地下水资源评价实习报告.doc

PMWIN数值分析实习 班级：053082 姓名：苏思慧 学号指导老师：崔亚莉 日期：2011年6月2日 一、用均衡法和达西公式建立河间地块稳定流条件下的地下水平衡方程，并求解 1、用单元中心法建立计算网格。 2、建立单元流量平衡方程 （1）建立1号计算单元的流量平衡方程 （2）建立2号计算单元的流量平衡方程 （3）建立3号计算单元的流量平衡方程 （4）建立4号计算单元的流量平衡方程 （5）建立5号计算单元的流量平衡方程 3、解单元流量平衡方程组 （1）联立方程 1号单元： 2号单元： 3号单元： 4号单元： 5号单元： （2）确定水文地质参数 K＝10m/d； 降雨量：445毫米/年；入渗系数：0.35； H0＝53.00m； H6＝52.00m； 将水文地质参数带入方程组，得： （3）迭代求解 将方程（2）中方程分别改写，其中表示单元i前一次计算水头。 整理方程(a)~(e)，计算式如下： （4）利用EXCEL绘制迭代曲线 4、求解地下水补给量和排泄量，并分析误差产生的原因 （1）补给量 其中，W为降雨入渗量，A为河间地块面积。 （2）排泄量 其中，为河间地块的宽度。 （3）误差分析 有限差分法是以每个单元中心点的水头近似代表该单元的水头，然而真实情况中地下水水头是连续变化的，这一近似化与实际情况的区别进而导致了误差的产生。虽然有误差的产生，但只要单元划分的足够多，就可以使所模拟的地下水流场越近似于真实流场，即满足精度要求即可。 二、用PMWIN建立地下水稳定流条件下的渗流模型 （一）原理 1、水量均衡 其中，为计算期间内地下水系统各补给量总和； 为计算期间内地下水系统各排泄量总和； 为计算期间内地下水系统储存量的变化量。 2、达西定律 其中，Q为通过过水断面的流量； A为过水断面的面积； 和分别为左、右过水断面处的水头(m); 为左、右过水断面之间的水头差(m); L为左、右过水断面之间的距离(m); 为水力梯度(无量纲); K为过水断面之间含水介质的渗透系数(m/d)。 （二）模型参数 1、单元剖分： 20列，20行，2层。 2、水文地质参数： （1）水平渗透系数 Layer 1整个层K1=40m/d; Layer 2左半部分K2=40m/d，右半部分K3=20m/d (2)垂直渗透系数 K1=K2=1m/d 3、含水层类型 Layer 1潜水，代码=1；Layer 2承压/无压转化，代码=2 4、顶板标高 Layer 1顶板标高58.85m；Layer 2顶板标高48.85m 5、底板标高 Layer 1底板标高48.85m；Layer 2底板标高41.85m 6、降雨补给量计算 降雨量：445mm/a；入渗系数：0.35； 7、左右侧水头 ; （三）模拟天然条件下的地下水流场 1、天然条件下的地下水流场（如图1） 流场分析：流场之所以呈现图1所示形态，原因是第二层左半部分渗透系数为40m/d，而右半部分渗透系数为20m/d。由于左右的渗透系数的差异，导致左半部分等水位线稀疏，而右半部分等水位线密集。 2、用Water Budget分析天然条件下的地下水均衡（见表1） 第一层的补给项有两个。一个是降雨入渗补给，补给量大小为1393.2021 m^3/d，占总补给量的66%；另一个是下层的越流补给，补给量大小为717.8329 m^3/d ，占总补给量的34%。第一层的排泄项有两个。一个是侧向流出排泄，排泄量大小为1393.1968 m^3/d，占总排泄量的66%；另一个是向下层的越流排泄，排泄量大小为717.8344 m^3/d，占总排泄量的34%。补排差为0.0038 m^3/d，即补给量近似等于排泄量，所以潜水含水层水量均衡。 第二层的补给项有一个，是上层的越流补给，补给量大小为717.8344 m^3/d。第一层的排泄项有一个，是向上层的越流排泄，排泄量大小为717.8329m^3/d。补排差为0.0015 m^3/d，即补给量近似等于排泄量，所以承压含水层水量均衡。 表1 天然条件下地下水均衡表 研究范围 补给项（m^3/d) 排泄项(m^3/d) 第一层 降水入渗量 1393.2021 侧向流出量 1393.1968 侧向流入量 0.0000 向下层越流排泄量 717.8344 下层越流补给量 717.8329 井开采量 0.0000 小计 2111.0350 小计 2111.0312 补排差 0.0038 第二层 上层越流补给量 717.8344 向上层越流排泄量 717.8329