内蒙古干旱地区地下水流模拟及管理模型研究.pdf

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1、2010年第6期黑龙江水利科技No．6．20l0(第38卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TodalNo．38)文章编号：1007—7596(2010)06—0127—02内蒙古干旱地区地下水流模拟及管理模型研究马飞华，万琦，杨艳(1．内蒙古通辽市水利勘察设计院，内蒙古通辽028000；2．鄂尔多斯市水利勘测设计院，内蒙古鄂尔多斯017000)●摘要：本次研究以地下水流模拟模型为背景，以展旦召水源地及树林召镇为重点研究区，在综合分析树林召镇发展规划的基础上，考虑水源地地下水资源系统的开发利用与社会、经

2、济和环境协调发展，使有限的地下水资源发挥最大效益，建立了以开采量、井出水能力、地下水位、需水量等约束条件的、以经济效益最大为目标函数的地下水资源系统管理模型，通过运用LINGO软件进行求解，确定了研究区地下水的最大可开采资源量，提出了最优开采方案，并将优化结果代入到已建立的数值模型中，预测了最大可开采资源条件下的地下水动态变化趋势。关键词：展旦召；树林召镇；水源地；地下水流模拟；地下水管理；模型中图分类号：P641．8文献标识码：A水的隔水层为微弱透水层，隔水毕竞是相对的，因此，本次模1技术路线拟采用三维模型，视隔水层为相对弱透水层，将模拟计算区1)确定区内含水层系统的组

3、成，阐明地下水的补给、径处理为非均质各向同性的三维非稳定的潜水一承压水孔隙流、排泄规律和地下水动态特征，建立研究区的水文地质概含水系统。念模型，概化研究区垂向边界和侧向边界。2)选用GMS软件建立地下水流数值模拟模型。3数学模型的识别及校正3)考虑地下水位、需水量等约束条件，建立以最大经济为保证模拟精度，本次模拟将研究区水文地质单元内的效益为目标函数的地下水管理模型，运用LINGO软件进行求潜水和承压水模拟计算区均剖分成150×150的矩形网格单解，确定管理区地下水水源地最大可开采资源量。元，即该计算区共剖分为22500个矩形单元。4)给出最优管理决策，总结模型成果并提出

4、意见和建3．1参数的拟合(模拟识别)议。计算区潜水模型参数识别阶段的初始流场是将2004年12月30日潜水水位观测孔的观测数据做成分散点文件导入2含水层(组)结构的概化GMS。承压水由于缺乏近期观测资料，但是根据该区域的研2．1含水层的类型究结果得到的流场图扫描、数字化后，可得到分散点文件，导研究区地下水系统包含潜水含水层(组)和承压含水层入GMS。(组)，本次模拟将各含水层概化为非均质各向同性含水层。选取2005、2006年的观测资料用于参数识别，参数识别将各含水层的顶、底板标高等值线图扫描、数字化并导人到阶段共分12个时段，时间步长为9ld至153d不等。GMS中。水

5、源地内所以有效观测孔全部用于模型参数“拟合”。2．2边界条件确定先根据所提供的地质、水文地质综合资料对各层进行初步的上部边界：大气降水是模拟计算区内潜水补给的一个重参数分区，并选用野外试验所得参数值作为初值代人模型要来源。中，计算出各观测孔在各时段末的水头，并将该计算水头与底部边界：承压水含水层底部作隔水边界处理。实测水头进行比较，其评价函数的表达式为：其他边界均以水源地边界为界，处理为第二类(流量)边ME=(一)界。=：ViliI2．3源(补给)汇(排泄)项的处理式中：肘、Ⅳ分别表示拟合的时段总数和观测孔总数；、研究区各含水层的侧向补给在侧向边界条件中处理，垂分别表示i

6、时段末号观测孔的计算水头和实测水头；为向降水补给潜水含水层处理为源，垂向潜水蒸发这部分排泄各观测孔的权函数。量处理为汇。然后不断调整未知参数值(必要时还须调整参数分区)，将研究区境内大量抽水井概化为均匀分布的等流量大当目标函数E达到“最小”，则认为参数达到了“最优”。井处理。3．2模型检验对于研究区内的河流，根据实测地下水位、地表水水位为进一步考核所建的数学模型，将以上参数识别阶段得资料、河床资料及水文资料作不同处理。到的参数值作为已知参数代人模型中，来模拟另一段时间研2．4地下水流态的概化究区的地下水运动，模型计算可得到各观测孔的地下水位。物理模型可归结为：由于隔水层的

7、分布连续而稳定，潜如果模型计算水位与实测水位符合误差要求，则表明所建模水和承压水之间并无明显的水力联系。但由于潜水与承压型能够反映研究区的水文地质特征，模型可用来预报；否则，【收稿日期]2010—04—09[作者简介]马飞华(1982一)，男，内蒙古赤峰人，助理工程师，研究方向为水文与水资源工程；万琦(1985一)，女，内蒙古通辽人，助理工程师，研究方向为水文与水资源工程；杨艳(1981一)，女，内蒙古临河人，助理工程师，研究方向为水文与水资源工程一127—2010年第6期黑龙江水利科技No．6．2O10(第38卷)Heilo