水资源数学模型参数识别与校验

如题所述

为使所建数值模型能较好地描述水文循环规律,需对模型进行识别和校正;利用已掌握的水文条件与水文地质条件修正模型失真部分,使水资源数值模型达到较好的逼真。

一、模型识别依据

图4-14 20世纪80年代中期浅层地下水流场拟合图

结合研究区的水文水循环特征、研究程度及研究区资料掌握情况,拟定格尔木河流域水资源数值模型的识别依据。

20世纪80年代,地下水开采量与盐湖采卤量很小,地下水开采量不足总补给量的3%,可近似认为80年代的地下水流场是一个拟稳定场。此期间地矿部门曾经做过该区的1∶20万水文地质普查、1∶10万城市供水水文地质勘察等,其资料基本可以描述出当时地下水的开采量及时空分布、地下水等水位线图、浅埋带地下水等埋深图、十余个承压水含水层钻孔水位、泉水流量及时空分布、格尔木河流干流入境流量与河水入湖流量等。

20世纪80年代中期以后至2000年,在上述资料的基础上,增加对十余观测井的长期水位动态观测、系列河流水文数据与地下水开采过程资料等。

图4-15 20世纪80年代中期承压水模拟流场与钻孔承压水头对比图

图4-16 典型观测孔水位变幅拟合图

鉴于拥有资料的特点,水资源数值模型识别分为两个阶段进行:20世纪80年代中期稳定流模拟阶段、1985~2000年非稳定过程模拟阶段。

80年代中期稳定流模拟。建立20世纪80年代中期稳定流模型,以当时的浅层地下水稳定流场、承压含水层观测孔与潜水的水头差、实测泉集河流量、实际开采量等作为已知统计和约束条件,主要模拟识别数学模型结构的合理性、水文地质参数空间分布、等效弱透水层参数、河流与泉水的溢出参数和渗漏参数等。对于没有实际资料控制的地带,结合该地区地层沉积特征与规律,以人工分析的方法插补给出。

1985~2000年非稳定过程模拟。以20世纪80年代中期稳定场作为初始条件,建立1985~2000的地下水非稳定流模型,模拟此期间地下水的演化过程。以十余孔地下水长期动态过程趋势、地下水位年内变幅,作为识别依据和约束条件,主要识别含水层的给水度、储水系数等含水层参数。

在模型调试过程中,充分利用各种实测资料,如地下水开采量、泉水泄出带流量、河流渗漏段的渗漏量和泄出段的泄出量等来约束模型对原型的拟合。此外,在模型调试过程中,充分用水文地质勘探资料中所获得的各种信息及计算者对水文地质条件的认识进行调试和识别。使识别后的模型参数、地下水流场与水位变幅、地下水资源量之间达到合理的匹配。

二、模型拟合识别

对20世纪80年代中期地下水拟稳定流场、1985~2000年非稳定过程模拟进行模拟。模拟计算的时间步长为自然月,各种与时间有关的动态数据每年被分解为12个月,随时间的变化过程用各月平均值来近似表示。

经过调试,使模型区地下水流场、水位变幅、潜水与承压水的水头差、地下水位的演化过程等达到了较好拟合。

20世纪80年代中期浅层地下水流场拟合情况见图4-14。

20世纪80年代中期承压水流场及钻孔承压水头对比拟合情况见图4-15。

1985~1996年典型观测孔水位变幅拟合结果见图4-16。

由图拟合情况可以看出,浅层地下水流场与地下水长观孔动态过程拟合较好,数值模型可宏观代表该地区地下水状态与地下水动态过程。承压水流场的拟合,呈现了从上游到下游宏观趋势与分布规律相似,含有一定的随机误差;分析其原因主要是含水层结构概化引起的。模拟计算所表示的承压水头,其含义为浅层、中层承压水头的“平均值”,而实际观测值则是某层某深度的具体水头值;由于各孔揭露承压水深度段不同,故导致一定的随机误差。整体上看,模型能够较好地模拟整个计算区的潜水与微承压区承压水;对于多层承压水区域,所模拟承压含水层流场有一定的随机误差,但承压水流场的宏观趋势与空间分布规律是正确的。因此,用本数值模型来宏观研究与规划该地区水资源问题应是可行的。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答