目录
序
前言
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意义 2
1.3 采煤沉陷区水循环模拟研究 3
1.3.1 水文研究与水文模型 3
1.3.2 地表水与地下水模拟技术 4
1.3.3 采煤沉陷区水循环研究 5
1.4 采煤沉陷区修复治理研究 6
1.5 采煤沉陷区对水环境影响研究 7
1.6 主要内容与技术路线 8
1.6.1 主要内容 8
1.6.2 技术路线 10
2 模型开发设计与模型原理 12
2.1 MODCYCLE 概述 12
2.1.1 模型结构与水循环路径 12
2.1.2 面向对象模块化 14
2.1.3层次化的水平衡校验机制 14
2.1.4 数据库支持 15
2.1.5 并行运算支持 16
2.1.6 模型的多过程综合模拟能力 18
2.2 MODCYCLE的主要模拟原理 19
2.2.1 基础模拟单元水循环 19
2.2.2 地下水循环 22
2.2.3 河道水循环 25
2.2.4 水库水循环 26
2.2.5 池塘/湿地水循环 26
2.2.6 植物生长模拟 27
2.2.7 人类活动过程模拟 27
2.3 河道-沉陷区-地下水模拟模块原理 33
2.3.1 平原湖泊自然特征 33
2.3.2 平原湖泊-地下水作用机理 34
2.3.3 平原湖泊积水区水量平衡组成 36
2.3.4 平原湖泊积水区补给项计算原理 37
2.3.5 平原湖泊积水区排泄项计算原理 41
2.3.6 平原湖泊未积水区降水人渗与潜水蒸发 48
2.3.7 平原湖泊水位和积水面积计算 48
2.3.8 显式/隐式计算和收敛条件 50
2.3.9 河道-湖泊-地下水模拟模块计算框架 51
3 模型构建与检验 54
3.1 淮河流域概况 54
3.2 研究区概况 55
3.2.1 研究区范围 55
3.2.2 气候水文 58
3.2.3水系分布 63
3.2.4 水文地质 65
3.2.5 土地利用与土壤 68
3.2.6 社会经济 71
3.2.7 供用水与退水 72
3.3 模型时期设定 75
3.4 主要空间数据处理 76
3.4.1 子流域划分与模拟河道 76
3.4.2 气象水文数据空间展布 78
3.4.3 基础模拟单元划分 78
3.4.4 主要水文地质参数 79
3.5 主要水循环驱动因素 83
3.5.1 气象条件 83
3.5.2 内水人淮条件 83
3.5.3 地下水边界条件 84
3.5.4 湖泊/洼地蓄滞条件 85
3.5.5 农业种植过程 87
3.5.6 人工用水分布过程 88
3.5.7 退水分布过程 89
3.6 研究区水循环模拟检验 90
3.6.1 水循环模拟关键数据检验 90
3.6.2 水循环模拟收支平衡检验 95
3.6.3 宏观水文特征参数检验 98
3.7 代表性沉陷洼地积水机理模拟分析 99
3.7.1 洼地水循环通量模拟及水平衡分析 99
3.7.2 洼地地下水补给/洼地渗漏规律分析 104
3.7.3 髙潜水位区洼地积水机理辨析 105
4 采煤沉陷区蓄洪除涝作用研究 109
4.1 内涝和外洪遭遇情况分析 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涝效果评估 114
4.3.1 典型洪水汛期来水过程模拟评估 114
4.3.2 典型洪水汛期“关门淹”除涝作用模拟评估 121
4.3.3 典型洪水蓄洪潜力评估 127
4.4 2030 年沉陷情景下典型洪水蓄洪除涝效果评估 128
4.4.1 典型洪水汛期来水过程模拟评估 128
4.4.2 典型洪水汛期“关门淹”除涝作用模拟评估 134
4.4.3 典型洪水“关门淹”水位消落效果评估 140
5 采煤沉陷区水资源开发利用潜力研究 145
5.1 沉陷洼地水资源形成转化模拟评估 145
5.1.1 洼地水循环补给/排泄组成 145
5.1.2 洼地水资源量评价 145
5.2 2030水平年洼地可供水量模拟评估 148
5.2.1 2030水平年需水预测 149
5.2.2 2030 水平年退水量预测 151
5.3 蓄水工程供水规则限定 153
5.3.1 蓄水工程供水对象 153
5.3.2 蓄水工程供水范围 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 蓄水工程特征参数设置 157
5.5 系列年份选择 158
5.6 平水时段沉陷洼地蓄水工程可供水量研究 160
5.6.1 供一般工业50%地表用水情景 160
5.6.2 供一般工业60%地表用水情景 161
5.6.3 供一般工业70%地表用水情景 166
5.6.4 平水时段洼地蓄水工程可供水量讨论 171
5.6.5 平水时段研究区水分循环转化分析 171
5.6.6 平水时段沉陷洼地水资源组成分析 176
5.7 枯水时段沉陷洼地蓄水工程可供水量研究 178
5.7.1 供一般工业30%地表用水情景 178
5.7.2 供一般工业40%地表用水情景 180
5.7.3 供一般工业50%地表用水情景 181
5.7.4 供一般工业60%地表用水情景 183
5.7.5 单独枯水年份可供水量研究 185
5.7.6 连续枯水年份可供水量研究 185
6 采煤沉陷区水环境安全保障研究 205
6.1 研究区水功能区划及现状水质评价 205
6.1.1 研究区水功能区划 205
6.1.2 水功能区现状水质评价 205
6.2 水域纳污能力计算 207
6.2.1 2010年水域纳污能力计算 208
6.2.2 2030 年沉陷区纳污能力计算 208
6.3 2030年污染负荷与水质模拟预测 210
6.3.1 污染负荷与水质模型 210
6.3.2 模型构建 218
6.3.3 2030 年沉陷区洼地污染负荷模拟预测 232
6.3.4 2030 年沉陷区洼地水质模拟预测 237
6.4 2030 年污染负荷控制与削减量分析 242
6.4.1 平水时段污染负荷控制与削减方案 242
6.4.2 枯水时段污染负荷控制与削减方案 243
6.5 淮河干流生态环境影响评估 246
6.5.1 沉陷区洼地水资源调控对淮河干流径流的影响分析 246
6.5.2 沉陷区洼地污染负荷排放对淮河干流水环境的影响分析 247
7 研究结论与展望 248
7.1 研究工作总结 248
7.2 存在问题及研究展望 249
参考文献 251
