一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法技术

本发明专利技术公开了一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法，其包括以下步骤：S1：计算流域内的汇源项系数；S2：定义流域内的研究范围和边界，建立流域内的水文地质概念模型：S3：将流域内的汇源项系数输入到水文地质概念模型中，得到流域内的地下水均衡数据，根据地下水均衡数据评估流域内是否遭受海水入侵。本发明专利技术通过对流域内研究区的地下水位、降水量的动态变化趋势进行分析，研究潜水埋深与降水量变化的关系，分析降水量对地下水埋深的影响；通过建立水文地质概念模型，为国内外海水入侵防控措施进行研究与分析提供有效的方法，并为提出研究区适宜的海水入侵防控措施提供有效的资料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法


[0001]本专利技术涉及海水入侵研究
，具体涉及一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法。

技术介绍

[0002]海水入侵是指海滨地区因过量抽取地下水，海水和地下淡水的天然平衡条件被破坏，从而引起海水向大陆含水层推移的一种有害水文地质作用。从上述定义可以看出，海水入侵的本质是：“滨海地区由于人为超量开采地下水，引起地下水位大幅度下降，海水与淡水之间原有的动态平衡被破坏，从而导致咸淡水界面向陆地方向推进”。由于近年来开始大规模开发利用地下水资源，开采量大幅增加，地下水的开发利用为经济社会的快速发展发挥了巨大的支持和保障作用。与此同时，地下水不合理开发利用造成的超采问题也随之凸现，严重威胁着水资源可持续利用和经济社会可持续发展。所以，及时控制和治理地下水超采区，加强地下水超采区水资源管理工作刻不容缓，亟需研究滨海地区地下水海水入侵状况，为地下水淡水治理提供依据。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种为流域内海水入侵提供依据的流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法。
[0004]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0005]提供一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法，其包括以下步骤：
[0006]S1：计算流域内的汇源项系数，汇源项系数包括大气降水入渗补给量、河流渗漏补给量、农业灌溉入渗量、水库入渗量、潜水蒸发量、地下水开采量和侧向流出量；
[0007]S2：定义流域内的研究范围和边界，建立流域内的水文地质概念模型：
[0008][0009]其中，Ω为渗流区域，ε为含水层的源汇项系数，h为地下水位，h0为地下水系统的初始水位分布，K
x
、K
y
分别为含水介质x方向和y方向的水平渗透系数，K
z
为含水介质的垂向z渗透系数，S为自由面以下含水层的储水率，μ为潜水含水层的重力给水度，Γ0为渗流区域
的上边界，即为地下水的自由表面，p为潜水面的蒸发和降水入渗强度，h1为已知边界水位值，Γ1为已知水位边界，Γ2为渗流区域的流量边界，为边界面的法线方向，为边界面法线方向的渗透系数，q为流量边界单位面积上的流量，流入为正，流出为负，隔水时为0，t为研究时间；
[0010]S3：将流域内的汇源项系数输入到水文地质概念模型中，得到流域内的地下水均衡数据，根据地下水均衡数据评估流域内是否遭受海水入侵。
[0011]进一步地，步骤S1中计算大气降水入渗补给量的方法为：
[0012][0013]其中，Q
ik
为流域内位置i第k个月的降水入渗补给量，α
i
为位置i对应的降水入渗系数，P
ik
为位置i第k个月的降水量，F
i
为位置i的计算区面积；
[0014]河流渗漏补给量Q
R
的计算方法为：
[0015][0016]其中，h
r
为河流的水位，h为地下水位，W为河流宽度，M为河床底积层厚度，K
s
为河床底积层的渗透系数，L为河流长度，C
R
为河流渗漏的水力传导系数；
[0017]农业灌溉入渗量为流域内平均农业灌溉量的50％；
[0018]水库入渗量Q
水库
的计算方法为：Q
水库
＝V
·
F
·
△
t，其中，V为流域内水库的渗漏速度，F为流域内水库的渗漏区面积，
△
t为流域内水库的渗漏时间；
[0019]潜水蒸发量的计算方法为：
[0020][0021]其中，E
g
为地下水的蒸发强度，E0为水面的蒸发强度，d0为地下水的蒸发极限埋深，d为地下水的水位埋深，n为经验系数，n＝1；
[0022]地下水开采量包括农业开采量、生活开采量和城镇自备井开采量，农业开采量、生活开采量和城镇自备井开采量均通过统计流域内的农业开采量、生活开采量和城镇自备井开采量得到；
[0023]侧向流出量Q
b
的计算方法为：
[0024][0025]其中，C
b
为外部水源与流域的水力传导系数，h
b
为外部水源的水位，h'为流域内的水位；L
×
W为流域内面向外部水源的横截面面积，K为外部水源与流域之间介质的渗透系数，D为外部水源与流域之间的距离。
[0026]进一步地，步骤S3包括：
[0027]S31：以可视化软件GMS作为流域内地下水流模拟的平台，根据水文地质概念模型，
对流域内的地下水流进行模拟；
[0028]S32：根据流域内的含水层结构、边界条件和地下水流场特征，将流域在平面上剖分成若干行、若干列的规则矩形网格；
[0029]S33：将汇源项系数代入水文地质概念模型中进行计算，得到流域内的地下水均衡表，利用流域的总补给量和总排泄量计算均衡量：均衡量＝总排泄量
‑
总补给量；将均衡量与均衡量阈值进行比较：
[0030]若均衡量＞均衡量阈值，则判定流域内的地下水过量消耗，地下水与海水之间形成压差，地下水会受到海水入侵；
[0031]若均衡量≤均衡量阈值，则判定流域内的地下水充足，地下水与海水之间形成压差，过量的地下水会排向海里，流域内不会受到海水入侵。
[0032]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对流域内研究区的地下水位、降水量的动态变化趋势进行分析，研究潜水埋深与降水量变化的关系，分析降水量对地下水埋深的影响；通过建立水文地质概念模型，利用三维地下水流模型对研究区地下水采补平衡进行研究、分析；在地下水流数值模型的基础上，可有效预测不同开采条件下海水入侵的发展趋势，为国内外海水入侵防控措施进行研究与分析提供有效的方法，并为提出研究区适宜的海水入侵防控措施提供有效的资料。
附图说明
[0033]图1为母猪河流域的水平网格剖分示意图。
[0034]图2为母猪河流域的垂向网格剖分示意图。
具体实施方式
[0035]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0036]本方案的流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法包括以下步骤：
[0037]S1：计算流域内的汇源项系数，汇源项系数包括大气降水入渗补给量、河流渗漏补给量、农业灌溉入渗量、水库入渗量、潜水蒸发量、地下水开采量和侧向流出量。
[0038]计算大气降水入渗补给量的方法为：
[0039][0040]其中，Q
ik
为流域内位置i第k个月的降水入渗补本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：计算流域内的汇源项系数，汇源项系数包括大气降水入渗补给量、河流渗漏补给量、农业灌溉入渗量、水库入渗量、潜水蒸发量、地下水开采量和侧向流出量；S2：定义流域内的研究范围和边界，建立流域内的水文地质概念模型：其中，Ω为渗流区域，ε为含水层的源汇项系数，h为地下水位，h0为地下水系统的初始水位分布，K
x
、K
y
分别为含水介质x方向和y方向的水平渗透系数，K
z
为含水介质的垂向z渗透系数，S为自由面以下含水层的储水率，μ为潜水含水层的重力给水度，Γ0为渗流区域的上边界，即为地下水的自由表面，p为潜水面的蒸发和降水入渗强度，h1为已知边界水位值，Γ1为已知水位边界，Γ2为渗流区域的流量边界，为边界面的法线方向，为边界面法线方向的渗透系数，q为流量边界单位面积上的流量，流入为正，流出为负，隔水时为0，t为研究时间；S3：将流域内的汇源项系数输入到水文地质概念模型中，得到流域内的地下水均衡数据，根据地下水均衡数据评估流域内是否遭受海水入侵。2.根据权利要求1所述的流域内海水入侵地下水采补平衡研究方法，其特征在于，所述步骤S1中计算大气降水入渗补给量的方法为：其中，Q
ik
为流域内位置i第k个月的降水入渗补给量，α
i
为位置i对应的降水入渗系数，P
ik
为位置i第k个月的降水量，F
i
为位置i的计算区面积；所述河流渗漏补给量Q
R
的计算方法为：其中，h
r
为河流的水位，h为地下水位，W为河流宽度，M为河床底积层厚度，K
s
为河床底积层的渗透系数，L为河流长度，C
R
为河流渗漏的水力传导系数；所述农业灌溉入渗量为流域内平均农业灌溉量的50％；所述水库入渗量Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚玉，姜会杰，郭金林，吕丹宁，江崇秀，
申请(专利权)人：威海市水文中心威海市水土保持监测站，
类型：发明
国别省市：