J4 ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (3): 805-813.

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

天津市地下水流-地面沉降耦合模型

李文运1,2|崔亚莉3|苏晨3|张伟4|邵景力3   

  1. 1.天津大学建筑工程学院|天津300073;
    3.天津市水务局|天津300074;
    2.中国地质大学水资源与环境学院|北京100083;
    4.天津市水文水资源勘测管理中心|天津300060
  • 收稿日期:2011-07-06 出版日期:2012-05-26 发布日期:2012-05-26
  • 通讯作者: 崔亚莉(1962-),女,教授,博士,从事地下水资源评价与管理研究 E-mail:cuiyl@cugb.edu.cn
  • 作者简介:李文运(1971-)|男|工程师|主要从事水资源科学研究和水资源开发利用管理|E-mail:lwy421tj@163.com
  • 基金资助:

    国家“973”计划项目(2010CB428804)

An Integrated Numerical Groundwater and Land Subsidence Model of Tianjin

Li Wen-yun1,2, Cui Ya-li3, Su Chen3, Zhang Wei4, Shao Jing-li3   

  1. 1.School of Civil Engineering, Tianjin University|Tianjin300073|China;
    2.Tianjin Water Authority|Tianjin300074|China;
    3.School of Water Resources &|Environment, China University of Geosciences|Beijing100083|China;
    4.Tianjin Survey and Management Center of Hydrology and Water Resources|Tianjin300060|China
  • Received:2011-07-06 Online:2012-05-26 Published:2012-05-26

摘要:

天津市平原区地面沉降主要由地下水大量开采引起,影响范围广、危害大,已成为天津市主要的环境地质问题。分析了研究区的水文地质条件,结合地下水开发利用状况,将研究区概化为6个含水层组,地下水流考虑三维非稳定流,地面沉降选用一维固结压缩模型,运用地下水流模型Modflow 2005和地面沉降模拟模块 Sub,建立了天津市平原区地下水流-地面沉降数值耦合模型,模型面积为1.1×104 km2,利用1998-2008年地下水位等值线、过程线、地面沉降过程线等资料对模型进行了识别。模拟期的地下水均衡分析表明,在多年开采条件下,越流补给、压缩释水、侧向边界流入分别占深层含水层补给量的41.84%、32.15%和24.17%。将调试后的模型应用于南水北调实施后地下水控采条件下的地面沉降趋势预测,显示出停采或减少地下水的开采,有利于减缓地面沉降下降速度,且表现出开采层位越往下,地面沉降恢复难度越大的变化趋势。

关键词: 地下水流, 地面沉降, 耦合模型, Modflow2005 及Sub程序包

Abstract:

The land subsidence occurred in Tianjin Plain, mainly due to excessive use of groundwater resources, is characterized by affecting a wide range of area and causing serious damages, which has been a major environmental geology problem in Tianjin. In this study, firstly aquifer system in the area of study was discreted vertically into six layers based on the analysis of hydrogeological conditions of Tianjin in combination with current situation of groundwater exploitation. The groundwater was treated as three-dimensional transient flow and land subsidence model was adopted as one-dimensional consolidation/compaction model. The simulation model for both groundwater flow and land subsidence in Tianjin plain was developed by utilizing the groundwater flow simulation module-Modflow 2005 and the land subsidence simulation module-Sub package. Total area of the model domain is approximately around 1.1×104 km2, and the numerical model was identified using contours of groundwater table, groundwater hydrograph, and land subsidence process curve graph. The groundwater budget during the simulation period indicated that the water of vertical leakage between adjacent water-bearing units, compaction, and lateral inflow account for 41.84%, 32.15% and 24.17% of the groundwater recharge of deep artesian aquifers respectively. Finally, the calibrated numerical model would be used to forecast trend of land subsidence under the control of groundwater exploitation after implementation of south-north water diversion project. The result shows that the decrease or cease in groundwater exploitation will contribute to the decrease in the rate of land subsidence. Moreover, the recovery of deformation of aquifer shows heterogeneity, with slow rate in the deeper aquifer.

Key words: groundwater flow, subsidence, integrated model, Modflow2005 and Sub package

中图分类号: 

  • P641.1
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