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白洋淀湿地系统地表水和地下水相互关系的研究
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摘要
白洋淀湿地是大清河河系中重要的蓄水枢纽,它对维持河北平原生态平衡有着不可忽视的作用。因此,白洋淀流域的水资源状况直接影响着流域内经济、社会以及生态环境的可持续发展。但是近年来,在全球变化和人类活动的双重影响下,流域内水文、下垫面条件的一致性遭到了破坏,水文特征已发生明显变化。白洋淀地表水资源逐年减少地表水位持续降低,水位变化频繁;同时淀区生活用水量逐渐增多,地表水资源已无法满足用水量的增长,地下水被大量开采;而包括白洋淀周边在内的经济区工业发达但已无地表水资源可供使用,地下水成为了工业的主要开采水源。种种这些原因都对白洋淀的蓄水量变化产生了很大的影响,因此明确白洋淀湿地地表水和地下水之间的水力联系,规划其整体水资源具有重要意义。
     本文的研究主要分为以下几个方面:(1)建立地下水系统。以白洋淀地表水位和周边地区地下水水位为基本数据,利用EXCEL数据分析功能进行回归分析并做F、t检验,在此基础上得到白洋淀地表水位与不同测站地下水水位之间的相关系数,以此为依据建立地下水系统,并把此系统分为两个区:核心影响区和强影响区。(2)反演渗透系数和给水度。以各分区为单位基于matlab软件建立了遗传算法和地下水系统二维渗流方程相结合的优化程序。在给定渗透系数和给水度的变化范围基础上,以优化程序计算出来的水位值与实测值差值平方和最小作为目标函数值。以目标函数式、约束条件式和地下水模型形成了地下水反演问题,得到了本文的渗透系数和给水度。(3)分析地下水位和地下水单宽流量的变化规律。在地表水常水头补给的前提下,针对高、中、低水位分别分析了地下水位和地下水单宽流量的变化规律。在地下水位年变化规律图和地下水单宽流量变化图中,从横向上分析了地下水位年变化(单宽流量变化)~流程~补给周期之间的关系,在纵向上分析了不同水位下地下水位年变化(单宽流量变化)~流程~补给周期之间的关系。(4)得到不同分区地下水储存量。依据地表水常水位补给地下水模型计算出了高、中、低三种不同水位下的不同分区地下水储存量,并在此基础上针对储存量进行了横向和纵向上的分析研究,得到了储存量的变化规律,以定量的方法进行了地表水和地下水相互关系的研究。
Baiyangdian wetland, which is a significant water hub of Daqing River, has a negligible effect in maintaining the ecological balance of Hebei Plain. Therefore, water resources within Baiyangdian Basin directly impact sustainable development of economic, social and ecological. But in recent years, under the double impact of global change and human activities, the agreement of the basin hydrology and land surface conditions had been undermined, with hydrological characteristics changed significantly. Reducing the surface water resources and continually decreasing surface water level of Baiyangdian, water level changes frequently. A large number of groundwater are exploited because surface water resources can not meet the water consumption growth. Meanwhile, groundwater is regarded as a major source of industry in the case of no surface water resources. Great changes of Baiyangdian water storage capacity have been produced for the above reasons. So it is a great significance to clear the hydraulic connection between surface water and groundwater and plan the overall water resources of Baiyangdian wetland.
     The main contents of this paper are as follows:(1) Groundwater system is established. Regression analysis is carried out using the data analysis of EXCEL software, which regards the surface water level of Baiyangdian and the groundwater depth of surrounding areas as the basic data. Correlations are got after the F and t tests. Within the confine of the correlations,groundwater system is divided into two parts: core-affected zone and high-impact areas. (2) Permeability coefficients and specific yields are inverted. Optimization program, combined with GA and two-dimensional flow equation of groundwater is established aiming at the core-affected zone and high-impact areas based on matlab program. The minimum difference of the calculated and measured level is regarded as the objective function value based on the given range of permeability coefficients and specific yields. (3) The model is established which Baiyangdian constant head recharge groundwater periodic. The recharge and discharge relationship are definite analyzing the high level、middle level and low level. The relationship among water level variation and unit discharge variation、flow path、recharge period are analyzed. Groundwater storage of the different level is calculated according to the model in order to analyze the amount relation between the surface water and groundwater in the way of quantify. (4) Groundwater storages of different zones are got. Variations of the groundwater storages are studied from the horizontal and vertical as the basis of the model what has mentioned above. The relationship is studied with the quantitative methods between the surface water and groundwater.
引文
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