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日照市傅疃河下游地区地下水水利资源评价与研究

时间:2017-10-11 19:11来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是水利工程论文,本次研究工作包括对研究区傅疃河日照水库下游地区地下水资源进行评价,建立区域地下水数值模型,研究地下水开采过程中出现的问题。
第一章   绪论 
 
1.1   研究目的与意义 
水资源是人类生存、生活及生产必不可少的重要资源,是社会经济可持续发展的重要基础[1]。地下水资源由于其具有分布广泛、水质较好、调蓄能力强、不易污染和便于开发利用等特点,成为我国北方地区的重要供水水源  [2]。基于地下水资源开发利用过程中出现的教训和积累的经验,相关研究人员总结出,在区域地下水资源开发利用过程中,需首先对区域地下水资源进行科学合理评价,以此为基础制定合理的地下水开发利用和管理方案,从而实现地下水资源的有效利用,避免出现水文地质和环境地质问题,为人类经济社会发展提高牢靠保障[3]。 傅疃河是日照市海岸带最大的入海河流,其上游用于农业灌溉及生活用水;中上游建有日照水库及马陵水库,承担下游大面积农田和东部沿海区域大工业项目供水;中下游段目前分布有四个地下水水源地,分别为鹅庄水源地、曲河口水源地、丁家楼水源地以及河套水源地,为日照市主要城市饮用水水源地。傅疃河水源地作为日照市海岸带主要饮用水供水水源,虽于 80 年代初做过地下水资源初步勘查,但随着自然条件的变化、人类活动的加剧,造成地下水资源的减少及地下水环境的恶化,使区域水文地质条件已发生了较大变化。具体问题表现在,随着经济快速发展带来的人们生活和工农业对地下水资源的需求越来越大,对地下水的不合理开采,出现了局部地下水位降落漏斗、东南沿海海水入侵潜水含水层等地质问题。因此,为了保障傅疃河下游日照市的供水安全,同时为保障水资源可持续利用提供科学依据,对日照市傅疃河下游地区地下水资源进行评价和预测很有实际意义。
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1.2   国内外研究现状
地下水资源评价一般是指对地下水资源的质量和数量的时空分布特征和开发利用条件作出科学全面地分析和估计,包括水质评价和水量评价两个方面[1]。一般情况下,进行地下水资源评价指进行地下水资源数量评价。因评价目的和要求等的不同,地下水评价可分为局域水源地地下水资源评价和区域地下水水资源评价[1] [2]。 常见的地下水资源量评价方法有解析法、水均衡法、数值法、地下水水文分析法等[1-8],其中水均衡法、解析法和数值法应用较为普遍。 (1)水均衡法(水量均衡法)是地下水资源量计算最基本和最常用的方法,其基本原理为质量守恒定律和能量守恒定律,即通过计算确定整个研究区(均衡区)在某个时间段(均衡期)内地下水的补给资源量、静储量和排泄量及确定三者之间的转换关系[1]。该方法适用范围广,多用于计算区域地下水补给资源量,也与其他方法计算结果进行对比进行验证。在研究区地下水补径排条件相对简单,水均衡项容易确定时,该方法评价效果较好。 (2)解析法是借助描述地下水运动的解析公式来评价计算地下水资源量的方法。该方法所利用的解析公式是在理想条件(理想边界条件、含水介质条件等)下以渗流公式为基础推到出来的。然而,实际情况下水文地质条件是复杂多变的,如含水介质具有非均值性,边界条件不都是规则的等,与理想条件存在差异,此情况下计算的地下水资源量会存在一定误差,常需要水均衡法进行辅助确定保证程度[1][2]。 
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第二章   研究区概况 
 
2.1   自然地理 
日照市坐落于山东半岛的南面,地理位置位于 E  118°35′-119°39′,N 35°04′-36°02′之间。其东西宽约 90km,南北相距约 82km,总面积 5310km2。地处中国大陆海岸线中部,东与日本、韩国隔海相望,西接临沂,南临江苏连云港,北依青岛。研究区为傅疃河日照水库中下游区域,隶属于日照市东港区。 日照市属于鲁东丘陵区中沭东丘陵的一部分,区内地貌有低山丘陵、平原、河谷等。地势西北高,略向东南倾斜。区内最高点位于东港区西北桥子山,海拔+656.9m,最低点位于傅疃河入海口 0m。 研究区附件交通便利(图 2.1),公路四通八达,日兰高速公路、沈海高速公路、204 国道、省道纵横交错,铁路有兖石铁路,同时东靠近日照港、岚山港口。
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2.2   气象水文 
研究区属于暖温带湿润季风气候,四季分明,夏季高温多雨,冬季寒冷少雨。研究区受海洋影响显著,因此夏冬季气温适中。研究区多年平均气温为 12.7℃,其中东部沿海地区约为 13.0℃,研究区北部和西部内陆地区气温约在12.1-12.9℃。研究区多年平均降水量全市平均 768.7mm,以降水最多东部沿海地区的为 784.5mm,降水最少的西部地区为 754.5mm。日照降水主要集中在 7-9 月,约占全年总降水量的 72%。多年平均蒸发量为 1468.0mm。全市年平均无霜期为213d。研究区年平均风速全市平均 2.9m/s,其中沿海地区年平均风速最大 3.3m/s。 研究区内主要水系为傅疃河。傅疃河发源于五莲县境内韩家窝洛子西北约2km 的大马鞍山,其海拔标高+417.8m。主河道长约 51.5km,流域面积 1066.4km2。在傅疃河中上游的日照水库,总库容 3.7 亿 m3。水库上游另有两条支流,分别为三庄河、铨元河,径流汇入日照水库。水库下游有四条较大支流,北侧自西向东依次为南湖河、彭家河、崮河,均自北向南径流,其中在彭家河上游建有马陵水库,总库容 4770 万 m3;南侧分布有大曲河,自西向东径流。傅疃河下游流经后村、奎山等乡镇,于下游的夹仓村东南入海(图 2.3)。  
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第三章   区域水文地质条件 .......... 11 
3.1   地下水赋存条件 .......... 11 
3.2   地下水的补径排条件 .......... 13
3.3   地下水动态变化规律 .......... 14 
3.4   地下水质量评价 .......... 17 
第四章   地下水流数值模拟 .......... 22 
4.1   水文地质概念模型 ...... 22 
4.2   数学模型建立与求解 .......... 24 
4.2.1   数学模型的建立 .... 24 
4.2.2   数学模型的求解 .... 25 
4.3   模型预报 ...... 33 
第五章   海水入侵现状和模拟 ...... 39 
5.1   海水入侵现状 ...... 39 
5.2   建立海水入侵模型建立与求解 .......... 43
5.3   模型预报 ...... 46 
 
第五章   海水入侵现状和模拟 
 
5.1   海水入侵现状 
日照沿海是山东省的黄金海岸,近几年由于工业、农业、生活及海水养殖业用水量逐年增加,地下水开采不够合理,致使地下水位下降。加之无限度的河道采砂,河床下切,含水层厚度减小,导致海岸带部分地段海水入侵加剧,地下咸水面积不断加大,已严重影响了日照市主要水源地及工农业生产,防治海水入侵已成为燃眉之急。日照市海水入侵诱因除了人为因素之外,还受地质因素、气候因素、地理环境因素控制[83],其中人为因素包括过度开采地下水引起水位下降、河道采砂破坏含水层、无序海产养殖等。 日照地区海岸地貌可分为海蚀平台、沙坝泻湖和海滩等地貌单元。日照海岸线全长 98.77km,根据调查,其中砂质海岸 66.4km,砂岩相海岸长 18.2km,岩质海岸 14.1km,沿岸有日照、岚山两个对外开放的港口,自北向南较大的渔港主要有任家台、张家台、石臼、涛雒及岚山 5 处。 日照市沿海滩涂较多,养殖业较发达,养殖面积逐年扩大。沿岸 10m 等高线以内浅海面积 30 万亩,沿岸滩涂面积 8 万亩,是鱼类、贝类、藻类很好的自然生长和人工养殖的场所,有很好的发展前景,人均水产品产量居全省前列。盐田面积逐年缩小,原因主要是开控池塘用于养殖,目前仅有 1.5 万亩。 
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结论 
 
本文以日照市傅疃河日照水库下游地区的气象、水文、地质以及水文地质层资料为基础,分析日照市傅疃河下游地区地下水的赋存条件和地下水补径排条件,建立了研究区水文地质概念模型,构建地下水运动数学模型,利用 Visual Modflow 建立并求解地下水数值模型,对研究区地下水资源进行评价。在上述基础上,在傅疃河入海口附近区域进行了海水入侵数值模拟工作。本次研究得到如下几点结论: 
(1)研究区水化学特征,从补给区到排泄区呈明显的分带性,补给区地下水的水化学类型为 HCO3-Ca、HCO3-Ca?Na 型水,径流区为 HCO3—Ca?Na、HCO3? Cl—Ca?Na 型水,到排泄区逐渐过渡到 HCO3? Cl—Na 型水,而在河流入海处地下水为 Cl—Na 型水。 
(2)采用标准综合评分法得出,研究区地下水水样中水质级别为Ⅱ类(良好)占 44%,Ⅳ类(较差)占 49%,Ⅴ类(极差)占 7%。水源地附近地下水水质整体良好。绝大多数水样点钠吸附比值在 0.38-4.71,均小于 8,为相当安全的农业灌溉水。但在傅疃河入海口附近存在海水入侵,含水层咸化,地下水不能直接利用。 
(3)通过建立现状年研究区地下水数值模型计算得到,研究区地下水补给资源量约为 16.01 万 m3/d,主要补给方式大气降水补给为 8.057 万 m3/d,占总补给量的 50.31%。地下水排泄量为 14.91 万 m3/d,主要排泄方式人工开采量为 5.30万 m3/d,约占总开采量的 35.51%。整个研究区的均衡差为 1.106 万 m3/d,属于正均衡。 
(4)通过建立的海水入侵模型模拟预报三种地下水开发利用方案下地下水流场及海水入侵发展趋势.
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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