数值模拟技术在大庆前进地下水源管理中的应用

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模型技术是通过建立数学模型,利用数学语言模拟地下水系统的结构和功能并在认识现实系统性质的基础上,利用模型技术的反馈调节机制,对研究系统的发展进行预测和对系统施加控制,分析系统在不同条件下的响应,进行优化决策,这一技术应用于地下水源的资源量管理中,可以达到调整水源地开采量、控制地下水位下降、优化水源井运行方案,最终实现技术及经济上的优化。 大庆西部地区地下水资源,由于长期高强度(开采层位集中、开采地段集中、长期连续)开采,多个水源漏斗进一步发展,已形成了面积较大的区域性水位降落漏斗。前进水源位于区域降落漏斗中心内,随着水源开采量的增加,地下水位持续下降,开展对该水源资源管理方面研究,确定水源合理的开采量,对于控制区域性地下水降落漏斗的扩展及保护地下水资源等方面具有重要意义。 地下水流三维模拟是当前国内外研究的热点,是科学研究的前沿。通过本课题的研究,引进德国Wasy水资源规划和系统研究所FEFLOW有限元法计算软件,对水源地进行了地下水流三维数值模拟。所构建的三维流数学模型仿真性强,能准确地刻划含水系统特征及地下水运移的动态特征,运用识别验证好的三维数值模型进行三个方案地下水预报。预报结果显示:水源按设计开采量5×10<4>m<3>/d,获得地下水补给量为4.66~4.72×10<4>m<3>/d,小于开采量,而且地下水位处于持续下降状态,每天超采3000 m<3>左右,应适当减少开采量,达到采补平衡。通过本课题的研究,利用最优化技术,建立了前进水源地地下水优化管理模型,通过对不同配置方案的对比,得到前进水源地最佳开采量为3.5~4.0×10<4>m<3>/d,并得出各井按最优化方案下的分配水量运行,每天可减少电耗929.6~1 000kwh,获得的经济效益最大。 通过该课题的研究,建立水源地下水三维流数值模型,在对模型进行识别、验证基础上,结合地下水源开发的动态、水文地质条件、工程技术条件及水量需求等因素,制定科学合理的水源开发运行方案,对存在问题的水井、水源开采方式进行适时调整,对于降低运行成本、科学合理开采地下水、提高地下水源管理水平等方面有着重要现实意义。
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