面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、地下水是我國(guó)城市生活和工農(nóng)業(yè)用水的重要供水水源。一些地區(qū)由于地下水的長(zhǎng)期超量開(kāi)采引起地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,制約了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。嚴(yán)峻的形勢(shì)對(duì)地下水資源評(píng)價(jià)與管理提出了新的要求——地下水資源評(píng)價(jià)必須與地面沉降過(guò)程相結(jié)合,以達(dá)到通過(guò)對(duì)地下水流數(shù)值模擬更為準(zhǔn)確更為真實(shí)地反映地下水資源的目的。
　　 論文根據(jù)孔隙地下水系統(tǒng)的土層壓縮機(jī)制與孔隙地下水的三維滲流原理,研究了土層壓縮模型與孔隙地下水流三維數(shù)值模擬

2、模型及其耦合的方法,構(gòu)建了面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬模型。研究了含水層與隔水層隨著水位的變化在垂向上的變形情況。根據(jù)含水層與隔水層隨著地下水開(kāi)采量增大,地下水位的下降,導(dǎo)致含水層與隔水層壓縮的具體情況,研究孔隙地下水流三維數(shù)值模擬空間離散垂向剖分步長(zhǎng)的變化。針對(duì)孔隙地下水系統(tǒng)中各個(gè)含水層與隔水層空間分布不連續(xù)、不均勻以及頂?shù)装迩娌灰?guī)則的實(shí)際情況,研究了采用不規(guī)則六面體空間離散格網(wǎng)(上下面不平行)對(duì)含水層與隔水層

3、進(jìn)行空間離散方法,解決了孔隙地下水流三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬過(guò)程中,三維空間離散格網(wǎng)隨含水層與隔水層的厚度變化而變化的問(wèn)題,保證三維空間離散格網(wǎng)中含水層與隔水層一元性的問(wèn)題,大幅度提高了孔隙地下水流三有限差分?jǐn)?shù)值模擬過(guò)程參數(shù)賦值的精度與模型以別的效率。
　　 模擬層的空間結(jié)構(gòu)、邊界條件、水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)與地下水動(dòng)念特征等是描述面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維數(shù)值模擬水文地質(zhì)概念模型的核心要素,均通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料的綜合分

4、析獲得。針對(duì)控制性水文地質(zhì)鉆孔、模型計(jì)算參數(shù)等數(shù)據(jù)不足與空間分布不均勻的特點(diǎn),研究了滿足模型條件的空間離散參數(shù)的空間插值與重采樣方法,可采用反距離加權(quán)空間插值算法,基于GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬區(qū)域描述含水層與隔水層空間結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)、模型計(jì)算參數(shù)與模型的初始水位的重采樣,有效地解決了模型參數(shù)的自動(dòng)賦值問(wèn)題。
　　 在分析研究試驗(yàn)樣區(qū)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了試驗(yàn)樣區(qū)面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬的概念