超采漏斗区漏斗填充式地下水库研究

摘要

平原超采漏斗区是因地下水的长期超量开采，导致区域地下水位持续下降，漏斗面积不断扩展而形成的地下水采补严重失衡区。超采漏斗区的形成引发了地面沉降、地面塌陷、地裂缝以及地下水污染等一系列环境地质问题，致使漏斗区水资源供需矛盾突出，环境问题频发，严重制约了经济、社会的协调发展，其趋势令人担忧。建设地下水库是解决漏斗区因地下水长期超量开采而引发的一系列问题的有效途径，而且其蓄水于地下含水层中，具有许多优于地表水库的显著特点，因而成为近年来国内外研究的热点。许多国家都在实施地下水人工补给，以解决国内水资源短缺带来的环境问题。我国从二十世纪八十年代开始实施地下水库调蓄工程，已有部分成功实例，其类型也有多种(见表1.1)。由表1.1可知，目前所建地下水库大多坐落于山间河谷、滨海平原地区或山区冲洪积扇，且库区主要是利用天然含水层作为储水空间，而对于平原孔隙潜水超采漏斗区这一长期大规模开采形成的疏干空间的利用还没有进行更深入地研究。 区域超采漏斗区，大都地势平缓，具有较厚的含水层，经长期超采而具有较大的疏干空间，而漏斗的形成，已经改变了地下水的天然流向，使地下水集中流向漏斗中心开采区，地下水的动态条件适宜采取补给补源措施；区域四周封闭条件较好，含水层底部有一弱透水层，同时，地下水降落漏斗中心水力梯度低，也可以限制补给水外流，水的贮存条件较好。若得一科学合理配套的地下水回灌工程措施，就可以建设成为一座漏斗填充式的地下水库。 本次研究以济宁～汶上这一平原区大型孔隙潜水超采漏斗为例，收集大量的资料，综合前人的研究成果，从三个方面--建库的必要性、建库条件和建库后的效益--论证该区建设漏斗填充式地下水库的可行性。利用已有的抽水井和观测井资料，在Visual Modflow平台上对研究区地下水位回灌前后变化情况进行可视化模拟。并以Surfer软件为平台，对库区进行库容计算。经过论证得出济宁～汶上漏斗区建设地下水库条件优越，含水层储水、导水能力强，边界条件封闭，水源水质条件良好，具备人工补给条件，适宜修建漏斗填充式地下水库。经过系统的分析与研究，本文得出结论：可在平原孔隙潜水超采漏斗区建设漏斗填充式地下水库，以改善此类地区的水资源和生态环境问题，并为此类地区的经济社会和生态环境的可持续发展提出具有实际价值的建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1问题提出(地下水库概述)

1.1.1基本概念

1.1.2地下水库的功能与特点

1.1.3地下水库的分类

1.1.4修建地下水库的条件

1.2国内外相关研究及其成果

1.2.1国外相关研究及其成果

1.2.2国内相关研究及其成果

1.3地下水数值模拟现状

1.3.1有限元软件

1.3.2有限差分软件

1.4 Visual Modflow简介

1.5研究内容与技术路线

1.5.1研究内容

1.5.2技术路线

2研究区概况及水文地质条件

2.1社会经济

2.1.1工农业现状

2.1.2经济

2.1.3供水条件简述

2.2地理环境

2.3地形地貌

2.4水文气象

2.4.1气温

2.4.2降水

2.4.3蒸发

2.4.4流域

2.5区域水文地质条件

2.5.1水文地质条件

2.5.2工程地质条件

3研究区水资源开发利用现状及建库的必要性

3.1水资源开发利用现状

3.2存在的问题

3.2.1地下水超采现状

3.2.2地下水超采引发的问题及建库的必要性

4研究区建库条件分析

4.1地质条件和水文地质条件分析

4.1.1地质条件

4.1.2水文地质条件

4.2水源条件分析

4.2.1研究区补给水源条件

4.2.2地下水资源供需形势分析

4.2.3地下水动态变化特征

4.3水质条件分析

4.4补给方法分析

5地下水库模型建立及数值模拟

5.1模型建立

5.1.1水文地质概念模型

5.1.2数学模型的建立及求解

5.2数值模拟

5.2.1典型年选取

5.2.2参数确定

5.2.3库容分析

5.2.4回灌模拟

6研究区建库后运行管理及建库后经济社会环境效益

6.1地下水库管理

6.1.1建设一直高效的管理队伍

6.1.2建立一套完善的规章制度

6.2地下水库调度

6.2.1地下水库调度的目的

6.2.2地下水库调度的原则

6.2.3地表水与地下水的联合调控

6.4研究区建库后经济社会环境效益

6.4.1经济效益

6.4.2社会效益

6.4.3环境效益

7结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况