水资源开发与保护电子学案.ppt

第五章 水资源数量评价; 1）水位流量达到稳定状态 实际抽水量就是可开采量 2）抽水流量达到设计要求，但水位处于非稳定状态 水均衡方程式为： （Q抽-Q补 ） △t＝ μ.F .△S Q抽= Q补 + μ.F .△S/ △t ;2、试验外推法;二、 解析法;二、 解析法;二、解析法;3、井群干扰法;3、井群干扰法;表4.5 试验场参数及井的抽水量;3、井群干扰法;3、井群干扰法;4、开采强度法;三 数值法;三 数值法; （一）概述 2、数值法特点 数值法是一种近似解法。它是以地下水运动的微分方程的定解问题为基础，将表示水位随时间和空间连续变化的函数离散化，求得函数在有限结点（或网格）上的近似值。 例如地下水资源评价时，用解析法可以求出任意时间和任意点的水位值，而数值法只能求出空间上有限个结点在有限时刻的水位近似值，但只要近似值能满足精度要求，就可以用于解决实际水文地质问题。; （一）概述 2、数值法的特点 目前，用于水文地质计算的数值法主要有有限差 分法和有限单元法两种。他们都是将描述地下水运 动的定解问题用不同的方式离散化，使复杂的定解 问题化成简单的代数方程组，求得函数在有限结点 （或网格）上的不同时刻的近似值。数值法是一种 “近似解法”。; （一）概述 3、数值法的分类 1) 有限差分法 有限差分法是一种经典的数值计算方法。其基本思想是，用渗两组正交的直线把计算区域剖分成有限个亚区域，用有限个离散的亚区域集合代替连续的渗流区，在这些离散点上用差商近似地代替微商，将微分方程及其定解条件化为各离散点上的代数方程（称之为差分方程），然后求解差分方程，从而得到微分方程的解在离 散点上的近似值 。;; （一）概述 3、数值法的分类 2) 有限单元法 有限单元法通常剖分成三角形，四边形来求解偏微分方程定解问题一种有效的数值方法，随着计算机的出现和发展，该方法已经成功地用来研究和解决各种领域的许多问题。与有限差分法相同，用有限单元法求解地下水流动问题时，也是通过区域剖分和插值方法将描述地下水流动的定解问题化为代数方程组进行求解的，依据建立代数方程组的途径不同，有限单元法又分为迦辽金法和里兹法 ; （二）数值法评价地下水资源的一般步骤 1．水文地质条件分析 研究和了解计算区域的地质和水文地质条件，是运用数值法进行地下水资源评价的基础。根据评价区的地质、水文地质条件、评价的任务、取水工程的类型、布局等。合理地确定计算区域以及边界的位置和性质。此外，对区域水文地质条件的了解，还有助于下一步进行识别模型。为此应查明含水介质条件、水的流动条件以及边界条件等三方面。;; （1）查明含水层在空间的分布形状（可用顶底板等值线图来表示）；查明含水介质厚度的变化（可用含水层厚度等值线图表示）；查明含水层透水性、储水性的变化情况，做出含水层非均质分区图，即根据渗透系数K和贮水系数μs（或给水度μ）进行分区；查明主含水层与其它含水层的水力关系，是否有天窗、断层等沟通，还要查明弱透水层及相邻含水层的空间分布和厚度的变化。 ; （2）查明是承压水还是无压水流，或是承压转为无压区域；是层流还是紊流；是一维流、二维流还是三维流；对复杂的岩溶水存在管流、非连续流时，也应进行概化，便于选择相应的数学模型。; （3）区域边界定义了计算区的范围，而边界的性质对地下水资源评价结果有着较大的影响，因而查明边界的空间分布形状以及边界的性质，给出边界值，是运用数值法进行地下水资源评价的重要工作。 一般而言，应把一个完整的地下水系统作为计算和评价区域，且最好以天然边界作为计算域的边界，如地表分水岭、地表水体、断层接触、侵入岩体接触、地层界线等。; 实际水文地质条件是十分复杂的，要想完善地建立描述计算区地下水系统的数值模型是困难的。因此，应根据水文地质条件和工作的目的，对实际的水文地质条件进行简化，抽象出能用文字、表格或图形等简洁方式表达地下水运动规律的水文地质概念模型。这一过程称为水文地质条件的概化，; 其原则为： ①根据评价的目的要求，所概化的水文地质概念模型 应反映地下水系统的主要功能和特征； ②概念模型应尽量简单明了； ③概念模型应能被用于进一步的定量描述，以便于建立描述符合研究区地下水运动规律的微分方程的定解问题; 水文地质条