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)由于地下水的長期超量開采引起地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問題,造成了巨大的經(jīng)濟損失,制約了地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。嚴峻的形勢對地下水資源評價與管理提出了新的要求——地下水資源評價必須與地面沉降過程相結(jié)合,以達到通過對地下水流數(shù)值模擬更為準確更為真實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,構建了面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維有限差分數(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采量增大,地下水位的下降,導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的變化。針對孔隙地下水系統(tǒng)中各個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)對含水層與隔水層

3、進行空間離散方法,解決了孔隙地下水流三維有限差分數(shù)值模擬過程中,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題,大幅度提高了孔隙地下水流三有限差分數(shù)值模擬過程參數(shù)賦值的精度與模型以別的效率。
　　 模擬層的空間結(jié)構、邊界條件、水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)與地下水動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,均通過對水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料的綜合分

4、析獲得。針對控制性水文地質(zhì)鉆孔、模型計算參數(shù)等數(shù)據(jù)不足與空間分布不均勻的特點,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,可采用反距離加權空間插值算法,基于GIS平臺實現(xiàn)對模擬區(qū)域描述含水層與隔水層空間結(jié)構的屬性數(shù)據(jù)、模型計算參數(shù)與模型的初始水位的重采樣,有效地解決了模型參數(shù)的自動賦值問題。
　　 在分析研究試驗樣區(qū)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)資料的基礎上,構建了試驗樣區(qū)面向土層壓縮變形的孔隙地下水流三維有限差分數(shù)值模擬的概念