昆明地热田Ⅱ块段地下热水系统渗流场的数值模拟及应用分析

【摘要】：随着人口的不断增长,城市及工农业的迅速发展,昆明市对地下热水的需求量急剧增加,其开采量也越来越大。然而,由于对地下热水资源缺乏正确评价与科学管理,盲目扩大开采和集中超采现象严重,导致区内已形成一定规模的多个水位降落漏斗,造成地下水位下降、水质恶化、地面沉降等一系列环境水文地质问题。本文结合云南省自然科学基金项目“昆明地下热水系统的水-热-质耦合动力学模型及应用”选题,以昆明地热田Ⅱ块段作为研究区(面积为40.3平方公里),开展其渗流场的数值模拟及应用研究,主要取得以下成果和认识： 1、在系统分析其水文地质条件的基础上,将地下热水含水层概化为承压含水层,将研究区北部、西部、东部的3条水平隔水断裂概化为隔水边界,南部边界概化为流量边界,将地下热水渗流概化成各向异性的三维非稳定流,且根据研究区含水层渗透系数的差异将研究区划分为3个参数区。 2、建立了研究区地下水文地质概念模型和三维非稳定流数学模拟模型。 3、利用目前国际上最盛行、且被各国同行一致认可的GMS软件为平台,利用区内已有的系列监测数据,对昆明地热田Ⅱ块段地下热水系统的渗流场进行数值模拟。通过反复的调参和校验,水位的模拟值与实测值吻合度较好,误差一般可控制在0.7m以内,仅个别观测井的模拟值和实测值大于0.7m,说明所建模型能有效反映模拟区的水文地质条件。 4、利用识别的参数和通过验证的模型,对2种不同开采方案情况下研究区2010-2020年地下热水的水位变化趋势进行了预测。经过比较分析,认为第2种开采方案为最终开采方案,并预测了2010-2020年各年度的可开采量。5、本次建立的三维数值模拟模型和确定的水文地质参数,反映了研究区地下热水系统的本质特征,再现了地下热水系统渗流场的水位动态及运动规律,可为地下热水的水位预报、资源评价提供科学依据。 【关键词】：地下热水系统 渗流场 水文地质概念模型 数值模拟 GMS软件 昆明地热田
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P314
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 选题依据和研究意义9-11
• 1.2 地下(热)水运动数值模拟的研究进展11-14
• 1.2.1 国外研究进展11-12
• 1.2.2 国内研究进展12-13
• 1.2.3 地下水系统数值模拟的有关软件13-14
• 1.3 研究内容及技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 研究目标15
• 1.3.3 技术路线15-16
• 1.4 研究概况16-18
• 第二章 昆明地热田地理地质概况18-33
• 2.1 地理位置18-19
• 2.2 地形地貌19-20
• 2.3 气象、水文20-22
• 2.3.1 气象20
• 2.3.2 水文20-22
• 2.4 区域地层22-27
• 2.5 区域构造27-28
• 2.6 新构造运动28-33
• 2.6.1 新构造运动迹象28-32
• 2.6.2 新构造运动型式及分区32-33
• 第三章 昆明地热田水文地质33-52
• 3.1 含(隔)水层富水特征及热储结构33-34
• 3.1.1 含(隔)水层及富水特征33
• 3.1.2 热储结构33-34
• 3.2 构造特征34-41
• 3.2.1 南北向断裂34-39
• 3.2.2 东西向断裂39-41
• 3.3 地热块段划分及其边界性质41-43
• 3.4 地下热水系统的补、径、排条件43-47
• 3.5 地下热水的水位动态特征47-49
• 3.6 地下热水的开采现状及存在问题49-52
• 3.6.1 地下热水开采现状49-50
• 3.6.2 地下热水开发引起的地质环境问题50-52
• 第四章 昆明地热田Ⅱ块段地下热水渗流系统的数值模拟52-68
• 4.1 Ⅱ块段水文地质特征及概念模型52-56
• 4.1.1 含水系统结构特征的概化52-54
• 4.1.2 地下热水渗流系统特征的概化54
• 4.1.3 边界条件的概化54-56
• 4.1.4 水文地质概念模型56
• 4.2 地下热水系统渗流的数学模型及求解方法56-57
• 4.2.1 数学模型的建立56-57
• 4.2.2 数学模型求解方法57
• 4.3 地下热水系统渗流场三维模型的建立57-68
• 4.3.1 研究区含水层结构图的建立57-59
• 4.3.2 空间剖分59-60
• 4.3.3 时间剖分60
• 4.3.4 初始水位60-61
• 4.3.5 汇源项的确定61-62
• 4.3.6 参数分区62-63
• 4.3.7 模型的识别63-66
• 4.3.8 模型的验证66-68
• 第五章 模拟模型的应用分析68-75
• 5.1 评价思路与方法68-69
• 5.2 两种设定开采方案的对比69-75
• 5.2.1 开采方案1下的情形69-71
• 5.2.2 开采方案2下的情形71-75
• 第六章 结论与问题75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 存在问题76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文81

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