南水北调中线干渠内排段地表水与地下水耦合模拟研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文’南水北调中线干渠内排段地表水与地下水耦合模拟研究学号：2005120009研究生：李文文专业：水文学及水资源研究方向：水资源可持续利用指导教师：刘明柱副教授2015年05月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除丫文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文

2、中作了明确的说明并表示了谢意。签日期：脈关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。幵•保密（_一年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：：4过m导师签名:^日期：曼分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文南水北调中线干渠内排段地表水与地下水耦合模拟研究学号：2005120009研究生：李文文专业：水文学及水资源研究方向：水资源可

3、持续利用指导教师：刘明柱副教授2015年05月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeResearchonCouplingSimulationofSurfaceandGroundwaterinInnerRowSectionoftheMiddleSouth-to-NorthWaterDiversionProjectMasterCandidate:LiWenwenMajor:HydrologyandWater

4、ResourcesStudyOrientation:SustainableUtilizationofWaterResourcesDissertationSupervisor:AssociateProf.LiuMingzhuChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要南水北调中线工程是为解决水资源分布不均，实现水资源合理配置而兴建的一项大型跨流域调水工程。确保调水水质安全是使南水北调工程实现供水效益的前提，是评价其成败的关键依据。在工程设计及建设过程中，为减轻地下水

5、扬压力对干渠的不良影响，采用单向逆止式的排水系统，致使地下水和干渠水存在紧密的水力联系，导致内排段沿线受污染的地下水将直接对工程的水质安全造成威胁，内排段长达400余公里。因此，开展内排段地表水与地下水的耦合模拟研究，对确保总干渠水质安全具有重要意义。本文以河北保定西部山区内排段为研究对象，基于Excel建立地表水与地下水的耦合模型，实现了地下水与总干渠之间通过逆止阀的水量交换与溶质运移的定量分析。本论文将总干渠与地下水分别作为一个完整的系统进行研究，根据总干渠的水动力条件以及污染物质的输运特征，

6、建立了一维圣维南水流模型及一维对流-扩散水质模型，调查分析区域内水文地质条件，建立了一维稳定地下水流模型及一维溶质运移模型。根据逆止阀安装工况，以水位差为变量求解地表水与地下水的耦合模型，采用ExtensibleMarkupLanguage、VisualBasicApplication语言开发了通用的数值模拟模型，经验证模型的求解精度满足模拟要求。通过研究区内总干渠两侧地下水环境的调查分析，以小王京村的典型污染物为研究对象，结合区域地质条件，利用开发的地表水与地下水的耦合模拟模型，模拟预测在不同工

7、况条件下地下水水质变化对干渠水的水质影响，模拟结果显示：（1）按总干渠33Q=150m/s流量模拟，地下水通过逆止阀补给干渠的水量为663m/d，对干渠水动力条件影响很小；（2）干渠处地下水中硝酸根离子浓度最高为479mg/L时，通过逆止阀补给干渠后，对干渠水中硝酸根离子浓度贡献值为0.47mg/L；（3）通过突发污染事故模拟，污染物运移到放水河渡槽的时间为3960s。关键字：南水北调中线，Excel，耦合模型，溶质运移，逆止阀1AbstractThemiddlerouteofSouth-to-N

8、orthWaterDiversionisamassivecross-basinwatertransferengineeringproject,whichforthepurposeofsolvingunevendistributionandenforcingreasonableconfigurationofwaterresourcesinourcountry.Ensuringthewaterqualitysafetyduringdiversionisthepremisethatpro