秦皇岛地区海水入侵的二维数值模拟

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1、同济大学硕士学位论文秦皇岛地区海水入侵的二维数值模拟姓名：鲍俊申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：刘曙光;杨燕雄20050301摘要随着沿海地区社会经济的发展和人口数量的增加，地下淡水资源对人类的生存和发展越来越重要。然而由于各种自然因素和人类活动的影响，滨海含水层中海水入侵现象不断加剧。奏皇岛洋、戴河地区由于其特殊的地理位置，海水入侵问题更是备受关注。本文建立了一个研究海水入侵问题的二维平面非稳定流数学模型，以秦皇岛洋、戴河平原区为例，糨合溶质运移方程和水流方程，模拟出了地表河流与地下水系统的相互作用。模型两部、东部雨』北部以缸山和

2、丘陵为边界，南部以海岸线为边界，采用三结点三角形单元对计算区进行剖分，前沿洋、戴河两岸和抽水井附近加密了网格，然后采_l=}j不等距时间步长的上游加权迎风有限元法对方程组进行求解。文中首先利用Arcview软件建立了模型计算区内各类水文地质参数的地理信息系统。该系统不仅便于本模型的各类数据输入，而且便于今后区内已有数据的空间检索。其次模型通过研究区内1998年5月20日到2003年12月31日的观测井实测数据校正和检验了模型的各类参数和边界条件，然后对区内5年之后海水入侵进行了预测。结果发现按照25％保证率的降雨量使得海水入侵的面积增加24．94

3、km2，按照50％保证率的降雨量使得海水入侵的面积增加25．05km2，按照75％保证率的降雨量使得海水入侵的面积增加25．58km2。在该模型的基础上仍以1998年5月20日到2003年12月31日为模拟时段，对三种防治海水入侵的T‘程方案进行了数值模拟，结果发现在洋河口修建防潮坝使得海水入侵的面积减少3，63km2．沿海岸线兴建地下水坝可使海水入侵的面积减少3．86km2，通过沿岸布置注水井更可使海水入侵豹面积减少4．18km2，将三个防治工程结合起来可使海水入侵的面积减少3．24km2。最后鉴于实际地质参数的空间变异性，本文以Theis模型

4、为简单的算例，结合有限单元法初步探讨了遗传算法在水文地质参数反演中的适用性，并进一步研究了遗传算法中各种参数取值的变化对于反演结果的影响。灵敏度分析的最终结果表明，实测数据的测罱误差对于反演参数的精度影响晟大。关键词：海水入侵，数值模拟．有限单元法，遗传算法AbstraelAbstractWiththedevelopmentofeconomicandthegrowthofpopulation，groundwaterbecomesallincreasingimportantresourcethatlimitshumansurviveanddevel

5、opment．Duetotheimpactofnaturalfactorandhumanactivities，however,seawaterintrusionhasincessantlydeterioratedinthecoastalaquifer．TheregionlocatingintheplainbetweentheYangriverandtheDairiverofQinhuangdaohasattachedmoreandmoreattention．Takethisregionforanexample，thetextincorporate

6、stheeffectofdensity-dependentflowtoconstructatwo·dimensionalunsteadystatesaltwaterintrusionmodelwhichisabletosimulatetheinteractionbetween也eriverandaquifer．Firstlythismodeltakeintoaccountthenaturalmountainbordersaseastern，northernandwesternboundary．Secondlythemodelisdiscretiz

7、edbylineartriangleelementandrefinedaroundthepumpingwellandtheriverbank．ThirdlythemodelusethestreamlineupwindGalerkinfiniteelementapproachtosolvethepartialdifferentialequationsthattimearediscretizedintovariabletimesteps．ArcViewsoftwareisconsideredtoconstructasuitofGISwhichincl

8、udeallkindsofhydrogeologyparameterneededforthismodel．ThissuitofGISis