济南市岩溶地下水数值模拟研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文济南市岩溶地下水数值模拟研究姓名：吴义锋申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：汪家权20040201济南市岩溶地下水数值模拟研究摘要闻名中外的济南市趵突泉、黑虎泉等著名泉群自1970年后出现断流后，继而发展到全年断流，恢复济南泉涌名胜景观，成为各级政府和学者共同关心的热点课题。本文的研究课题——济南市岩溶地下水数值模拟研究是山东省计委计划项目“济南市岩溶地下水开发利用与泉群保护研究(No．200001)”的子课题。主要研究内容有：第一，在调查和阅读分析相关资料的基础上，概要总结和

2、阐述泉群研究区域的自然地理、水文地质条件和地质概况，提出研究区水文地质概念模型，进～步建立济南泉群研究区非均质各向异性三维非稳定流数学模型，利用等参有限元技术进行数值求解。第二，将三维等参有限元技术运用至济南岩溶地下水资源评价中，离散研究区域，优化渗透系数等水文地质参数，利用2001年和2002年的数据资料进行数值模拟和模型校正，采用多种岩溶地下水开采方案进行预报2010年的岩溶地下水动态。第三，对济南市岩溶地下水系统来说．有“保泉”和“供水”两个目标函数。本通过对多种岩溶地下水开采方案预报对比，协调处理互为矛盾

3、的“保泉”和“供水”目的，最终预报济南市泉群地下水位标高，确定岩溶地下水的开采方案。第四，探讨与地下水运动数学模型的相关问题，包括数学模型输入项大气降水量的预报，地下水代谢方程的研究，将传统的时间序列方法加以改进，并应用于地下水资源评价。本文从系统的观点出发，分析和探讨地下水代谢条件模式。本文的研究成果可为济南市岩溶地下水资源科学管理提供依据。关键词：等参有限元三维数学模型数值模拟保泉供水地下水资源评价IsoparametrieFinite-elementThree-dimensionGroundwaterMod

4、elforFracture—karstWaterResourcesandNumericalSimulationinJinanSpringsZoneAbstractJinaniSthecapitalofShandongProvince，whichtakesgroundwaterasthemajorsourceforwatersupply．Wi也developmentoftheeconomy,groundwaterintheJinanspringszoneWaSexploitedincreasingly,andwat

5、erlevelwasSOlowthatspringscall’tspurtedanyIonger,evennotatallinwholeyear．Howtorestorethesceneryofspringsspurtinghasbeenhotspotissueandaimforgovernmentsandscholars．ThePaDerselectsthesubjectentitled“theisoparametricfinite—elementthree-dimensiongroundwater(FE3DG

6、W)modelforfracture．karstwaterresourcesandnumericalsimulationinJinallspringszone”．whichisonesub—taskofitemson“exploitationandspringsprotectionofJinanfracture-karstwater(No．20000¨”Inthispaper,thefollowingquestionsarediscussed：First。Accordingtothesitesurvey,ando

7、therrelativedatum，theconditionofphysicalgeography,geographyandhydrogeologyaresummarized．ThentheconceptmodelofresearchzoneandtheisoparametrieFE3DOWmodelforJinanspringszoneispresented，andbasedondatumof2001，2002，weevaluategroundwaterresourcesbymeansofnumericalme

8、thod．Second，weapplytheisoparametricFE3DGWmodeltOevaluatinggroundwaterresourcesinJinanspringszone，andpresentandoptimizegeographyandhydrogeologyparameters．AsfarasJinanfracture-karstwaterres