Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 阿拉善左旗温都尔图西滩灌区地下水评价与数值模拟研究 | |
| 其他题名 | Study on the Groundwater Evaluation and Numerical Simulation of Xitan Irrigation area in Wenduertu of Alashan |
| 彭家中 | |
| 出版年 | 2012 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 冯起 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 自然界中水演化规律的复杂性，人类活动对天然水影响的日益加剧，致使水问题愈加突出，从而极大地影响和制约了人类社会的生存和发展。水资源作为联系社会经济系统和自然生态的纽带，已成为干旱内陆河流域人类生态系统（或社会生态系统或社会—自然生态系统）可持续发展过程最主要的制约因子。地下水因其可以弥补干旱内陆河地区降水稀少、年际变化大、季节间分布不均匀、地表水匮乏、受蒸发损失严重等不足，在水资源的开发利用和管理中起重要的调节作用。然而，随着地下水资源开发程度的不断加大，地处腾格里沙漠南缘的西滩盆地也出现了区域地下水位大幅度下降、水资源衰竭、水质恶化、生态环境退化、土地沙漠化等一系列问题。科学上，西滩盆地地下水资源总量不清，区域地下水的补、径、排条件的研究程度不够，部分地区过量开采地下水，导致地下水采补失调，严重影响了区域经济与社会可持续发展。因此，以地下水资源永久持续利用和社会经济与环境协调发展为原则，建立地下水模型，从大区域角度研究西滩盆地地下水，对地下水资源进行科学管理，合理开发、利用地下水资源，维持和恢复生态环境，提供重要的科学依据。 本论文运用GIS和RS技术并结合地下水MODFLOW模拟软件，选取位于腾格里沙漠南苑西滩农业井灌区作为研究区域，在分析水文地质条件的基础上，将西滩盆地作为整体考虑，建立水文地质概念模型，并结合GIS作为模型前处理的主要手段，建立基于水文地质概念模型的地下水模拟模型。采用定量化的方法描述西滩灌区地下水位下降引起的生态环境变化过程，为西滩盆地生态恢复和重建提供理论依据。主要结论如下： （1） 西滩地区由长岭山北麓起至北部的毛条海子—芦草坑—冬青湖，可划分为山前拗陷带第四纪堆积平原区；可划出由山前冲沟进入沙漠的西滩盆地，水文地质上属下伏的第三系拗陷盆地的河湖交替湖盆边沿带及中部湖相沉积带。含水层岩性：有7组抽水试验全部分布在西滩坳陷盆地河湖交替相沉积带。含水岩组以中粗砂、细砂、含砾砂为主，其间夹有薄层砂质泥岩，构成了较为完整的水流体系。含水层厚度在52.3~76.45m之间，导水系数（T）为146.56 m3/d~348.48 m3/d，径向渗透系数（Kr）为2.63m/d~3.79 m/d。第八组位于坳陷盆地的中部，含水岩组为多层承压含水体，导水系数（T）为264.22m3/d，径向渗透系数（Kr）为2.66m/d。含水层岩性多为中细砂、粉细砂。西滩地区下伏第三系地层孔隙—裂隙发育较好，长岭山北麓山前倾斜平原的降水是本区水源的补给区，以西滩盆地南侧宽44.375km、深300m以内的130m孔隙—裂隙发育较好的第三系含水层，计算得侧向补给地下水资源量为4483.9万m3/a；按西滩灌区计，地下水允许开采量为2636.9万m3/a，最大可灌溉耕种4.4万亩农田。 （2）经长期开发，地下水埋深自上世纪80年代后随时间变化呈逐年减少的趋势，已经在井灌区形成了明显的降落漏斗，成为该灌区发展的一个不稳定因素。地下水深埋，呈东北—西南（“西北—东南”）向逐步加深的空间分布格局，球体模型能够较好的模拟地下水埋深的空间分布格局。 （3）灌区地下水可用于农作物灌溉，随着开发强度加大，已出现盐化；各离子及矿化度存在空间自相关及方向效应，Mg2+和矿化度的各项异性比为1，其不存在各向异性特征，而K+的各项异性比最高，为2.4679，其他各离子均小于2，甚至Cl-的各项异性比接近于1。除HCO3-表现出从南到北逐渐增大的趋势外，其他各离子及矿化度均表现为自东南向西北逐渐减小的趋势，模型检验综合结果来看，HCO3-的模拟结果最佳，其次是SO42-的模拟结果较好。 （4）地下水属弱碱性，PH 7.3-7.6，井水PH值不符合正态分布，变异系数CV值为0.021，属弱变异。整体呈东北高、西南低的空间分布特征；存在各项异性特征，其空间变异程度较低。模拟的理论半变异函数为球体模型，各项统计检验结果显示其具有良好的模拟效果。整体空间分异程度不高，呈北高南低的空间分布格局。电导率存在较明显的二次趋势，和各项异性特征，各项异性比为1.11，其空间变异程度较高，而在变程范围内空间相关性亦属中等，空间分异程度较复杂，整体呈东南高、西北低的空间分布格局，且存在的高值区与低值区相间分布的特点。 （5）灌溉土壤受人类活动影响大，土壤盐分均存在各项异性，并且在不同方向上表现出显著的差异。其中：Cl-和Na+的各项异性比最大，为6.5066km，而K+最小，为3.0825。在变程范围内HCO3-离子属于弱空间变异。HCO3-整体呈东南—西北两侧高，中间低的空间分布格局。Cl-、SO42-、K+ Na+及矿化度的空间变异程度较复杂，整体呈东南高、西北低的空间分布格局，且存在的高值区与低值区相间分布的特点。 （6）西滩灌区土壤养分中在变程范围内有机质属于弱空间变异，但“块金效应”达到0.8866，相比较而言，速效氮为纯“块金效应”。说明随机部分引起的空间自相关非常大。而全氮和全磷属中等空间变异，“块金效应”较小，速效磷、速效钾及全钾的空间相关性小于0.25，属中等空间变异。由Kinging插值结果可见：全氮和全磷整体呈东南高、西北低的空间分布格局，且存在的高值区与低值区相间分布的特点。速效钾的空间分布格局与两者具有类似的特征。而全钾由于采样数据存在的明显二元化，导致其空间分布格局具有东北高、西南低的特征。而速效氮、速效磷及有机质存在明显的中间高、四周低的空间分布特征，具有明显的高值中心，且各样分的高值区对应较为明显。 （7）用的地下水模型模拟的地下水水位变化由西南1590m，递减至东北边界1520m，有70m落差；模拟区地下水水位最低点出现在西滩井灌区中心偏东北部，已形成降落漏斗。相较西滩井灌区的初始水位，地下水水位下降十分明显，局部地区下降超过20m，整体下降约为10m。目前地下水开采量超过了区域的地下水可开采量，地下水持续下降，造成区域水资源枯竭、水质恶化、荒漠化程度加剧，为了遏制上述问题，必须削减地下水开采量或另辟途径，从甘肃景泰黄河调水，还要加强灌溉节水，消除大水漫灌，珍惜每滴水。 |
| 英文摘要 | Complexity of the evolution Law of water in the nature and the increasing impact of human activities on natural water resulted in water issues become more prominent,thus greatly influence and restrict the survival and development of human society.Water resources as a link to connect the social economic system and natural ecosystems, has become the limiting fators in arid inland river basins during the sustainable development progress of human ecosystem. Groundwater plays an important regulatory role in the utilization and management of water resources because it can make up the dificiency that rainfall is rare, great interannual variation,unevenly distribution among seasons, shortage of surface water and serious evaporation loss. However, with the increasing development degree of the groundwater resource, the West beach basin which located in the southern tengery desert also appeared a series of problems,such as regional drastically decline of groundwater table, water resources exhaustion, water quality deterioration, eco-environment degradation, land desertification. Scientifically Speaking, the total amount of groundwater resources is not clear, research for the condition of the recharge,runoff and discharge are not enough.Excessive extraction of groundwater leads to maladjustment,seriously impact on the regional economic and social sustainable development.Therefore, establish groundwater model which based on sustainable requirements, provide a theoretical basis for the groundwater rational utilization and eco-environment recovery. The aim of this paper is to establish the hydrogeological conceptual model and groundwater simulation model on the basis of the analysis of the hydrogeological conditions by using GIS and RS technology combined with groundwater movement simulation software MODFLOW. We wanted to quantitatively describ the eco-environmental change that has been caused by falling groundwater table. The main conclusions are as follows: (1) Aquiferous rock group are mainly consist of medium coarse sandstone,packsand, pebbly sandstone and thin layer sandy shale, constitute a complete water system. Aquifer thickness is 52.3~ 76.45m, transmission coefficient(T) is 146.56 m3/d~348.48 m3/d, radial permeability coefficient(Kr) is 2.63m/d~3.79 m/d. The eighth pumping test is in the middle of depression basin, aquiferous rock group is multi-layer confined aquifer. The transmission coefficient(T) is 264.22 m3/d, radial permeability coefficient(Kr) is 2.66m/d and aquifer lithology are mainly medium fine sandstone and siltfinestone. Lateral supplies water quantity is 44.839 million m3/a which calculated from well-developed tertiary formation pore – fussures within 300m. Groundwater allowable yield is 26.369 million m3/a, planting 44000 acres of crops. (2) Temporal variation of groundwater depth shows decreasing trend. Well-irrigation district has already formed a obvious cone of depression and this has become a destabilizing factor for area development. Groundwater depth presents spatial distribution pattern as \ |
| 中文关键词 | 阿拉善左旗 ; 西滩灌区 ; 地下水评价 ; 数值模拟 |
| 英文关键词 | Alashan Xitan Irrigation area Groundwater Evaluation Numerical Simulation |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 自然地理学 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287080 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭家中. 阿拉善左旗温都尔图西滩灌区地下水评价与数值模拟研究[D]. 中国科学院大学,2012. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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