地表河网_地下水流系统耦合模拟_模型.pdf

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1、2005年 5月水利学报SHUILIXUEBAO第 36卷第 5 期收稿日期:2004-05-17基金项目:教育部科学技术研究重大项目(2004-295);国家自然科学基金(49872080);国土资源部西部专项课题(20010301-06)作者简介:武强(1959-),男,内蒙古人,博士,教授,主要从事水资源与水环境、地理信息系统应用和三维可视化建模研究。E-mail:文章编号:0559-9350(2005)05-0588-05地表河网-地下水流系统耦合模拟:模型武强,孔庆友,张自忠,马振民(中国矿业大学(北京)水资源与环境研究所,北京100083)摘要:本文通过采 用联立求解地表河流一维明

2、渠非恒定渐变流与 地下水 拟三维 非稳定 流运动 方程的技 术路线,提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网 流动分 别由质量 和动量 守恒定 律而建 立的连 续性方程和运动方程所组成;地下水流采用多层拟三维非稳定流模型,通过彼此间的水力联系,建立 了地表河 网-地下水流耦合模拟评价模型,该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。关键词:一维明渠流;地表河网;拟三维流;耦合模拟中图分类号:P641 2文献标识码:A地表水与地下水的相互转化是自然界普遍存在的一种水文现象,它是水资源的基本属性之一。在进行水资源评价和规划管理中,必须十分注重地表水与地下水的

3、密切水力联系,将两者耦合起来考虑才能为水资源的评价和规划管理提供坚实的基础 1 3。在地表水与地下水相互作用系统中,以河流-含水层相互作用研究的意义最重要。1国内外研究现状及存在问题在 20 世纪 60 年代以前,对河流-含水层相互作用的研究主要集中在推导一维地下水流受完整河 补给的解析解及其应用方面,一般利用河流退水曲线来确定基流量并估算河流对地下水的补给量,这种方法一般称基流分割法。探讨从含水层抽取地下水引起邻近河流流量减少的计算模型一直是河流-含水层相互作用研究的重点。More-l Se gtous等 4将线性系统原理引入河流-含水层相互作用的研究,提出了计算河流或含水层子系统提取水量引

4、起另一子系统水量和水位变化的连续和离散核函数公式。这些公式可作为河流-含水层系统的模拟和管理工具。但是,这些公式的基本假定是河流和含水层间的水量交换是连续的,因此不适合于非连续水流的条件;Sophocleous 等 5以数值模拟为标准比较了河流-含水层解析解的预测准确性,他们分别检验了解析法概化忽略的若干因素对系统响应所产生的影响程度,重要性位于前三位的因素分别是河床底部低渗层的水力传导性、河流切割含水层的完整程度和含水层的各向异性,这些因素直接与含水层水流的多维性特点有关;Zlotnic 等推导了同时考虑河流非完整性和河床底低渗阻水层影响的含水层水头计算公式,并将该公式的计算与其它不考虑上述

5、两因素的其它解析解进行了比较。结果发现,河流-含水层系统的响应对河床下含水层的贮(释)水性并不敏感,因此可以简化计算。这个结论与 Sophocleous 的结论是一致的。但是,公式中一个无量纲的反映河宽与河床底低渗层导水性及其厚度的参数对河流-含水层相互作用的影响较大,该参数越大,说明河流与含水层的水力联系越好。588以上分析表明,当河流-含水层系统的客观条件与解析解的假定条件接近时,解析解仍可用来分析河流-含水层系统在各种激励下的响应。但是,自然界客观条件通常与解析解的假定条件存在较大差别,这就大大限制了解析解的进一步应用。应用计算机和数值模拟技术进行水资源评价与管理是目前国内外常用的一种有

6、效手段。就目前有关地表水与地下水联合模拟评价和管理的数学模型而言,无论是水文学家所研制的以地表水评价为主的联合模拟管理模型,还是水文地质学家所开发的以地下水资源评价为主的联合模型,尽管建立模型的数学、数值方法有所不同,但它们大多数都具有一个共同特点,即所建立的数学模型仅考虑主要研究对象的水流运动规律,而不直接考虑与主要研究对象存在水力联系的其它水源的运动规律,仅仅把这些具有水力联系的水源作为主要评价对象的一个源(汇)项加以间接考虑,这些方法实际上未能将地表水与地下水两大子系统进行真正意义上的联合评价。例如,美国的 Young R Aand BredehoeftJ D。在研究美国东部克罗拉多的南

7、Platte河谷的地下水与地表水联系时,尽管把河网对地下水的补给处理为随机输入,但这个量仍作为人工补给的一个源项。美国的Y Y Halmes 和以色列的Y C Dreizin 在研究地下水与地表水联合管理方法时,也把地表水作为人工补给的一个源项叠加到地下水模型中。我国姚汝祥在研究大石河流域的地表水和地下水联合运行的模拟计算和范鹏飞在研究山前平原区地下水资源评价中处理上游地表水的管理问题时 6,均把地表水与地下水的交换量体现在地下水运动方程的源汇项中,显然这些很难准确评价出河流中、上游取水对下游地下水位的控制影响作用。与此相同,水文学家也采取类似的方法,联合模拟评价水资源。近些年来,在地表水-地

8、下水相互作用分析方面取得了一些进展,但大部分模型继续使用简单的Darcy 公式及高度理想化的河流几何形态来模拟基于河水位和地下水位差穿越河床底低渗层的水量传输过程。1988 年,美国的 McDonal 和Harbaugh把地表水模块添加到美国地质调查所(USGS)开发的地下水模型系统MODFLOW软件中,但软件的最初版本的河流模块是按简单的Darcy公式研制的;1989年,Prudic 修改了河流模块,但改后的版本也只能模拟矩形菱柱河槽的恒定流。我国的钱会等 7提供了应用三维模型分析傍河取水越流稳定渗流问题的研究实例。卢文喜 8应用了恒定流理论进行了地表水-地下水耦合模拟研究,蒋业放 9 11

9、模型也应用恒定流理论进行了地表水-地下水耦合模拟研究。虽然应用数值模拟模型来分析河流-含水层相互作用的过程已有近40 年历史,并取得了一些可喜成果,但所有数值模型在应用上仍存在许多不完善的地方。如MODFLOW采用矩形网格差分法来建立河流-含水层系统数值模型,它在逼近河流不规则几何形态方面缺乏灵活性,特别是在处理多河流汇流系统时更显得简单有余,灵活不足;另外,把地表水流近似处理为一维明渠恒定流,不能真实刻画地表河流的水力特征和地表水与地下水的相互作用。2地表河网-地下水流耦合模型建立2 1地表河水运动数学模型对于有限长河流,其水流运动符合一维明渠非恒定渐变流。当河床坡度较小(即 i=sintg

10、)、河流两岸存在汇水(或引水)、河床底部存在弱透水层、河水与地下水之间存在水力联系的条件下,河流的运动规律可采用连续和运动两个基本方程来描述 12 14。BZt+Qx=qL+EQt+x(Q2A)+gAZx+gAQ|Q|K2=0(1)式中:B 为河流断面宽度(m);Z 为河水水位(m);Q 为河流断面流量(m3d);x 为河流断面间距(m);qL为沿两岸单位河长汇入(正)或引出(负)的流量(m2d);K 为流量系数,K=CA R;C 为谢才系数;A 为河流断面面积(m2);R 为水 力半径(m);E 为河水流动方向上单位长度河水和地下水的垂向交换量(m2d),当地下水排泄河流时为正,河流补给地下

11、水为负;g 为重力加速度。2 2多层含水层系统地下水流数学模型对于一个由潜水含水层和下部若干承压含水层组成的m 层589文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10

12、Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8

13、文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W

14、6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10

15、Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8

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17、6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10

18、Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8含水层的地下水流系统,如各含水层地下水以平面二维流为主,含水层之间通过纵向一维越流方式发生水量交换,地下水流系统可采用拟三维非稳定流定解问题描述:div(T1grad H1)+Cpa1(H2-H1)+E+-q1=S1H1t(x,y)div(TmgradHm)+Cpam-1(Hm-1-Hm)+cpam(Hm+1-Hm)-qm=SmHmt(x,y)div(TMg

19、radHM)+CpaM-1(HM-1-HM)-qM=SMHMt(x,y)Hm(x,y,t)|t=0=Hm0(x,y)(x,y)TmgradHmnm|2=q(x,y,t)(x,y)2Hm|1=Hm1(x,y,t)(x,y)1(2)式中:(x,y)为空间坐标(m);qm为第 m 含水层的人工开采强度(m d),qm=mpj=1Qi(x-xi,y-yi),Qi为 m 含水层第 i 号井的开采强度,mp 为开采井个数,(xi,yi)为第 i 号井的坐标(m),(x-xi,y-yi)为二维 Dirac Delta函数在(xi,yi)处的值;Hm0为各含水层初始水位标高(m);Tm为第 m 含水层非均质导

20、水系数(m2d),在潜水层T1=k(H1-Z),Z 为潜 水含 水层底 板标高;Cpa m为 第 m 弱透水 层越 流系数(d-1);为除地表河水补排、越流补排和人工开采外的垂向补给强度(m d);Hm为第 m 含水层水位标高(m);Sm为第 m 含水层的贮水系数,当含水层处于无压状态时,为给水度,当处于承压状态时,为弹性贮水系数;2为各含水层的二类边界;1为各含水层的一类边界;q(x,y,t)为第 m 含水层的二类边界单宽流量(m2d);Hm1为第 m 含水层的一类边界水位(m);nm为各边界的外法线方向;E 为河水流动方向上单位长度河水与地下水的垂向交换量(m d),河流排泄地下水为负,河

21、流补给地下水为正;为含水层的计算区域。联立式(1)和式(2),即可得到地表河网与地下水流的耦合模型。3耦合数学模型求解3 1地表河流数学模型求解对于地表水一维明渠非恒定渐变流方程,有多种求解方法,如特征线法、瞬态法、显式差分法和隐式差分法等,由于显式差分格式有条件收敛,故本文采用普列斯曼(Preissmann)四点空间中心隐式差分格式求解。即:f(x,t)=2(fn+1j+1-fn+1j)+1-2(fn+1j-fnj)(3)fx=fn+1j+1-fn+1jx+(1-)fnj+1-fnjx(4)ft=fn+1j+1-fnj+1+fn+1j-fnj2t(5)其中:为系数,一般取121,此时格式为无

22、条件收敛。将式(3)式(5)分别代入式(1)中的连续和运动方程,经整理并合并同类项后可得到:A1Qn+1j+1+B1Zn+1j+1+C1Qn+1j+D1Zn+1j+E1=0(6)A2Qn+1j+1+B2Zn+1j+1+C2Qn+1j+D2Zn+1j+E2=0(7)式中:Ai、Bi、Ci、Di和 Ei(i=1,2)都是节点函数值Zn+1j+1、Zn+1j、Qn+1j+1、Qn+1j以及 Znj+1、Znj、Qnj+1、Qnj的函数,故式(6)和式(7)构成非线性方程组,为了便于叠代求解,将非线性方程组中的系数进行线性化处理。式(6)、式(7)经线性化处理后可写成:A1jQj+B1jZj+C1jQ

23、j+1+D1jZj+1=E1j(8)590文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

24、1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S

25、4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5

26、Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

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28、4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5

29、Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

30、1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8A2jQj+B2jZj+C2jQj+1+D2jZj+1=E2j(9)式中:A1j=-4tx(Bnj+Bnj+1);B1j=1-4(Qnj+1-Qnj)x(Bnj+1+Bnj)2dBnjdZnj;C1j=4tx(Bnj+1+Bnj);D1j=1-4t(Qnj+1-Qnj)x(Bnj+1+Bnj)2dBnj+1dZnj+1;E1j=-4tx(Bnj+Bnj+1)(Qnj+1-Qnj)+4(qL+E)Bnj+Bnj+1t;A2j=1-4tx

31、(QnjAnj+2 tgAnj|Qnj|(Knj)2;B2j=tx2(Qnj)2Bnj(Anj)2-g(Anj+1+Anj)+g(Znj+1-Znj)Bnj+gtQnj|Qnj(Knj)2Bnj-2AnjKnjdKnjdZnj;C2j=1+4 t Qnj+1xAnj+1+2gtAnj+1|Qnj+1|(Knj+1)2;D2j=tx-2(Qnj+1)2Bnj+1(Anj+1)2+g(Anj+1+Anj)+g(Znj+1-Znj)Bnj+1+gtQnj+1|Qnj+1|(Knj+1)2Bnj+1-2Anj+1(Knj+1)dKnj+1dZnj+1;E2j=tx-2(Qnj+1)2Anj+1+2(Q

32、nj)2Anj-g(Anj+1+Anj)(Znj+1-Znj)-gtAnj+1Qnj+1|Qnj+1|(Knj+1)2+Qnj|Qnj|Anj(Knj)2对于梯形河流断面,dBdZ=m,即边坡系数。对于式(8)、式(9)组成的线性方程组,采用追赶法求解。其具体方法为:假定如下两个线性关系式Qj=FjZj+Gj(10)Zj=HjQj+1+IjZj+1+Jj(11)将式(10)代入式(8),经整理后与式(11)比较可得:Hj=-C1jA1jFj+B1j;Ij=-D1jA1jFj+B1j;Jj=E1j-A1jGjA1jFj+B1j(12)将式(10)、式(11)、代入式(9),经整理后与式(10)比

33、较可得:Fj+1=-(A2jFj+B2j)Ij+D2j(A2jFj+B2j)Hj+C2j;Gj+1=E2j-(A2jFj+B2j)Jj-A2jGj(A2jFj+B2j)Hj+C2j(13)式(10)给出了同一计算节点(计算断面)的水位增量与流量增量的线性关系,只要求出其一,另一个可相应确定。由于节点j+1 上的 Fj+1值仅依赖于节点j 上 Fj的值,而节点j+1 上 Gj+1的值依赖于节点 j 上 Fj和 Gj的值,如果在上边界j=1 的值 F1和 G1已知,就可计算出F2和 G2,依次就可推算所有的 Fj和 Gj(j=1,2,3N)。根据循环计算式(12)式(16),在追的过程中可求得系数

34、Hj、Ij、Jj、Fj、Gj,而后在赶的过程中利用下边界条件可确定出ZN和QN。利用 追的过程中得到的 HN-1、IN-1、JN-1,代入式(11)可计算出ZN-1,相应的可根据式(10)求出QN-1。这样顺序推算,即可分别确定Zj和Qj(j=N,N-1,2,1),最后求出Qn+1j和 Zn+1j。3 2多层含水层系统地下水流数学模型求解对于地下水多层含水层系统的拟三维数学模型,采用瑞利-里兹有限单元法求解。3 3耦合模型数值求解求解地表河水-地下水流耦合模型的关键,是确定河水与潜水含水层之间的交换水量。本文采用迭代法求解耦合模型。在耦合方程中,每个河段的河水位Z 和潜水位 H1分别用各河段中

35、点处的河水位和潜水位代之,即用河段中点处的地表水位、地下水位差来代表整个河段的水位差。地下水流模型的识别采用解逆法反求参数。具体步骤如下:(1)首先将耦合模型中地表水、地下水的交换量E 中的地下水位用河段中点处的初始潜水地下水位H10代之,地表河流水位Z 和河流水面宽度B 用初始值代之。(2)给出各个河段底部限制层的补给系数初值Cps,计算出河水与潜水之间的交换量的初始值E0,令Ei=E0。(3)令 E=Ei,运行地表水模型式(1),采用前述的普列斯曼(Preissmann)隐式差分格式计算河流各个剖分节点的河水位、河流断面流量和水面宽度等。(4)根据计算所得河水位Zi和初始时刻的河水位,计算

36、其平均值。利用河水位的平均值和已知的591文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

37、1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S

38、4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5

39、Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

40、1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S

41、4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5

42、Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T

43、1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8地下水位,重新计算河水与地下水之间的交换量Ei+1。(5)检查|Ei+1-Ei|否,若满足转到(6),否则,令 Ei=Ei+1转到(3)。(6)将计算得到的交换水量带入多层含水层系统地下水流模型式(2)中,采用试算法在不同时段反复调整不同参数,进行模型识别。(7)若是首次迭代运转多层含水层系统地下水流模型,则直接转到(8);从第二次迭代运转多层含水层系统地下水流数学模型开始,要检查前后两次迭代计算河水剖分节点处下部潜水水位差计算结果|

44、Hi-Hi-1|否,若不满足,转到(8);否则,更换初始值,进行下一个时段计算。(8)在耦合方程中,将河段中点处的地下水位用初始时刻和末刻水位平均值代之,转到(4)。根据以上算法,本文开发研制了耦合模拟评价软件系统(SGS)。经实践检验,系统运行稳定,计算精度高,可满足解决生产实际问题的需要。4结论(1)地表河网采用一维明渠非恒定渐变流偏微分方程组描述,由分别应用质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成;地下水流采用多层拟三维非稳定流模型。通过建立地表河网-地下水流耦合模拟评价模型,为水资源的评价和规划管理提供了理论依据。(2)新的耦合模拟技术对我国整个西北干旱气候条件下主要由地表

45、河网入渗补给地下水的生态水文环境的模拟评价与优化管理,具有重要的理论和实用价值。参考文献:1 Nield Sp,TownleyL R.A frameworkfor quan titative analysisof surface water-groundwaterinteraction:flow geometryin avertical sectionJ.WaterResourceResearch,1994,30(8):2461-2475.2 Yah J,SmithK R.Simulationof integratedsurfacewater andgroundwatersystems mod

46、elformationJ.Water ResourcesBulletin,1994,30(5):879-890.3 Lloyd R.Townley.Surfacewater-groundwater interactionnear shallowcircular lakes:flow geometryin three dimensionsJ.WaterResourcesReserch,2000,36(4):250-258.4 More-l Segtous H J.A combinedmodelof watertable and river stageevolutionJ.WaterResourc

47、es Research,1975,11(6):968-972.5 PerkinsS P,Sophocleous M.Developmentof a comprehensive watershedmodel applied to study streamyield underdroughtconditionsJ.GroundWater,1998,37(3):418-426.6 姚汝祥.水 资源系统分析及应用M.北京:清华大学出版社,1988.7 钱会,郑西 来,樊秀峰.傍河取水越流稳定渗流问题的三维数值模拟研究J.水利学报,1999,(3):25-27.8 卢文喜.地 下水系统的模拟预测和优化管

48、理M.北京:科学出版社,1999.9 蒋业放,张 兴有.河流与含水层水力耦合模型及其应用 J.地理学报,1999,54(6):19-25.10蒋业放.水资源集成规划管理决策支持系统的理论与应用D.北京:中国科学院地理研究所,2000.11蒋业放,鲁静.河流-含水层相互作用条件下的数值计算问题 J.河北地质学 院学报,1994,17(4):30-32.12清华大学水力学教研组编.水力学(下册)M.北京:人民 教育出版社,1981.13华东水利学院.水力学(下册)M.北京:科学出版社,1984.14武汉水利电力学院水力学教研室.水力计算手册 M.北京:水利电力出版社,1983.15高永海.黑河流域

49、近期生态建设的重点区域和重点工程 J.中国水土保持,2001,22(1):8-10.(下转第 597页)592文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN

50、10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码:CZ7T1O4B10Y8 HN10U5Y10Q1W6 ZH3S10S4H10R8文档编码: