基于gis的地下水人工回灌分析——以济宁市地下水漏斗区为例

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1、河海大学硕士学位论文基于GIs的地下水人工回灌分析济宁市的引水回灌工程开始于20世纪七十年代末。“，为缓解水资源供需矛盾，提高泗河雨洪利用率，采用以丰补歉的调度方案，汛期引用泗河水回灌地下水，先后建设了充州引泗回灌工程、金乡金南回灌工程和济北回灌工程等，仅第一项工程年均引水3000×104m3以上，为缓解该地区的地下水超采状况起到了非常重要的作用。同时，对人工回灌的相关理论研究的领域也逐步扩大，内容包括回灌水源、水质及经济效益等很多方面。如，张妙仙，杨劲松等首次引入地下水生产效率的概念o”，将其定义为作物对地下水资源的利

2、用率，并据此确定了最佳地下水埋藏深度范围，为地下水综合治理提供较合理的指标；李怀正，白月华⋯，列举了常规雨水排放方式的弊端，总结了国外雨水收集方面的先进技术，并在综合分析雨水水质及回灌的实施方式等因素后，认为雨水的就地循环是完全可以实现的；赵璇，胡俊，等通过地下水回灌示范工程啪1，初步研究了城市污水处理厂二级出水经深度处理后进行回灌，对地下水水质的影响及其渗滤过程中对土壤结构的影响；倪红珍，白玉慧。1等结合地下水回灌工程的效益特点，阐述了其效益的内容，提出了以采补平衡为基础的地下水回灌工程的效益计算方法。1．2．2数值模

3、拟技术目前，在水文地质学领域内常用的数值模拟方法有：有限差分法、有限单元法、边界元法和有限分析法。应用最为广泛的是有限差分法和有限单元法。有限差分法于二十世纪开始应用于地下水流的模拟计算。1968年由Pinder等人引入交替方向隐式差分法。”，随后，stone、李竞生等人引入强隐式法”“，后来，又出现了不规则网格有限差分法。近些年来，随着计算机技术的迅猛发展，地下水数值模拟的软件也有了长足发展，在人机交互、计算机图形学、可视化等技术的推动下，具有可视化功能的地下水模拟软件迅速突起，目前已经占据国际地下水模拟软件市场的主导

4、地位，其中应用较为广泛的可视化软件有：①FEFLow：FEFLOw是由德国水资源规划与系统研究所(wAsY)研制开发的基于有限元计算方法的地下水模拟可视化软件。它的系统组成部分包括图形人机对话、GIS、CAD数据接口、有限单元网格生成器、空问参数区域化和可视化工具，其特点是具有较快速精确的数值计算技术。②GMS：GMS(GroundwaterModelingSystem)软件由美国BrighamYoung大学的环境模型研究实验室和美国军队排水工程实验工作站开发研制。GMS包含了MODFLOw、河海大学硕士学位论文基于GI

5、S的地下水人工回灌分析FEMwATER、岍3DMS、RT3D、SEAM3D、MoDPATH、SEEPzD、NuFT、UTCHEM等己有的地下水模型。GMS软件具有良好的使用界面，强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果，目前己成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件之一，但系统规模较大，对计算机要求较高。③VisualMODFLOW：GMS系统中的模块之一MoDFL0w本身也是一个独立的、功能强大的地下水数值模拟软件。其可视化版本visualMODFLow由加拿大waterloo公司在其早期版本Modflow的基础上开发研

6、制，并综合了MODPATH、MT3D、RT3D、winPEST等程序包。可进行三维水流、溶质运移、生物降解等模拟计算。是目前国际上最为流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统。我国对地下水数值模拟软件的研究由于起步较晚，因此没有形成具有一定使用规模的专业软件系统。如上所述，国内对数值模拟的研究主要集中于对数值模拟技术理论的研究，以及对国外通用模拟软件在我国实际地区的应用研究。2000年以来，数值模拟技术和可视化地下水模拟软件已被国内许多学者应用于地下水位预测及与地下水人工回灌相关的

7、分析中。其中，主要的研究成果有：董小刚，刘伟等“⋯，研究了偏微分方程定解问题的逆问题分类，结合地下水流建立了解逆问题的数学模型，分析后认为此数值解法及优化可在类似地下水资源评估和地下水流场计算中推广应用；束龙仓等。⋯，利用有限差分方法对滦河水源地建立数值模型，分析了河谷地区河流对含水层的补给作用：刘本华等。41通过对王河地区进行水文地质条件概化，利用有限单元法建立数学模型，预测了现状及增加地面回灌后的水位；林国庆和郑西来等。”。”利用visualModflow软件建立准三维地下水水流模型，分析了山东大沽河地下水库地区橡胶

8、坝的入渗补给能力；倪红珍，徐得潜等。”，运用物元理论对地下水回灌工程进行综合经济评判，根据具体地质、水文、水资源、技术与经济条件计算灰色关联度，对可能的回灌方案进行经济可行性和最优性的分析评价与论证，得出结论认为河道两侧引渗回灌为最佳方案。1．2．3GIS技术的应用地理信息系统(Geo乎aphichlfo册ation