮.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]民勤盆地地下水压采方案及监测井网优化研究[D]. 甘雨.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3271434
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