泾惠渠地下水动态及预测的研究

发布时间：2020-05-12 01:51

【摘要】：泾惠渠灌区是一个自泾河自流引水、灌排结合、渠井双灌，以农业灌溉为主的大型水利工程，灌区在1932年6月建成并通水。伴随着社会经济等的发展，人们对水资源数量和质量上的要求不断升高，但是地下水开采的过度问题却成了导致了关于地下水的诸多环境问题的主要问题。因而，对地下水动态的研究显得尤为重要，因此必需将其提升到国民发展和生态环境的安全问题高度。根据本次研究，收集了国内外关于地下水数值模拟方面的的诸多资料，在对前人研究方法上进行总结并对自己小论文的扩展的基础上，最终将泾惠渠作为主要研究区域。首先对研究区域的水文地质条件、社会经济发展、地下水动态实测资料、源汇项资料以及边界条件、灌区水质等条件分析进行了搜集并分析，进而阐明研究区域的地下水动态类型、补排关系及影响因素。紧接着建立水文地质概念模型。建立概念模型时，首先必须要对研究区域的水文地质条件和边界条件等资料进行概化，利用Arcgis9.3软件绘制研究区控制范围图的矢量图，从而才能导入到地下水数值模拟软件Visual MODFLOW中，通过已有资料建立地下水三维数值模型，再通过模型的迭代计算出适合该研究区域的水文地质参数，最后，再通过模型的迭代计算出适合该研究区的水文地质参数，最后根据当地实际环境，假定出两种合理方案并进行模拟，并选出合理方案以此来建立合理评价和量化地下水资源及可持续利用的方法、调控方式和指标体系，为流域水资源优化配置和综合利用提供决策支持。假定两种不同的情景方案，对2014年的地下水位进行预测。本次研究的主要内容以及结果大致分为以下几方面：（1）首先对灌区地下动态类型进行了划分。天然条件下，研究区地下水总体可归为降雨入渗补给—径流排泄型，但由于近些年人类活动的影响较大，地下水动态与人类活动反映出较大的联系，综上所述，灌区内地下水动态变化可以划分为三种类型：灌溉降雨补给—开采排泄型、灌溉降雨补给—径流排泄型和灌溉降雨补给—蒸发径流排泄型。这三种地下水动态类型相互转化，其转化条件既和降水等自然要素相连带，还和灌溉、开采等人为因素有关，但总体上来说，在降雨入渗的基础上，灌溉与开采是决定地下水动态的主要因素。（2）对研究区的地下水动态特征进行了分析。为了较全面分析泾惠渠灌区地下水的变化规律，首先要对地下水动态类型进行分析，灌区可以分为两个阶段，一个是灌区建设前，一个是灌区建立后。这样的依据主要是考虑到人工补给在灌区的重要性。其次收集研究区数据，利用ArcGIS地统计学技术对灌区地下水1984、2002及2009年三年埋深数据、高程数据和水质资料进行分析，QQ图中，1984年数据中有个别刷光值，之后有必要对其进行检验，拟合程度最好的是2009年，Voronoi图中1984年与2009年较2002年白色区域都多，其中在三原县的东北方向上，均出现了离群值，据分析调查知离群井点数据均属于埋深较浅的数据，与当地灌溉有关，其余离群值经调查亦不属于故不属于剔除范畴。对1984、2002,2008及2009年水位分析，可以得到泾阳县大部分区域地下水埋深较深，而富平县及临潼区埋深较浅。水位逐年在下降，泾阳县、三原县清浴河附近变化最明显，而且地面出现沉降现象，地下水漏斗逐渐扩大，潜水埋深较浅的部位在急剧缩小，但2002年深色区域反而较1984年多，灌区水位的总体趋势在下降。（3）对灌区地下水动态进行预测。用过以上程序对泾惠渠灌区资料进行了整理，随后利用Visual MODFLOW软件建立与水文地质概念模型相对应的地下水数学模型，利用较为完整的2008年和2009年地下水位作为初始水位建模，并进行模型识别与检验。结果显示实测和模型模拟的地下水位的总趋势基本相同，但是对于富平县、高陵县与三原县交汇处这些地区模型的模拟结果和实测值的误差比较大，尤其是靠近309、305和208这几口观测井的附近区域变化很大，富平县208号井附近由于资料相对较少，因而对总体趋势的影响就相对交大，故其误差就很大。灌区地下水模拟模型模拟的地下水位与实测水位的趋势基本相同，地下水流场和实测流畅基本相似，模拟值和实测值的相关系数达0.69以上，表明模型模拟精度较好，可以用于未来模拟。这就最终表现为模型模拟的地下水流场和实测地下水流场在图形上基本相似。（4）提出不同方案方式，模拟不同情景下研究区域地下水位变化趋势及动态预测。针对确定的模型并结合当地实际资料，假设两种不同汇源项调控方案，将给定的地下水汇源项水量加入经过验证的数值模型中，对2014年预测地下水位的变化趋势，并提出地下水合理开采模式。结果显示，在这两种不同的假定条件下，研究区域的地下水流场总体上没有发生变化，但方案一预测出的水位比方案二高，方案二水位明显较2009年下降。总体而言，两种方案地下水的变化趋势还是基本一致的，只是方案一的地下水埋深较浅，故不管哪种方案，地下水的总体趋势是一直降低的，，方案二较方案一下降的幅度稍大，但总体幅度不是很大，灌区地下水位的下降得到了有效地控制。
【图文】：

泾惠渠灌区

泾惠渠灌区是一个从泾河自流引水的大(II)型灌区，是一个自泾河自流引水、、渠井双灌，以农业灌溉为主的大型水利工程，是由我国近代水利大师李仪祉修建，于 1932 年通水。它的前身为我国古代三大水利工程之一的郑国渠，于6 月建成通水的灌区。泾惠渠灌区位于陕西关中平原中部，东经 108°34′34″~109°21′35″ ， 25′20″~34°41′40″，灌区东西长约 70km，南北宽约 20km，总面积为 1180km2。自西北向东南倾斜，海拔高程为 350~450m，坡降一般为 3.33%~1.66%，其平致 2.5%左右，地面及地下径流排泄条件较为良好，地下水潜水平均埋深约为 15埋深 40.5m，最小埋深 5.0m，第四季河流冲击成的黄土状亚粘土灌区广为分布然容重约为 1.4~1.6kg/m3，空隙率约为 40%~50%，土壤物理性状良好，是典平原灌区，区内各河均属于黄河流域渭河水系，主要有泾河、清峪河、浊峪河，分别于灌区中下游汇入渭河。（周晓光 2009）（见图 2-1）设施灌溉面积 145有效灌溉面积 131.9 万亩，灌溉着西安、咸阳、渭南三市的泾阳、三原、高陵阎良、富平六个县（区），48 个乡镇，597 个行政村的耕地，灌区总人口 120 万锋刚 2012）

分布图,泾惠渠灌区,井孔,分布图

分别为 1、6、11、16、21、26 日，并记录所观测的动态资料，地下水井位观测孔分布覆盖整个区域，见图4-1。图 4-1 泾惠渠灌区井孔分布图Fig. 4-1 Hole distribution were computed.in canal irrigation district21
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S273.4

【参考文献】