【摘要】： 本文建立地下水三維流模型，對(duì)陜西省渭北東部的巖溶地下水開(kāi)采條件下的動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型的建立，必須符合研究區(qū)的實(shí)際情況，否則，將導(dǎo)致模型的失真。文章突出研究區(qū)基本概況對(duì)模型建立的重要地位。 前人認(rèn)為，研究區(qū)巖溶水系統(tǒng)邊界即為渭北東部的“銅蒲合子系統(tǒng)”邊界。區(qū)內(nèi)第三系(N)隔水。西、中部山區(qū)得到大氣降水入滲補(bǔ)給后，一部分徑直向東運(yùn)動(dòng)；一部分向南向下繞過(guò)地塹繼而向東運(yùn)動(dòng)。這股東流的地下水，在洛河袁家坡和溫湯泉排泄一部分地下水，最終全部排泄到本區(qū)最低排泄點(diǎn)——黃河及其附近的馬瀵泉和處女泉等。 第二章從研究區(qū)自然地理?xiàng)l件入手，結(jié)合前人研究區(qū)巖溶水系統(tǒng)邊界的研究觀點(diǎn)，對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行了深入分析之后，提出如下問(wèn)題：第三系(N)地層是否為隔水?地下水是否都從西部補(bǔ)給區(qū)向東徑流?巖溶地下水主要的排泄點(diǎn)是否只有中、東部的泉和黃河?并且提出，關(guān)于對(duì)系統(tǒng)南界的認(rèn)識(shí)，是否存在另一可能：即在西部碳酸鹽巖裸露區(qū)大氣降水入滲后，沿碳酸鹽巖向南向深部運(yùn)動(dòng)，然后，并非在極小的水力坡度驅(qū)動(dòng)下長(zhǎng)距離地向東部黃河、泉群徑流排泄，而是通過(guò)上覆厚度約400m的第三系向上運(yùn)動(dòng)，繼而主要在第四系黃土層中轉(zhuǎn)為向南水平排泄到鹵泊灘。如此，可以解釋鹵泊灘高礦化水的來(lái)源——地下水溶濾第三系巖層中的石膏等。 文章明確了本研究的主要對(duì)象是寒武-奧陶系的碳酸鹽巖含水系統(tǒng)，該含水系為統(tǒng)被多條斷層切穿的多層含水系統(tǒng)。繼而，根據(jù)有關(guān)資料，并考慮大面積建模的需要，文章對(duì)該區(qū)的含水系統(tǒng)作出如下分層：強(qiáng)透水層分別是O_2f~(2-4。，O_2m和∈_2，其中O_2m透水性最強(qiáng)，O_2f~(2-4)中強(qiáng)，∈_2次之；O_2f~1，O_1，∈_3，∈_1為不同等級(jí)的弱透水層，第三系為極弱透水層。在充分分析研究區(qū)補(bǔ)給、徑流和排泄規(guī)律的基礎(chǔ)上，文章通過(guò)比較降雨歷時(shí)曲線、部分觀測(cè)孔觀測(cè)水頭曲線得出開(kāi)采量可能是影響水頭下降的主要因素。 第三章，確定研究區(qū)概念模型如下：在平面上，模型范圍與銅蒲合巖溶水系統(tǒng)范圍一致。銅蒲合巖溶水系統(tǒng)的邊界就是該模型的邊界。在垂向上，上至潛水面，下至寒武系底面。模型頂面是有降雨和河流、水庫(kù)入滲補(bǔ)給，以及泉水排泄的潛水面邊界。模型東界上部以黃河水位為第一類(lèi)水頭已知邊界，下部必存在一個(gè)分流面，分流面東西兩側(cè)分別是黃河?xùn)|西兩塊巖溶水的排泄區(qū)，該分流面可視為零流量邊界。南、西、北邊界初擬為隔水邊界，是否存在部分地段的流量進(jìn)出，需經(jīng)模型識(shí)別而定。源匯項(xiàng)主要是抽水井。本區(qū)的斷裂十分發(fā)育，明顯地增大沿?cái)嗔衙娣较虻膶?dǎo)水能力，為此，本文將含水系統(tǒng)視為裂隙-孔隙雙重含水介質(zhì)。從而確立本區(qū)的基本模型為裂隙-孔隙雙重介質(zhì)地下水三維流模型。由于斷 層兩側(cè)一般并非兩個(gè)自然層剛好對(duì)接，而是某一層厚的自然層與另一側(cè)的幾個(gè)自然層對(duì)接， 本研究采用兩側(cè)模擬層一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將層厚的自然層細(xì)分為幾層模擬層以符合上述條件， 最終，本區(qū)總共被分為20層模擬層。模擬區(qū)范圍在平面上剖分為715個(gè)結(jié)點(diǎn)，13巧個(gè)三 角單元。20層模擬層的總結(jié)點(diǎn)數(shù)為715x20二14300個(gè)，總的單元數(shù)為1315x20=26300個(gè)。 在模型的建立過(guò)程中，文章抓住影響本區(qū)巖溶發(fā)育的兩個(gè)區(qū)域性的要素—巖性和埋 藏深度，對(duì)參數(shù)分區(qū)采用同一地層巖性的滲透系數(shù)隨埋深的負(fù)指數(shù)衰減的方法;從研究混 合井筒中水流的機(jī)理出發(fā)，以“滲流一管流禍合模型”來(lái)刻畫(huà)混合井:用降雨入滲補(bǔ)給權(quán) 系數(shù)法，來(lái)刻畫(huà)研究區(qū)的降雨入滲:采用“參數(shù)一初始水頭迭代法”〔p一氏法)來(lái)解決研究 區(qū)初始水頭的分布問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，文章提出了數(shù)學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行離散化，采用任意 多邊形網(wǎng)格有限差分法。 第四章主要介紹模型的識(shí)別過(guò)程，即通過(guò)輸入剖分網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)信息，運(yùn)行模型，反復(fù)迭 代、擬合，對(duì)模型進(jìn)行識(shí)別、校正;根據(jù)最佳擬合誤差分析，進(jìn)行優(yōu)選求參;最后，運(yùn)用 優(yōu)選出來(lái)的參數(shù)，反饋到模型，從運(yùn)算結(jié)果分析地下水流場(chǎng)補(bǔ)給、徑流和排泄以及水均衡 情況，重新認(rèn)識(shí)研究區(qū)的水文地質(zhì)條件。對(duì)比分析表明，第三系為極弱透水層，地下水在 模型區(qū)西部向南邊界鹵泊灘的排泄量，占相當(dāng)大的比例。 第五章運(yùn)用己求出的參數(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)采方案，對(duì)三種方案下研究區(qū)的地下水動(dòng)態(tài)成功地 進(jìn)行了預(yù)測(cè)。 整個(gè)模型建立、識(shí)別的過(guò)程，遇到了諸如如何對(duì)模型分層，如何處理混合井，斷層， 泉等新問(wèn)題。第六章，詳述了對(duì)這些新問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和處理方法上的進(jìn)展。最后提出對(duì)模型 建立中的一些問(wèn)題，提出了建設(shè)性意見(jiàn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類(lèi)號(hào)】：P641.8
【圖文】：

后期采用的方法詳見(jiàn)前述章節(jié)。)按照上述原則及研究區(qū)的基礎(chǔ)資料，將計(jì)算區(qū)范圍在平面上(即每一個(gè)模擬層)剖分為715個(gè)結(jié)點(diǎn)，1315個(gè)三角單元(圖4一1)。20層模擬層的總結(jié)點(diǎn)數(shù)為715X20=14300個(gè)，總

尹OCUCUn000‘比八曰nUO64，二從圖4一n等值線形態(tài)反映出模型區(qū)的補(bǔ)給、徑流和排泄情況如下:1、從平面上看(圖4一11)，水頭最高值出現(xiàn)在模型區(qū)的西部，且與碳酸鹽巖裸露區(qū)的范圍基本一致，在碳酸鹽巖強(qiáng)透水巖層，水力梯度較小，在第三系，水力梯度大，水流滯緩。模型區(qū)地下水主要在西部碳酸鹽巖裸露區(qū)(中、東部有小范圍的裸露區(qū))接受降雨入滲補(bǔ)給，一部分地下水就近向南部魯泊灘徑流，排泄到魯泊灘，一部分向中東部地區(qū)徑流，且在東部分水嶺處發(fā)生流向改變，直接排泄到洛河泉群。在東部碳酸鹽巖裸露區(qū)附近，存在明顯的分水嶺，主要降雨入滲補(bǔ)給量排泄到黃河和附近泉域，另外小部分降雨入滲補(bǔ)給量排泄到洛河及其附近泉域。由此可以推斷，西部地區(qū)的地下水，并沒(méi)有直接沿著長(zhǎng)距離的徑流途徑，排泄到黃河。2、從剖面上看(圖4一12)

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本文編號(hào)：2730865