基于GIS的威海市海水入侵可视化数值模拟系统研究

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1、Y1031129分类号：腔3UDC：§ZZ学号：—04301—01078衙级：五基于GIS的威海市海水入侵可视化数值模拟系统研究薛显武指导教师：睦喜数援塑星太堂丛塞壅姿遁量丕型至狸抖堂国塞重壶塞验窒直立直酉压路!呈申请学位级别：王堂亟±专业名称：丛塞堂丛盔煎邀论文提交日期：2Q鱼2生!月论文答辩日期：2QQZ生!目2曼目学位授予单位：{丑连盔堂学位授予日期：2QQ2生生旦答辩委员会主席：塞蕉垒论文评阅人：塞垄全、毯赶蓥2007年1月中国·南京訾[，／艾大鳓每学．口Jj河硕摘要地下水不仅是水文循环的一个重要组成部分，也是人类不可缺

2、少的一种自然资源，其水量稳定，水质良好，在社会发展和人民生活中的地位越来越重要了。随着人类社会的不断发展，人1：3的迅速增长，人们对地下水的需求量日益增大，开采强度也在不断增加，地下水的超量开采使地下水位急剧下降，导致沿海地区发生了大面积的海水入侵，成为制约社会经济发展的重要因素。本文选用美国地质调查局所开发的饱和带非饱和带可变密度的地下水流运动和溶质或能量运移模型(SUTRA模型)，从源程序入手，剖析其程序设计原理、方法、结构和流程，详细探讨了SUTRA模型的特点，并根据实际情况对其加以改进。出于SUTRA三维模型参数和数据的

3、复杂性，SUTRA模型的前处理和后处理过程中涉及到数量巨大的数据处理和分析工作。本文利用地理信息系统处理海量数据和空间分析的功能，开发出GIS与SUTRA模型有机融合在一起的集成系统一海水入侵可视化数值模拟系统。模型改进及系统构建包括：(1)改进SUTRA模型的降水入渗补给、潜水蒸散发消耗和机井抽水量等源汇项计算程序，使之可以有效反映气候变化及地下水开采对海水入侵的影响；(2)利用GIS空间分析、数据管理和可视化表达功能，实现了SUTRA模型的可视化构建、含水层空间和模拟时间的可视化离散、参数的可视化赋值、模型的可视化模拟及其模

4、拟结果的可视化表达等功能，为海水入侵研究提供了有效的模拟和分析工具。关键词：地理信息系统，海水入侵，地下水数值模型，SUTRA模型AbstractGroundwaterplaysanimportantroleinwatercycleandiSoneoftheindispensablenatureresources．ItiSrelativelysteadyinwaterquantityandcleaninwaterquality．GroundwateriSmoreandmoreimportantforthesocialdevelo

5、pmentandliving．Withtherapiddevelopmentofeconomicsandincreaseofthepopulation，increaseofgroundwaterwithdrawalresultsindecreaseofgroundwaterlevel，andthuslcadstoenvironmentaldisaster,suchasseawaterintmsioninthecoastareas．nlishasbecomeaninfluencefactorinlimitingsocialande

6、conomicdevelopment．Inthispaper,avariabledensitygroundwaterflowandsolutetransportmodel(SUTRA)wasselectedtosimulatetheseawaterintmsion．Theprinciple，method，modelstructureandcomputationprocessesoftheSUTRAmodelwereinvestigatedonthebasisoftheFortranprogramspublishedbyUnite

7、dStateGeologicalSurvey．111emodelstructurewasmodifiedtoenhanceitsmodelingcapacity．The3Dmodelcomplexityarisesfrommelargenumberofmodelparametersandinputandoutputdata．WjdevelopedavisualizednumericalmodelingsystemwhichintegratesGISandSUTRAtofeasiblydealingwithspatialanaly

8、sisanddatamanagement．Theprimaryimprovementofthemodelandsystemdevelopmentfeaturesinclude(1)tomodifrgroundwaterSOUrCeandsinksubroutin