采煤沉陷區(qū)分布式水循環(huán)模擬與水利工程效用研究

目錄
序
前言
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意義 2
1.3 采煤沉陷區(qū)水循環(huán)模擬研究 3
1.3.1 水文研究與水文模型 3
1.3.2 地表水與地下水模擬技術(shù) 4
1.3.3 采煤沉陷區(qū)水循環(huán)研究 5
1.4 采煤沉陷區(qū)修復(fù)治理研究 6
1.5 采煤沉陷區(qū)對(duì)水環(huán)境影響研究 7
1.6 主要內(nèi)容與技術(shù)路線 8
1.6.1 主要內(nèi)容 8
1.6.2 技術(shù)路線 10
2 模型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與模型原理 12
2.1 MODCYCLE 概述 12
2.1.1 模型結(jié)構(gòu)與水循環(huán)路徑 12
2.1.2 面向?qū)ο竽K化 14
2.1.3層次化的水平衡校驗(yàn)機(jī)制 14
2.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)支持 15
2.1.5 并行運(yùn)算支持 16
2.1.6 模型的多過(guò)程綜合模擬能力 18
2.2 MODCYCLE的主要模擬原理 19
2.2.1 基礎(chǔ)模擬單元水循環(huán) 19
2.2.2 地下水循環(huán) 22
2.2.3 河道水循環(huán) 25
2.2.4 水庫(kù)水循環(huán) 26
2.2.5 池塘/濕地水循環(huán) 26
2.2.6 植物生長(zhǎng)模擬 27
2.2.7 人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程模擬 27
2.3 河道-沉陷區(qū)-地下水模擬模塊原理 33
2.3.1 平原湖泊自然特征 33
2.3.2 平原湖泊-地下水作用機(jī)理 34
2.3.3 平原湖泊積水區(qū)水量平衡組成 36
2.3.4 平原湖泊積水區(qū)補(bǔ)給項(xiàng)計(jì)算原理 37
2.3.5 平原湖泊積水區(qū)排泄項(xiàng)計(jì)算原理 41
2.3.6 平原湖泊未積水區(qū)降水人滲與潛水蒸發(fā) 48
2.3.7 平原湖泊水位和積水面積計(jì)算 48
2.3.8 顯式/隱式計(jì)算和收斂條件 50
2.3.9 河道-湖泊-地下水模擬模塊計(jì)算框架 51
3 模型構(gòu)建與檢驗(yàn) 54
3.1 淮河流域概況 54
3.2 研究區(qū)概況 55
3.2.1 研究區(qū)范圍 55
3.2.2 氣候水文 58
3.2.3水系分布 63
3.2.4 水文地質(zhì) 65
3.2.5 土地利用與土壤 68
3.2.6 社會(huì)經(jīng)濟(jì) 71
3.2.7 供用水與退水 72
3.3 模型時(shí)期設(shè)定 75
3.4 主要空間數(shù)據(jù)處理 76
3.4.1 子流域劃分與模擬河道 76
3.4.2 氣象水文數(shù)據(jù)空間展布 78
3.4.3 基礎(chǔ)模擬單元?jiǎng)澐?78
3.4.4 主要水文地質(zhì)參數(shù) 79
3.5 主要水循環(huán)驅(qū)動(dòng)因素 83
3.5.1 氣象條件 83
3.5.2 內(nèi)水人淮條件 83
3.5.3 地下水邊界條件 84
3.5.4 湖泊/洼地蓄滯條件 85
3.5.5 農(nóng)業(yè)種植過(guò)程 87
3.5.6 人工用水分布過(guò)程 88
3.5.7 退水分布過(guò)程 89
3.6 研究區(qū)水循環(huán)模擬檢驗(yàn) 90
3.6.1 水循環(huán)模擬關(guān)鍵數(shù)據(jù)檢驗(yàn) 90
3.6.2 水循環(huán)模擬收支平衡檢驗(yàn) 95
3.6.3 宏觀水文特征參數(shù)檢驗(yàn) 98
3.7 代表性沉陷洼地積水機(jī)理模擬分析 99
3.7.1 洼地水循環(huán)通量模擬及水平衡分析 99
3.7.2 洼地地下水補(bǔ)給/洼地滲漏規(guī)律分析 104
3.7.3 髙潛水位區(qū)洼地積水機(jī)理辨析 105
4 采煤沉陷區(qū)蓄洪除澇作用研究 109
4.1 內(nèi)澇和外洪遭遇情況分析 110
4.2 典型洪水年份降水特征分析 112
4.3 2010年沉陷情景下典型洪水蓄洪除澇效果評(píng)估 114
4.3.1 典型洪水汛期來(lái)水過(guò)程模擬評(píng)估 114
4.3.2 典型洪水汛期“關(guān)門(mén)淹”除澇作用模擬評(píng)估 121
4.3.3 典型洪水蓄洪潛力評(píng)估 127
4.4 2030 年沉陷情景下典型洪水蓄洪除澇效果評(píng)估 128
4.4.1 典型洪水汛期來(lái)水過(guò)程模擬評(píng)估 128
4.4.2 典型洪水汛期“關(guān)門(mén)淹”除澇作用模擬評(píng)估 134
4.4.3 典型洪水“關(guān)門(mén)淹”水位消落效果評(píng)估 140
5 采煤沉陷區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用潛力研究 145
5.1 沉陷洼地水資源形成轉(zhuǎn)化模擬評(píng)估 145
5.1.1 洼地水循環(huán)補(bǔ)給/排泄組成 145
5.1.2 洼地水資源量評(píng)價(jià) 145
5.2 2030水平年洼地可供水量模擬評(píng)估 148
5.2.1 2030水平年需水預(yù)測(cè) 149
5.2.2 2030 水平年退水量預(yù)測(cè) 151
5.3 蓄水工程供水規(guī)則限定 153
5.3.1 蓄水工程供水對(duì)象 153
5.3.2 蓄水工程供水范圍 154
5.3.3 蓄水工程供水比例 154
5.3.4 蓄水工程需供水量 155
5.4 蓄水工程特征參數(shù)設(shè)置 157
5.5 系列年份選擇 158
5.6 平水時(shí)段沉陷洼地蓄水工程可供水量研究 160
5.6.1 供一般工業(yè)50%地表用水情景 160
5.6.2 供一般工業(yè)60%地表用水情景 161
5.6.3 供一般工業(yè)70%地表用水情景 166
5.6.4 平水時(shí)段洼地蓄水工程可供水量討論 171
5.6.5 平水時(shí)段研究區(qū)水分循環(huán)轉(zhuǎn)化分析 171
5.6.6 平水時(shí)段沉陷洼地水資源組成分析 176
5.7 枯水時(shí)段沉陷洼地蓄水工程可供水量研究 178
5.7.1 供一般工業(yè)30%地表用水情景 178
5.7.2 供一般工業(yè)40%地表用水情景 180
5.7.3 供一般工業(yè)50%地表用水情景 181
5.7.4 供一般工業(yè)60%地表用水情景 183
5.7.5 單獨(dú)枯水年份可供水量研究 185
5.7.6 連續(xù)枯水年份可供水量研究 185
6 采煤沉陷區(qū)水環(huán)境安全保障研究 205
6.1 研究區(qū)水功能區(qū)劃及現(xiàn)狀水質(zhì)評(píng)價(jià) 205
6.1.1 研究區(qū)水功能區(qū)劃 205
6.1.2 水功能區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)評(píng)價(jià) 205
6.2 水域納污能力計(jì)算 207
6.2.1 2010年水域納污能力計(jì)算 208
6.2.2 2030 年沉陷區(qū)納污能力計(jì)算 208
6.3 2030年污染負(fù)荷與水質(zhì)模擬預(yù)測(cè) 210
6.3.1 污染負(fù)荷與水質(zhì)模型 210
6.3.2 模型構(gòu)建 218
6.3.3 2030 年沉陷區(qū)洼地污染負(fù)荷模擬預(yù)測(cè) 232
6.3.4 2030 年沉陷區(qū)洼地水質(zhì)模擬預(yù)測(cè) 237
6.4 2030 年污染負(fù)荷控制與削減量分析 242
6.4.1 平水時(shí)段污染負(fù)荷控制與削減方案 242
6.4.2 枯水時(shí)段污染負(fù)荷控制與削減方案 243
6.5 淮河干流生態(tài)環(huán)境影響評(píng)估 246
6.5.1 沉陷區(qū)洼地水資源調(diào)控對(duì)淮河干流徑流的影響分析 246
6.5.2 沉陷區(qū)洼地污染負(fù)荷排放對(duì)淮河干流水環(huán)境的影響分析 247
7 研究結(jié)論與展望 248
7.1 研究工作總結(jié) 248
7.2 存在問(wèn)題及研究展望 249
參考文獻(xiàn) 251