度 7 . 4 m 。第二层从东 60,80 m 到西 150,240 m ,南部潜伏 乌山隆起区的 20 , 60 m 到 北 部 的 100 , 200 m , 厚 度 分 布 不 [ 1 ] 均 。解放闸灌域第二层的平均厚度为 207 . 4 m 。解放闸灌域 2 两个含水层平 均 导 水 系 数 为 900 m/ d , 重 力 给 水 度 为 0 . 04 。
第一层主要为 Q4 时期的弱透水层 ,整个河套灌区平均渗透系
数为 0 . 06 m/ d ,疏干给水度为 0 . 02,0 . 05 ,粉细砂潜水含水层 的疏干给水度平均约为 0 . 07 ,本文解放闸灌域由南向北分为 3 个区 ,且为了与实际相符 ,由南至北依次减小 ,渗透系数假定为
0 . 09 m/ d ,0 . 07 m/ d 和 0 . 05 m/ d ,重力给水度取为 0 . 035 。第 二层为 Q3 时期的强透水层 ,河套灌区平均渗透系数约为 4 . 5 m/ d ,本文解放闸灌域取 8 . 0 m/ d ,重力给水度为 0 . 05 ,弹性贮 - 5 - 1 水率取为 2 . 2 ×10 m ,水力参数详见表 1 。
[ 3 ] 图 2 1997 年地下水年均水位等值线图 4 边界条件 地下水的垂向补给包括 : 渠系入渗 Ch 、田间灌溉入渗 I r
在边界设定时 ,可参考1997,2002年地下水年均 、灌溉期 降水入渗 R ; 排泄包括 :潜水蒸散量 E T 、排水沟排水 D r。a
在处理补给时 , 灌域渠系的组成 :干渠 - 分干渠 - 支渠 - E Tm 假设可以根据河套灌区潜水蒸发经验公式计算后结 大的 [ 5 ] 合具体月份的埋深假定 ,极限埋深为 3 m,见表 2 。指定 E T 斗渠 - 农渠 , 由于缺乏各渠道的资料 , 在模拟时候需要进行简 发生在第一层 ,考虑到地下水位总在第一层范围中 。灌域排水 化处理 , 即干渠和分干渠对其流经的单元发生的入渗补给用一 沟系的组成 :干沟/ 分干沟 - 支沟 - 斗沟 ,设臵为主排干及与之 个补给通量 R进行概化 , 取入渗系数为 0 . 02 计算 ; 其他低级 1 ( 相连的主要大型分干沟 。用排水沟子程
序包 drainage subro u2 渠道分布非常密集 , 则合并到田间入渗补给中去 , 考虑土地利 ) tine s来模拟 。对主干渠用河流子程序包进行模拟 。
用类型和作物的分布 , 对各个干渠所控制的区域分配不同的综对于地下水排泄的处理 ,潜水蒸散量 E T 用蒸腾蒸发子程 合的补给通量 R, 取入渗系数为 0 . 04 计算 ; 降雨入渗的处理 ,2 ( ) 序包 EV T进行模拟 ,假定地面为临界蒸发面 ,极限埋深取为 则考虑到降雨入渗 R 对灌域的补给相对很小 ,故采用统一的 a 2 . 7 m ,最大蒸散量根据已有研究成果换算确定 。排水沟道的 入渗补给系数 0 . 038 ,降雨量也统一采用杭锦后旗气象站的资 () 模拟利用排水沟渠子程序包 D RN进行模拟 ,根据具体的排水 料 。以上的补给最后均采用一个等效的补给通量 R 赋予研究 沟深度确定排 水沟 1/ 2 深度处高程 , 排水沟的水 力传导系数( ) 区 ,用补给子程序包 RC H进行模拟 。计算潜水的蒸腾蒸发量 C假定取为一很大的值 ,这里取 100 000 ,见表 3 。DR N E T时 , 假设最大的 E T发生在每个单元的平均地表高度处 , 最
表 2 1997 年各月 E T日平均值 m
1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 2 . 234E - 04 5 . 175E - 04 4 . 428 5 E - 04 0 0 2 . 862E - 03 1. 986E - 03 1 . 888E - 03 1 . 041E - 03 1 . 443E - 03 8 . 399E - 04 9. 560E - 05
表 3 灌域主要排水沟参数 主要对渠道和田间灌水入渗系数进行了调整 ,渠道的参数进行
了调整 ,见表 4 和表 5 所示 。经过反复的调试后 ,对 9 口观测 一排干沟 二排干沟 三排干沟 四排干沟 五 排干沟参数 主干沟
井的 10 日间隔水位观测值与模拟值之间进行分析和比较 ,如 4 3 3 3 3 3 沟深/ m
图 4 所示 ,二者相关系数为 0 . 96 ,平均残差为 - 0 . 157 m ,平均2 - 1 ( ) 100 000 100 000 100 000 100 000 100 000 C/ m〃d 100 000 DR N 绝对值残差为 0 . 471 m , 最大残差和 最小残差分别为 - 1 . 883
m 和 0 ,估计标准偏差为 0 . 01 m ,均方根为 0 . 583 m 。 模型率定和验证5 表 4 调整后综合入渗系数 在模型的率定时 ,运行时期为 1997 年 1 月 1 日至 1997 年 田间综合入 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 日 ,共分为 12 个应力期 ,每个应力期对应为 1 个月 ,所 渗系数
有的应力期内均采用等时间步长 ,即时间步长均为 1 d 。在研 0 . 29 0 . 29 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0. 26 0 . 27 乌拉河 究区域内选取 9 口常年观测井与模拟值进行比较 ,用于参数的 杨家河 0 . 29 0 . 29 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0. 26 0 . 27 清惠渠 率定 ,观测井井号分别为 37 、39 、43 、50 、69 、84 、85 、93 和 101 ,分0 . 28 0 . 28 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0. 26 0 . 27 黄济渠 布如图 3 所示 。0 . 27 0 . 27 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0. 26 0 . 27 黄羊渠 0 . 28 0 . 28 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0 . 26 0. 26 0 . 27
图 4 模拟值与观测值比较
计算后的水均衡结果如表 6 所示 ,研究区所占面积为解放 1997 年内的 间 隔 10d 的 观 测 水 位 值 与 模 拟 值 进 行 比用 闸灌域总面积的 90 % ,该模拟结果与 1997 年实测计算的值比 较 ,对模型的初始假设值进行率定 ,同时对累计水均衡计算结 较基本 吻 合 。综 合 以 上 结 果 , 认 为 模 型 率 定 结 果 基 本 可 以 果与已有的研究结果进行对比 ,以此对模型的参数经行调整 , 接受 。
表 5 调整后排水沟参数 () 102的实测地下水位与模拟地下水位的比较 1998 年 1 月 1 日
) 至 1998 年 12 月 1 日每 10 d 间隔从图中可以看出 ,各观测井 参数 主干沟 一排干沟 二排干沟 三排干沟 四排干沟 五 排干沟
模拟值和观测值的水位变化趋势基本一致 ,数值之间有一定差 4 3 3 3 3 3 沟深/ m 2 - 1 异 ,考虑到测量误差等诸多因素 , 因此初步认为所建立的概念 ( ) 500 000 500 000 500 000 C/ m〃d 500 000 500 000 500 000 DR N
性水文地质模型基本正确 ,经过验证后的模型能够对地下水动 3表 6 1997 年部分水文要素比较 亿 m 态的变化 趋 势 做 初 步 的 评 价 , 但 其 精 度 和 结 构 有 待 进 一 步 引黄入 潜水 降水入 主干渠 地下水 数值比较 提高 。 渗补给蒸发量变化量渗补给量 入渗补给
3 . 693 4 3 . 641 8 0 . 113 5 0 . 023 7 0 . 000 14 模拟值 6 模型的应用 实测计算值 3 . 736 6 3 . 744 9 0 . 113 5 0 . 024 7 0 . 006 50 根据前面率定和验证的 MOD FL O W ,分别对解放闸灌域
根据前述率定数值模拟的模型参数 ,应用 6 口观测井的水 () 见图 6。河套 的地下水流动态进行模拟和较粗略的情景预测 ( 位线 进 行 验 证 。图 5 是 其 中 的 4 口 观 测 井 井 号 : 7 4 、7 5 、7 8 、 3 3 灌区引水由过去的平均 52 亿 m下降到 40 亿 m,解放闸灌域
河套灌区地下水资源合理开发利用研究
