地表水文过程与地下水动力过程耦合模拟及应用 Couple Modeling between Surface Hydrology Process and Groundwater Dynamic Process and Its Application.pdfVIP

V01．31 第31卷第6期 水文 No．6 2011年12月 OFCHINAHYDROLOGY Dec。201l JOURNAL 地表水文过程与地下水动力过程耦合模拟及应用 凌敏华，陈 喜，程勤波，薛显武，秦年秀 (河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098) 摘要：地表水和地下水是水循环系统不可缺少的部分，对相互作用与反馈的模拟计算有助于水资源 构建了一个地表水文过程与地下水动力过程耦合数值模拟模型，模型可以同时输出流域出口断面流量 和地下水位的空间分布。有利地提高了模型的可靠性。将模型应用于资料条件较好的临涣集流域，从模 拟结果分析来看。模型可以很好地模拟流域出口流量与地下水位空间动态变化过程，具有较高的模拟 精度。 关键词：地表水文过程；地下水；UZFl；MODFLOW2005；耦合模拟 中图分类号：P345 文献标识码：A 文章编号：1000—0852(2011)06—0008一06 地表水和地下水在水循环系统中不是相互孤立 地下水与土壤水、地表水之间水力联系的模拟。本文在 的．它们在一定地形地质气候范围内是相互作用的，是 此基础上。改进了表层土壤入渗过程，增加了地表产汇 具有内在联系的水循环系统不可缺少的部分【11。长期 流过程计算模型．构建了一个地表水文过程与地下动 以来。人们利用流域水文模型模拟复杂的水循环系统 力过程相耦合的数值计算模型，以分析非饱和土壤水 时．由于观测资料的缺失、条件限制或所关注问题的侧 运动、饱和地下水运动、河流与含水层的相互作用、地 重点不同。模型构建侧重于水循环系统的某些水文过 表产汇流等过程。与目前流域水文模型及地下水数值 程，而对其他水文过程采取简化处理。如流域水文模型 模型相比．本文所构建的模型可同时利用流域出口断 主要侧重于近地表水文过程。对地下水文物理过程多 面流量以及地下水位动态变化等资料。进行模型参数 采用诸如线性水库之类的集总式方法进行处理；区域 率定和模型验证。 地下水数值模拟则采用简化的降水人渗补给估算方 l模型结构及算法 式．缺乏对土壤水和地表水文过程的模拟。对水循环 系统内的一些水文过程过于简化则导致系统不完整和 1．1 非饱和带数值模型(UZFl) 系统水文过程之间相互反馈作用的缺失。由此可能导 (1)非饱和土壤水运动计算原理 致系统模拟误差增大。如何精确地模拟和更好地了解 一维均质非饱和土壤水流运动的Richard方程 流域内水的流动和储存过程一直是国内外水文模拟研 为[71： 究所关注的研究热点12．-51。 (1) 盟Ot：砉(D(…i80一(K(刚一i MODFLOW是由美国地质调查局开发的地下水 数值模型，被广泛应用于地下水资源评价及模拟计算。 式中：0为土壤含水量；D(O)为水动力扩散系数，反映 基质势对土壤水运动的影响；(K(O))为非饱和渗透系 新版MODFLOW2005161中增加了非饱和带数值模型m 数，反映重力势对土壤水运动的影响；i为蒸散发率；z Flow。UZFl)。UZFI模型采用运动 (Unsaturated—Zone