【技术实现步骤摘要】
一种预测不同气候变化影响浅层地下水海水入侵的方法及应用
[0001]本专利技术属于数值模拟
，尤其是一种预测不同气候变化影响浅层地下水海水入侵的方法及应用
。
技术介绍
[0002]未来气候变化可以通过改变降水量和蒸发量影响浅层地下水的海水入侵程度，而蒸发量可以通过最高温度和最低温度表示
。
因此预测未来降水与温度可以分析气候变化如何影响地下水海水入侵
。
[0003]目前，用于水文模拟的气候模型
Cmhyd
是一种可从全球和区域气候模式汇总提取和校正数据的校正工具
。
在引用全球气候变暖的气候模式后，
Cmhyd
为降水和温度提供不同的偏差校正方法，并将分辨率过大的
GCM
模式进行降尺度，将降尺度后的气候数据提供给地下水溶质运移模型
。
气候数据经过一系列统计性处理，剔除了偏离研究区气候变化的数据，可以为浅层地下水的海水入侵模拟提供更符合实际的气候数据
。
然而，现有技术多直接按百分比改变降水和蒸发量，或按照历史丰
、
平
、
枯水年设置不同气候情景，将气候数据输入地下水溶质运移模型进行影响分析，这些方式尽管可以得到气候变化对浅层地下水海水入侵的影响，但变化量不随时间变化，是固定值，缺乏研究区气候条件变化的合理性及真实性
。
[0004]因此，亟需一种或几种新的预测不同气候变化影响浅层地下水海水入侵的方法
。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种预测不同气候变化影响浅层地下水海水入侵的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)
建立研究区水文地质概念模型，确定研究区边界范围，通过文献查阅
、
野外调查，分析研究区的地形地貌
、
自然环境
、
水文地质条件，从而对含水层
、
地下水和边界条件进行概化，确定源汇项
、
地下水流场及盐度场初始条件；
(2)
利用地下水模型
GMS
建立研究区的地下水流数值模型和地下水溶质运移模型，对于地下水流数值模型，比较模拟的地下水位和地下水位观测井数据，确保地下水位模拟值与观测值基本相同，模拟的地下水流场与实测的地下水流场接近；对于地下水溶质运移模型，比较模拟的地下水盐度和地下水盐度观测井数据，确保地下水盐度模拟值与观测值基本相同，模拟的地下水盐度场与实测的地下水盐度场接近；
(3)
利用在研究区使用过且能再现历史温度和降水的多个
GCM
模式，通过
Cmhyd
降尺度后的气候数据输入到地下水溶质运移模型中进行模拟，得到预测的地下水盐度分布及动态变化，分析不同气候因素对地下水海水入侵的影响
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤
(1)
中水文地质概念模型具体包括如下步骤：
1)
根据研究需要，结合研究区的水文地质条件，选择完整的水文地质单元，以确定研究区的边界范围；
2)
根据含水层性质
、
结构
、
岩性，将含水层概化为均质含水层或非均质含水层
、
向同性或各向异性
、
隔水层或弱透水层；
3)
将地下水概化为稳定流或非稳定流
、
潜水或承压水；
4)
根据含水层
、
隔水层的地质构造
、
边界水流特征与水体间的水力联系，将边界条件概化为三类：第一类边界为每时刻确定水头的给定水头边界，第二类边界为确定单位面积交换流量的给定流量边界
、
第三类边界为水头与流量综合考虑的混合边界
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤
(2)
中地下水流数值模型如下：式中：
K
xx
，
K
yy
，
K
zz
：分别为
x
，
y
和
z
方向的渗透系数
(m/d)
；
S
：储水率
(1/m)
；
h
：水头
(m)
；
w
：含水层的源汇项
(1/d)
；
t
：时间
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述地下水流数值模型的构建步骤包括如下步骤：
1)
时间离散与空间离散依据已经确定的研究区边界范围，在
GMS
中画出研究区边界范围，根据研究区范围大小确定模型单元格大小与数量剖分，并依据研究区水文地质条件及含水组厚度确定模型层数；收集整理模型分层后的各层含水层的各层顶板
、
底板的标高和初始地下水头导入
GMS
中并进行插值；确定应力期和模拟起止时间；
2)
确定水文地质参数依据研究区水文地质勘察资料
、
抽水试验资料，再结合研究区的地形地貌
、
地质图
、
水文地质图，对研究区进行水文地质参数分区；
确定水文地质初始参数，包括弱透水层和含水层的水平
/
垂向导水率
、
储水率
、
给水度
、
孔隙度；
3)
确定源汇项
(1)
根据水文地质图，结合不同地形地貌单元降水入渗补给系数，综合考虑地表土质
、
下垫面条件
、
地表水埋深因素，进行降水入渗和农业灌溉分区；研究区降水及农业灌溉渗透补给以面状补给处理，并通过
Recharge Package
导入地下水流数值模型；
(2)
根据资料确定研究区河流的起点和终点河床高程
、
河流水位及河段导水系数，研究区河流入渗以面状补给处理，并通过
River Package
导入地下水流数值模型；
(3)
地下水开采量和开采井分布依据资料确定，并进行适当井群合并，导入地下水流数值模型中；
(4)
蒸发作用于给定气候条件下的浅层地下水流失蒸发量的确定：根据资料确定研究区的蒸发量
、
地下水蒸发深度和表面蒸发高程，并通过
EVT Package
导入地下水流数值模型；
4)
模型的识别与验证通过国家
、
组织地下水监测网络或野外个人监测，确定观测点位置并收集观测点水位数据，导入
GMS
模型中，启动
Observation Point
功能，输入观测井数据并运行地下水流数值模型，不断改变水文地质参数和源汇项数值进行重复计算，直到观测点的地下水位计算结果与地下水位观测结果的差值控制在一年中地下水位波动差值的
10
％以内；运行地下水流数值模型后，每个观测点将显示一个彩色带，其中点作为观察值，上端是观察值加范围值，下端是观察值减范围值；通过观察
、
计算模拟值和观测值的拟合程度，来判断模型的适用性，且监测点模拟时地下水位值绝对误差应小于监测点对应模拟时段的实际水位变幅
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤
(2)
中地下水溶质运移模型由变...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海明，张子瑞，肖翰，李梦娣，张翠霞，苏思慧，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：
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