沈阳市城区地下水系统优化管理研究
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摘要
沈阳市是东北地区的中心城市,是全国重要工业基地之一,同时也是以开发利用地下水资源作为主要供水的城市。随着社会经济的发展,人们对水资源的需求量不断加大。地下水资源的不合理开发利用,导致该区地下水出现区域性降落漏斗。
论文从考察本课题的研究背景入手,首先回顾了地下水数值模拟的研究方向以及地下水管理模型在国内外的研究进展情况。结合研究区沈阳中心城区的水文地质条件,明确了区内含水层系统的组成,分析了地下水的补、径、排规律以及地下水动态特征,建立了研究区的水文地质概念模型。然后,借助于地下水系统数值模拟软件包—Aqua3D建立模拟模型,通过对该模型进行识别和校正,所得拟合曲线显示建模的水位变化趋势和实测水位变化趋势基本一致,拟合程度较高。在此基础上,对2010年沈阳市城区地下水位进行模拟预测,并进行流场变化情况分析。研究表明,沈阳西北地区以及浑河两岸地下水含水层储水量有一定程度的减小。同时,针对沈阳地区地下水开发利用过程中存在的问题,提出保护措施和防治对策。
最后,以预测模型为背景,通过科学划分管理区,将沈阳市城区地下水系统分为28个亚区,在综合分析研究区发展规划的基础上,确定了管理目标,在地下水位、需水量等约束条件下,将模拟模型与规划模型相耦合,建立了沈阳城区地下水资源优化管理模型。计算结果表明:2009年5月至2010年4月沈阳城区地下水优化开采总量为90.31m3/d。通过地下水渗流场的优化调控,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境问题减小到最低程度,为沈阳市水资源管理提供了科学依据。因此,开展对区域地下水资源管理的研究,确定最优开采方案,对于区域的生态建设和经济发展都具有重大的意义。计算结果能为地下水位预测、资源评价以及地面沉降的控制提供科学依据。
Shenyang, the northeast central city, is one of the nation's important industrial bases, but also takes groundwater resources as the main water supply. With the socio-economic development, people's demand for water is increasing continuously. The excessive extraction of groundwater has led to a series of problems of environment geology, such as deterioration of sustained decline of regional groundwater table, groundwater quality, depletion of groundwater resources, land subsidence and also other environmental problems.
This paper makes a more comprehensive overview, at first, about the research trend of numerical simulation and study progress of groundwater both at home and abroad. Then, considering the detailed and exact hydrogeology conditions of the study area, identifying the composition of its aquifer system, elucidating the specific dynamic characteristics of the groundwater recharge, runoff, and discharge in the urban area of Shenyang, this paper established the hydro-geological conceptual model. With the help of numerical simulation software package—Aqua3D to establish a simulation model, and after distinguish and checking of the model, we got the fitting curve and the water table mutative trend revealed by the modeling was consistent basically with the metrical numerical value, they have great coherence. Then, the water table and flow changes were predicted and analyzed of Shenyang in 2010. The results show that the aquifer storage capacity of groundwater has decreased to some extent in the northwest region and the banks of Hun River. In addition, we put forward some suggestions about exploitation and utilization of groundwater for the urban area of Shenyang.
Taking predicting model as background, and dividing the urban area of Shenyang into 28 regions, considering the comprehensive analysis of key study areas development planning, this article established a numerical simulation model for the groundwater water management, on condition that establishing the groundwater table, management objectives, water demand and other constraints. The result shows that the optimal exploitation of groundwater is total 90.31m3/d from May 2009 to April 2010 in urban area of Shenyang. Using optimal control seepage field of groundwater to make the harmful hydro-geoclinal problem reduced to its minimum in overall study area. Therefore, carrying out study in groundwater resources management and determining optimal mining scheme has great significance in the economic development and ecological construction. The result can give scientific support to the prediction of groundwater table, evaluation of resources as well as controlling the subidence.
论文从考察本课题的研究背景入手,首先回顾了地下水数值模拟的研究方向以及地下水管理模型在国内外的研究进展情况。结合研究区沈阳中心城区的水文地质条件,明确了区内含水层系统的组成,分析了地下水的补、径、排规律以及地下水动态特征,建立了研究区的水文地质概念模型。然后,借助于地下水系统数值模拟软件包—Aqua3D建立模拟模型,通过对该模型进行识别和校正,所得拟合曲线显示建模的水位变化趋势和实测水位变化趋势基本一致,拟合程度较高。在此基础上,对2010年沈阳市城区地下水位进行模拟预测,并进行流场变化情况分析。研究表明,沈阳西北地区以及浑河两岸地下水含水层储水量有一定程度的减小。同时,针对沈阳地区地下水开发利用过程中存在的问题,提出保护措施和防治对策。
最后,以预测模型为背景,通过科学划分管理区,将沈阳市城区地下水系统分为28个亚区,在综合分析研究区发展规划的基础上,确定了管理目标,在地下水位、需水量等约束条件下,将模拟模型与规划模型相耦合,建立了沈阳城区地下水资源优化管理模型。计算结果表明:2009年5月至2010年4月沈阳城区地下水优化开采总量为90.31m3/d。通过地下水渗流场的优化调控,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境问题减小到最低程度,为沈阳市水资源管理提供了科学依据。因此,开展对区域地下水资源管理的研究,确定最优开采方案,对于区域的生态建设和经济发展都具有重大的意义。计算结果能为地下水位预测、资源评价以及地面沉降的控制提供科学依据。
Shenyang, the northeast central city, is one of the nation's important industrial bases, but also takes groundwater resources as the main water supply. With the socio-economic development, people's demand for water is increasing continuously. The excessive extraction of groundwater has led to a series of problems of environment geology, such as deterioration of sustained decline of regional groundwater table, groundwater quality, depletion of groundwater resources, land subsidence and also other environmental problems.
This paper makes a more comprehensive overview, at first, about the research trend of numerical simulation and study progress of groundwater both at home and abroad. Then, considering the detailed and exact hydrogeology conditions of the study area, identifying the composition of its aquifer system, elucidating the specific dynamic characteristics of the groundwater recharge, runoff, and discharge in the urban area of Shenyang, this paper established the hydro-geological conceptual model. With the help of numerical simulation software package—Aqua3D to establish a simulation model, and after distinguish and checking of the model, we got the fitting curve and the water table mutative trend revealed by the modeling was consistent basically with the metrical numerical value, they have great coherence. Then, the water table and flow changes were predicted and analyzed of Shenyang in 2010. The results show that the aquifer storage capacity of groundwater has decreased to some extent in the northwest region and the banks of Hun River. In addition, we put forward some suggestions about exploitation and utilization of groundwater for the urban area of Shenyang.
Taking predicting model as background, and dividing the urban area of Shenyang into 28 regions, considering the comprehensive analysis of key study areas development planning, this article established a numerical simulation model for the groundwater water management, on condition that establishing the groundwater table, management objectives, water demand and other constraints. The result shows that the optimal exploitation of groundwater is total 90.31m3/d from May 2009 to April 2010 in urban area of Shenyang. Using optimal control seepage field of groundwater to make the harmful hydro-geoclinal problem reduced to its minimum in overall study area. Therefore, carrying out study in groundwater resources management and determining optimal mining scheme has great significance in the economic development and ecological construction. The result can give scientific support to the prediction of groundwater table, evaluation of resources as well as controlling the subidence.
引文
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