（环境科学专业论文）基于visual+modflow的沈阳中心城区地下水数值模拟研究.pdf

a b s t r a c t ： i nr e c e n t y e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs h e n y a n gs o c i e t ye c o n m o n y , w a t e r d e m a n d ，t h ed i s c h a r g eo fw a s t e w a t e ra n dw a s t er e s i d u ei n c r e a s e dy e a rb y y e a lt h e c o n t r a d i c t i o no ft h es u p p l ya n dr e q u i r e m e n t sa b o u tw a t e rr e s o u r c e sb e c o m ei n c r e a s i n g l y c o n s p i c u o u s ，a n dh a v ec o n s t r a i n e ds h e n y a n gs u s t a i n a b l ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t s h e n y a n g g r o u n d w a t e ri s t h em a i nw a t e rs o u r c e ，d u et os h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s ，l o n g - t e r m o v e r - e x p l o i t a t i o no fu n d e r g r o u n dw a t e r , c a u s i n gt h ew a t e rt a b l ec o n t i n u e dt od e c l i n e ，t h e g r a d u a ld e p l e t i o no fg r o u n d w a t e rr e s o u r c e s ，a tt h es a m et i m e ，a l s ol e dt om a n ye n v i r o n m e n t a l g e o l o g i c a lp r o b l e m s ，s u c ha sl a n ds u b s i d e n c e ，s e aw a t e ri n t r u s i o n ，e t c i t i st h e r e f o r e n e c e s s a r yt oe s t a b l i s han u m e r i c a ls i m u l a t i o nm o d e lo fg r o u n d w a t e rq u a n t i t a t i v es t u d yo f g r o u n d w a t e rr e s o u r c e si ns h e n y a n g ，w h i c hw ec a nm o r ec l e a r l yu n d e r s t a n dt h ec e n t r a lu r b a n a r e ao fs h e n y a n gq u a n t i t yo fg r o u n d w a t e rr e s o u r c e s ，s oi tc a np r o v i e dt h es c i e n t i f i cr e f e r e n c e f o rt h er a t i o n a lu s ea n ds c i e n t i f i cm a n a g e m e n to fg r o u n d w a t e rr e s o u r c e s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o dw a su s e dt oe s t a b i s ht h es h a l l o w l a y e rg r o u n d w a t e rm o v e m e n tm o d e li nt h ec e n t r a la r e ao fs h e n y a n g b e f o r et h en u m e r i c a l s i m u l a t i o n ，w e s h o u l dc o l l e c ta n da n a l y z et h ed i s t r i c t d a t a ，i n c l u d i n g ：m e t e o r o l o g y , h y d r o l o g y , g e o l o g y , t o p o g r a p h y , h y d r o g e o l o g y , g r o u n d w a t e re x p l o i t a t i o n ，t h e ne s t a b i s h e dt h e s h a l l o wl a y e rg r o u n d w a t e rm o v e m e n tc o n c e p t u a lm o d e lo fs h e n y a n g t h eu p p e rb o u n d a r yo f t h em o d e li s p h r e a t i cs u r f a c e ，t h eb o t t o mb o u n d a r y i st h eb a s eo ft h eq u a t e r n a r y t h e a d m i n i s t r a t i v eb o u n d a r ya tn o r t h e a s ts i d ei sc o n c e p t u a l i z e da sf i r s tb o u n d a r y , o h e r si s c o n c e p t u a l i z e da sg e n e r a lh e a db o u n d a r y , t h ew h o l em o d e li s c h a r a c t e r i z e db yt h et r a n s i e n t f l o wa q u i f e r sw h i c hi s h e t e r o s p h e r e ，i s o t r o p y b a s e do nt h ec o n c e p tm o d e lo fr e s e a r c h z o n e ，t h ei s o p a r a m e t r i cf i n i t e d i f f e r e n c et h r e e - d i m e n s i o n a lt r a n s i e n tg r o u n d w a t e rn u m e r i c a l m o d e li s p r e s e n t e d v i s u a lm o d f l o w , t h em o s tp o p u l a rs t a n d a r d v i s u a l i z a t i o ns o f t w a r e p a c k a g ea p p r o v e db yt h eh y d r a u l i cs c i e n t i s t sa n dt e c h n i c i a n so ns i m u l a t i n gt h eg r o u n d w a t e r f l o wi su s e dt os i m u l a t ea n dc a l i b r a t et h ea b o v e m e n t i o n e dm a t h e m a t i c a lm o d e l a tl a s t ，t h e c h a n g e so ft h eh y d r a u l i ch e a da n dg r o u n d w a t e rq u a n t i t y i nt h ef u t u r ew e r ep r e d i c t e d a c c o r d i n gt ot h et e s t e dp a r a m e t e ra n dt h em o d i f i e dm o d e l t h ep r e d i c t i o nr e s u l t sd e m o n s t r a t et h a td u r i n gt h ef o r e c a s t i n gs i m u l a t i o n ，t h et o t a l r e c h a r g eo ft h ed i s t r i c tg r o u n d w a t e rs y s t e mi s 3 0 9 6 8 4 3 7 x10 珥m 3 ，a n dt h et o t a ld i s c h a r g ei s 3 1 0 9 3 4 6 1 1 0 4 m 3 , t h eb a l a n c e dd i f f e r e n c ei s 1 2 5 0 2 4 x 1 0 4 m 3 ，an e g a t i v eb a l a n c e u n d e r d e s i g n e dp u m p i n gs c h e m e ，t h eg r o u n d w a t e r l e v e lo ft h em a j o r i t ys t u d ya r e ah a v e d e c l i n e d ，a n dt h ef o r e c a s t i n gd e e pd r o p p e dl e v e lo fg r o u n d w a t e ri n2 0 10i ss l i g h t l ym o r et h a n i n2 0 01 ，w h i c hs h o w st h a ts h e n y a n gg r o u n d w a t e ra q u i f e rs t o r a g eh a sd e c r e a s e d t h em a j o r i t y e x p l o i t a t i o nw e l l sa r ew i d e l vd i s t r i b u t e d n e a rt h eh u nr i v e r , s oaf e wo fs m a l lc o n e so f d e p r e s s i o nh a v ef o r m e da l o n gt h er i v e r i nt h i sp a p e r , t h em a t h e m a t i c a lm o d e lr e v e a l st h ee s s e n t i a lc h a r a c t e r i s t i c so fg r o u n d w a t e r s y s t e m s ，r e p r o d u c e dt h ep a t t e r no fc h a n g ea n dt r a n s p o r t a t i o no fg r o u n d w a t e r , a n di tc a ng i v e i i s c i e n t i f i cs u p p o r tt ot h ep r e d i c t i o no fg r o u n d w a t e rt a b l e ，e v a l u a t i o no fr e s o u r c e sa n dg i v e s c i e n t i f i cs u p p o r tt oc o n t r o lt h es u b i d e n c e k e yw o r d s ：s h e n y a n g ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；v i s u a lm o d f l o w ；w a t e rl e v e lf o r e c a s t 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特 别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他 同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示谢 意。 学位论文作者签名：1 丑生 日期：2 汐以多j j 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权辽宁 师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后使用本授权 书。 学位论文作者签名：f ；飞每 指导教师签名： 日期： 5 2 弧训厂 b 1 。6 、l 了 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 第一章绪论 1 1 问题的提出 沈阳是辽宁省的省会，是中国第四大城市，是东北亚地区的国际中心，是中国装备制造 业基地，在东北和全国都占有重大的战略地位。近2 0 多年来，随着沈阳市经济的飞速发展， “大沈阳的规划和建设，未来沈阳市必将成为一个区域性中心城市，一个面向国际的开 放之城，一个现代化的大都市区。这样，对水资源的需求越来越高，沈阳水资源供需矛盾日 趋突出。地下水是沈阳市主要供水水源之一。据统计，沈阳地区地下水供水量约占该地区 总供水量的7 5 左右【l 】。近年来，地下水水位逐年下降，出现了水资源短缺和环境恶化等 严重问题。因此，为本区域发展提供可持续利用的地下水量，加强地下水管理和规划，成为 “十一五”规划中迫在眉睫的重要任务。 在我国北方地区，地下水是主要的供水水源，同时又是影响环境质量的一个重要因 素。同时，我国所面临的“人口，资源，环境”三大问题，都直接或间接的与地下水有关。地 下水含水层具有较大的调蓄能力，且水量稳定、水质优良，使地下水已日益显示出其重要 性。随着人口的增长、工农业生产及城市建设的迅速发展，地下水资源开发利用的规模越 来越大，由此导致的诸如水质恶化、形成区域性的降落漏斗、地面塌陷等一系列地质灾害 和环境地质问题，给人类带来了不同程度的危害，引发了人们对掌握地下水运动规律、合 理利用地下水的重视。要减轻和避免不合理开采地下水造成的危害，就需要对研究区地下 水系统进行模拟分析、对地下水资源量进行准确评价。从而才能存此基础上制定一个优 化的、合理的开采方案，使其得到有效的开发利用和科学管理。 沈阳城区地下水资源开发利用程度较高，主要开采的分别为第四纪全新统( 饼7 ) 潜水 含水区，上更新统( 鲅“) ，中更新统( q f “甜) 和下更新统的浅层承压水含水区。多年来，由于 区内地下水天然补给量不足和城市水资源的开发利用缺乏统一规划和管理，已造成区内 中部、北部和西部地区地下水过量开采，并导致地下水位持续下降和开采漏斗不断外扩， 一些浅层井被疏干，单井出水量减少，水污染加重以及可能产生的地面沉降等环境地质问 题。 为此，运用科学的手段，对研究区地质情况、地下水的动态变化规律进行分析研究，合理 的概化研究区的水文地质条件，建立能体现出研究区实际地貌的水文地质结构模型，采用 较为准确的模拟方法和求解方法，准确地进行研究区的地下水资源评价，对未来地下水动 态变化和可开采量做出较准确的预报，是对沈阳市水资源的可持续利用具有重要的现实 意义。 1 2 地下水评价研究方法综述 用于地下水资源评价的方法很多，有相关分析法、水均衡法、解析法、水文地质数值 法等方法。最初主要集中于水文地质比拟法、解析法、水均衡法等，随着计算机技术的迅 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 猛发展，地下水资源评价多采用数值模拟方法。 1 2 1 相关分析法 相关分析法是通过建立开采量和相关水位降深之间的相互关系来预测和评价单井、 局部地区和区域地下水资源，或通过建立地下水某要素与其主要影响因素之间的相关关 系，以求插补延长资料系列。这种相关关系可分为单相关关系和复相关关系。由相关关系 法推出的相关关系，代表了现象与主要影响因素之间的近似关系。 1 2 2 水均衡法 水均衡法可分为年均衡或多年均衡两种。由于年均衡法仅进行某一典型年份的均衡 计算，并不能反映地下水资源的实际情况，不能计算遇到连续干旱年份地下水可能出现的 最大降深以及在枯水时期动用的地下水储量在多年内能否得到回补等问题。多年均衡法 是按照水量平衡原理，经多年调节计算，分析满足一定用水条件下多年内达到的最大降深 和干旱年份动用的地下水储存量能否在丰水年得到完全的回补，从而克服了年均衡法的 弱点。 水均衡法主要适用于水文与水文地质参数和开采程度比较均匀的地区，这种方法要 求把计算区域作为集中参数的模型来处理，即在全区域内有关降雨和灌溉入渗补给、蒸发 消耗、给水度等水文和水文地质参数均采用统一的数值，其计算结果反映了全区的平均情 况，因此，其适用性受到一定限制，对不同部位地下水的变化存在显著差异的区域则会出现 较大误差。 1 2 3 解析法 早在1 9 3 5 年，美国学者泰斯就在理想条件下建立了承压水非稳定流计算公式，并给出 了著名的泰斯公式。 泰斯之后，雅各布、汉土什等学者拓展了泰斯公式的应用范围，对某些偏离泰斯公式 理想条件的含水层进行了研究，并提出了具有越流的含水层的非稳定流计算公式。 在符合定解条件的情况下，用解析方法可以得到精度较高的计算结果，且步骤简便，计 算公式在物理概念上较清晰，并便于分析各种影响因素( 水文与水文地质参数) 与地下水 动态之问的关系。但由于受现有数学手段的限制，目前只能对一些较简单的水文地质条件 和简单的边值及初值问题求得地下水非稳定流的解析解。 尽管如此，但泰斯等人所设想的理想条件在现实的自然界中一般是不存在的，实际上 含水层通常是非均质、非等厚、各向异性的，隔水顶底板除了侧向补给外，还存在垂向越 流补给，含水层的边界形状不规则，边界条件复杂等等问题。因而，对这样的含水层，要以泰 斯公式为代表的解析法求解和评价是很困难的1 2 】。 1 2 4 水文地质数值法 6 0 年代中期以来，随着快速大容量电子计算机的出现和广泛应用，数值计算方法在地 下水资源分析评价中得到逐步推广。这些都给区域地下水运动模拟带来了新的发展契机， 2 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 使一些复杂的地下水流系统的模拟成为可能。数值法可以很方便地处理解析法难以解决 的困难。事实上，它对任何复杂的地下水流问题都能给出有足够精度的解，适用于水文地 质的很多领域，如水量计算、水质模拟等【3 】。另外，数值法在模拟地下水离散模型、连续性 模型、混合模型和耦合模型方面具有无法替代的优越性 周志芳，1 9 9 8 】。数值法在应用过 程中不断得到发展，从最初的有限差分法( f d m ) 和有限单元法( f e m ) ，发展到后来的有限 差分法( f d m ) 、有限单元法( f e m ) 、边界单元法( b e m ) 和有限分析法( f a m ) 等多种方法并 存1 4 】。每一种数值方法在解决地下水问题的过程中被不断地发展和完善，如有限单元法派 生出混合有限元法( h f e m ) 、特征有限元法( c f e m ) 、以及随机有限元法( s f e m ) 等【5 1 。 目前，地下水数值模拟的发展情况是：进一步通过地下水的水量问题的数值模拟研 究，达到更加合理地开发利用地下水资源的目的。通过水质问题的数值模拟研究，达到 保护水源、避免污染、减少危害的目的。通过数值模拟方法，加强切实可行的管理问题 的研究，制定长远规划，监测开发利用情况，充分发挥水资源的最大作用。改进数值计算 方法，提高计算精度。 我国对地下水流数值模拟的研究起步较晚，开始于2 0 世纪7 0 年代，但其应用范围、 规模及其发展水平都是十分可观的。近3 0 多年来，先后有一大批水文地质界前辈如李俊 亭、林学钰1 6 1 、薛禹群7 1 、陈崇希和数学工作者如谢春红、孙纳正、杨天行等发表了大 量有关数值模拟方面的论文、专著、计算程序以及研究课题，解决了一大批供水水源地的 资源评价、矿坑涌水量预测、区域地下水资源评价等问题【8 1 ，现已接近或达到国际水平。 尽管如此，我国数值模拟模型的建立和运行仍然处于分散的状态，一些常用的、相对简单 的模型缺少通用的软件。各单位一旦需要还得从头编起，不仅重复劳动，还影响新编软件 的使用效率。 目前，国际上较流行的，且在国内应用较广的地下水数值模拟计算软件，有加拿大 w a t e r l o o 水文地质公司在美国u s g s 原m o d f l o w 软件的基础上研制的三维地下水流和 溶质运移模拟评价的可视化专业软件系统v i s u a lm o d f l o w t 刚；由美国b r i g h a my o u n g u n i v e r s i t y 的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合m o d l f o w 、 f e m w a t e r 、m t 3 d m s 、r t 3 d 等已有地下水模型的基础上开发的一个综合性的、用于 地下水模拟的图形界面软件一地下水模拟系统( g r o u n d w a t e rm o d e l i n gs y s t e m ) 1 0 】，简称 g m s 。而本文采用有限差分软件( v i s u a lm o d f l o w ) 对沈阳市规划中心区的地下水资 源进行模拟和评价。 1 3v i s u a lm o d f l o w 简介 1 3 1v i s u a lm o d f l o w 概述 v i s u a lm o d f l o w 是目前国际上最新流行且被各国同行一致认可的三维地下水流 和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统，该软件由加拿大w a t e r l o o 水文地质公 司在原m o d f l o w 软件的基础上开发研制的，并于1 9 9 4 年8 月首次在国际上公开发行 3 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 1 1 1 1 。这个软件包由m o d f l o w ( 水流评价) 、m o d p a t h ( 平面和剖面流线示踪分析) 和 m t 3 d ( 溶质运移评价) 三大部分组成，并且具有强大的图形可视界面功能。设计新颖的 菜单结构允许用户非常容易地在计算机上直接圈定模型区域和剖分计算单元，并可方便 地为各剖分单元和边界条件直接在机上赋值，做到真正的人机对话。如果剖分不太理想需 要修改时，用户可选择有关菜单直接加密或删除局部网格以达到满意为止。同时，用户可 选用不同的菜单分别单独或共同运行m o d f l o w 、m o d p a t h 和m t 3 d 三大部分。各部分 均设计了模型识别和校正的菜单。 该软件包可方便地以平面和剖面两种方式彩色立体显示计算模型的剖分网格、输入 参数和输入结果。这个软件系统的最大特点是将数值模拟评价过程中的各个步骤天衣无 缝似地连接起来，从开始建模、输入和修改各类水文地质参数与几何参数、运行模型、反 演校正参数，一直到显示输出结果，使整个过程从头至尾系统化、规范化。 1 3 2v i s u a lm o d f l o w 应用在水资源评价中的特点 v i s u a lm o d f l o w 是当代国际上最盛行的地下水资源评价的三维可视化标准专业 软件系统包，与其他数值模拟软件相比，该软件包具有许多明显的优势，例如，软件的系统 化和可视化。该软件包使整个数值模拟过程系统化，从定义剖分建模开始，到模拟计算运 行，直到最后以图形、文字输出最终结果，具有一套完整的软件模块彼此紧密联接。可视 化技术是展示分析数值模拟过程和最终结果的强有力工具，v i s u a lm o d f l o w 很好地体 现了这项技术在地下水数值模拟评价过程中的应用效果。系统的菜单以逻辑顺序排列并 显示，指导用户逐步完成建模和数据输入工作。软件系统允许用户直接在计算机上定义和 剖分模拟区域，用户可随意增减剖分网格和模拟层数，确定边界几何形态和边界性质，定义 抽( 排) 水井的空间位置和出水层位以及非稳定抽排水量。 v i s u a lm o d f l o w 在地下水模拟评价管理工作中具有几项特别重要且十分有效的 功能，任意水均衡域的均衡研究是v i s u a lm o d f l o w 在水资源评价工作中的一个重要功 能，z o n eb u d g e t 是被用于计算任意水均衡域均衡结果的专门模块。用户根据自己的研究 目的和需要，可在模拟区域任意选定水均衡计算的均衡区，通过执行z o n eb u d g e t 模块，可 方便地得到所选定均衡域和整个模型的所有水均衡信剧1 2 】。这个功能可有力地帮助水资 源评价用户直接确定研究区的侧向补给方式和补给量大小以及补给源的水质情况。此外， 它的另一个重要用途就是通过断裂构造所在均衡域的水均衡计算，从而达到预测断裂导 通量和其水质的目的。 直接允许用户接受地理信息系统( g i s ) 的输出数据文件和各种图形文件是v i s u a l m o d f l o w 在水资源评价中的另一个特点，这个功能对于充分发挥具有强大空间信息处 理与分析功能的g i s 技术在数值模拟评价中的作用意义重大，也为开发研制地下水三维 数值模拟与g i s 耦合评价模型奠定了坚实的基础。v i s u a lm o d f l o w 的另一个重要功 能是可以自动识别和判断疏排含水层的疏干饱水状态和具体的分布范围，可直接应用判 4 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 断确定大流量抽排含水层所处的水力状态和埋藏条件。 1 4 本文研究的主要内容及思路方法 ( 1 ) 水资源背景状况调查与研究。对研究区水资源组成、水资源开发现状及存在的问 题进行调查分析，重点对该区地下水水文地质条件进行深入的研究。 ( 2 ) 地下水水位数值模拟研究。在野外调查和资料整理的基础上，依据地下水水流特征， 结合该区水文地质条件，建立沈阳中心地区地下水的水文地质概念模型和地下水数学模 型。 ( 3 ) 地下水水位预报及变化情况分析。根据所建立的地下水水文地质概念模型及数学 模型，运用v i s u a lm o d f l o w 软件建立模拟模型，预测预报研究区l o 年的地下水水位，并 进行流场变化情况分析。 ( 4 ) 地下水区域降落漏斗变化趋势研究。 ( 5 ) 地下水资源开采布局规划研究。从保护地下水资源，控制地下水开采漏斗持续扩大 的观点出发，研究制定沈阳中心城区上第四系地下水的开采布局规划。 ( 6 ) 区域地下水环境问题防治对策研究。针对沈阳地区地下水开发利用过程中存在的 问题，提出保护措施和防治对策。 5 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 第二章沈阳城区地下水系统地质背景特征 2 1 自然地理概况 2 1 1 地理位置 沈阳市位于中国东北地区的南部，辽宁省的中部，在东经1 2 2 。2 57 1 2 3 。4 87 、北纬 4 1 。1 2 - - 4 2 。1 77 之间，是辽宁省的省会，全国文化名城。沈阳市总面积为1 3 万平方公 里，东西长1 15 k m ，南北宽2 0 5 k m ，其中市区面积3 4 9 5 平方公里。沈阳市的地理位置十分优 越，背倚长白山麓，面向渤海之滨，是辽东半岛的腹地。在以沈阳为中心的1 5 0 k m 的半径内， 有中国著名的钢都鞍山、煤都抚顺、煤铁之城本溪、煤电之城阜新、石油之城盘锦、轻 纺之城丹东、化纤之城辽阳和粮食煤炭基地铁岭，这些资源丰富、实力雄厚的辽宁中部工 业城市形成了世界上罕见的城市群。沈阳还与沟通世界各大港口的大连港，以及正在开发 建设的营口新港和锦州港的距离也不超过4 0 0 k m 。在长期的经济发展过程中，形成了密如 蛛网的航空、铁路、公路运输网络，良好的交通基础设施建设给沈阳市创造了极好的发展 条件。 图2 - 1 沈阳市区域位置图 6 基f s u a l m o d f l o w h 沈m 中- o 斑b 地t 水数值模拟研完 图2 - 2 研究区位置凰 本文研究区地理位置是东经1 2 3 。1 67 1 2 3 。3 5 北纬4 1 d4 2 4 l 。5 5 。 研究区为三环以内之范围，即求起来陵桥向北至王家沟立交桥、朱家屯立交桥，向西至三 台子立交桥、红旗台立交桥，向南至张士立交桥、盒宝台立交桥，向东至f 深沟立交桥、 古城子、回至东陵桥。研究区面积为4 7 0 1 0 n 2 。 212 气候状况 沈阳市地处亚欧大陆东部，属北温带受季风影响的半湿润大陆性气候，具有中纬度西 风带气候特点。全年气温、降水分布由南向东北和由东南向西北方向递减。四季分明， 冬季漫长；春季回暖快，n 照充足；夏季热而多雨，空气湿润；秋季短促，天高云谈，凉爽宜人。 气温：多年平均为7 0 - 8 o 。一月最低，平均- 5 5 1 2 ，最低达- 3 3l 。七月最高，平均2 4 ， 最高达3 93 0 c 。年内降水多集中于六、七、八、九四个月按1 9 7 0 - 2 0 0 7 年降水系列资科 ( 表2 ”，月均值为5 52 1 r a m ；最小月份一、二、十二月，月均值6 9 6 m m , 降水量多年变化 曲线见图2 - 3 。 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 表2 1 沈阳站1 9 7 0 2 0 0 7 年降水量统计表 障 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月1 0 月i1 月1 2 月年总量 1 9 7 05 33 85 2 1 6 64 82 8 63 0 6 17 1 61 7 5 65 52 l1 3 57 5 0 3 1 9 7 lo 77 58 92 4 84 7 71 4 3 5 1 3 7 3 1 5 1 51 3 04 2 41 2 18 67 1 5 1 9 7 26 89 34 33 6 27 0 56 1 73 8 51 1 3 25 4 61 6 i 41 8 7o 15 7 5 3 1 9 7 3i 59 82 8 63 8 66 7 28 6 52 0 3 i2 4 9 49 1 71 4 i1 3o i8 0 3 6 1 9 7 4o8 20 98 4 61 0 2 23 3 91 2 7 42 1 9 61 0 9 29 6 9807 9 0 9 1 9 7 59 43 75 73 7 77 3 26 4 83 1 1 65 96 8 63 2 71 4 51 7 56 9 8 4 1 9 7 62 2 2 51 3 84 7 75 7 71 0 7 21 3 5 88 0 16 1 76 9 16 4 63 66 4 6 1 9 7 72 5o2 1 2 5 6 12 3 27 1 51 7 3 57 6 26 0 66 9 71 63 1 56 0 2 1 9 7 83 75 41 2 24 03 08 2 89 3 81 5 2 39 1 83 7 20 71 4 15 6 4 1 9 7 94 785 29 0 31 0 0 78 4 21 9 4 33 9 71 9 13 83 23 0 16 1 2 1 1 9 8 01 77 82 92 0 76 0 71 4 0 76 i 61 0 7 43 5 48 63 82 1 45 5 0 1 1 9 8 l4 95 46 5 11 4 14 9 73 71 6 59 9 51 1 2 41 8 23 90 45 7 5 6 1 9 8 2 7 5o 11 2 588 8 44 79 9 42 3 0 41 2 24 5 22 7 9 2 5 8 0 6 1 9 8 30 i2 3 17 66 i 55 8 2 1 1 7 2 3 5 11 9 0 58 6 7 3 1 9 1 8 2 0 8 2 9 9 1 9 8 4o 16 32 1 73 0 5 1 4 8 2 0 0 1 4 9 9 2 3 7 11 1 2 45 9 2 9 3 9 57 5 0 9 1 9 8 51 4 11 5 45 73 7 46 1 66 9 32 3 6 62 7 6 53 9 11 5 81 7 43 37 9 2 2 1 9 8 691 62 4 66 3 63 7 51 1 9 22 8 5 52 7 5 79 1 22 1 27 27 19 4 3 4 1 9 8 71 4 65 76 1 57 4 71 9 79 9 5l l1 31 9 7 38 8 94 02 1 30 97 3 5 4 1 9 8 8 4 7 - 31 0 44 5 48 0 i3 5 61 1 9 21 1 5 51 3 0 91 8 32 31 26 1 0 2 1 9 8 98 32 15 16 33 3 88 8 71 2 0 11 5 49 2 92 38o 44 0 4 1 1 9 9 01 2 82 7 93 4 85 5 75 6 31 3 7 59 3 17 6 61 5 0 56 62 2 52 3 66 9 7 9 1 9 9 l1 54 1l i 85 2 53 5 71 5 3 82 3 1 81 4 34 6 16 3 72 5 77 86 4 8 8 1 9 9 20 61 44 62 6 34 6 21 8 3 11 4 1 53 21 0 3 8 2 1 8 3 6 61 2 8 6 1 0 7 1 9 9 3 o 8 1 95 3 3 4 61 8 59 2 41 2 2 51 4 8 25 0 32 2 13 7 21 6 45 5 0 2 1 9 9 420 1l o 5l9 1 18 7 61 9 5 43 4 1 61 0 62 6 5l o 1 2 9 8 7 4 8 1 9 9 5 04 52 7 73 2 78 8 81 5 4 43 1 0 21 4 7 26 0 42 6 52 60 8 8 5 5 8 1 9 9 6 50 81 3 88 45 0 81 0 i 82 9 7 98 3 88 1 75 2 92 2 6 1 67 3 5 5 1 9 9 7 6 53 9 5 6 3 33 i 65 36 4 12 6 7 63 1 2 2 7 33 ：l6 25 0 3 4 1 9 9 830 71 8 74 3 76 0 86 4 72 9 0 42 3 4 65 72 8 8 51 4 68 2 4 7 1 9 9 9 o0 72 92 0 41 5 74 5 91 3 3 51 6 6 36 9 3 5 84 9 79 95 4 6 2 2 0 0 02 2 90 81 3 63 7 73 4 45 7 38 9 46 8 21 6 9 5 7 92 32 0 44 4 2 2 0 0 l1 008 83 51 32 2 9 59 7 6 2 1 7 34 4 71 6 94 89 26 5 8 8 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地t 爿r , 4 j c 值模拟研究 2 0 0 26 90 42 2 53 9 47 2 66 1 62 7 1 59 6 - 3o 25 1 51 0 58 26 4 1 6 2 0 0 3331 4 i3 3 61 8 59 4 52 4 07 75 5 59 6 71 5 17 86 5 8 8 2 0 0 41 31 5 9 3 4 1 8 3 i 1 5 6 5 2 6 2 57 9 56 3 53 4 6 21 9 8 7 0 0 6 2 0 0 51 1 84 6o6 3 61 2 0 59 7 51 6 9 51 0 7 54 l3 7 51 9 97 86 8 1 2 2 0 0 67 62 1 31 94 7 617 88 4 29 8 16 45 2 24 8 32 4o 84 6 7 8 2 0 0 76 5 8 5 9 5 6 4 5 9 41 7 41 9 7 51 5 2 73 i 23 1 71 2 66 55 8 9 4 总量2 0 3 32 3 36 0 8 71 3 6 3 21 9 8 7 63 5 9 1 56 5 i i 65 3 3 2 62 7 2 6 51 5 6 5 86 9 4 63 5 6 82 5 2 1 7 4 平均5 46 11 6 o3 5 9 5 2 3 9 4 5l7 1 41 4 0 37 1 84 1 21 8 39 46 6 3 6 图2 - 3 降水量多年变化曲线 2 1 3 水资源 。 沈阳近1 3 年水资源总量平均值为2 8 9 5 亿m 3 。2 0 0 6 年，沈阳市水资源总量为1 3 9 1 亿m 3 , 比水资源总量多年平均值减少5 2 。其中：地下水资源量为1 3 9 5 亿立方米；全市地 表水资源量为7 3 1 亿立方米，折合年径流深5 6 3 毫米，比多年平均值减少3 3 7 。2 0 0 6 年 全市人均水资源只有3 5 9 7 1 m 3 a ，远低于全国平均水平( 2 2 4 0 m 3 ) ，是我国北方缺水最为严 重的城市之一。境内流经河流共1 9 条，分属辽河、浑河两大水系。辽河是全国七大江河 之一，其水系由北及西北流向西南，浑河由东北流向西南，均从沈阳市辽中县出境。除此之 外，湖泊、水库主要有卧龙湖、团结湖、三台子水库、棋盘山水库等。 2 0 0 6 年沈阳市用水总量2 9 5 5 亿m 3 , 其中：农田灌溉用水量1 6 9 3 亿m 3 , 占用水总量的 5 7 2 弓；工业用水量3 7 6 亿m 3 ，占用水总量的1 2 7 2 ；居民生活用水量3 9 2 亿m 3 ，占用 水总量的1 3 2 7 ：城镇公共用水量2 4 8 亿m 3 、占用水总量的8 3 9 ；林牧渔业用水量 1 0 7 亿i l l 3 ，占用水总量的3 6 2 ；生态环境用水量1 3 9 亿m 3 ，占用水总量的4 7 0 ；全市用水 总量比上年增加1 5 2 亿m 3 。 9 基fv i s u a lm o d f l o w ”洗| 曰十心城b 地t * 敷值模批研克 ! 震互豳酉豳i 农田i 氍溉林牧渔茸工业 j 城镇公共届民生活 生态环境 图2 - 4 沈阳市2 0 0 6 年各行业用水量结构图 2 0 0 6 年沈阳市总供水量为2 95 s 亿m 3 ，地表水供水量为63 9 亿m 3 , 地下水供水量为 2 26 3 亿i n 3 污水回用供水量为o5 3 亿m 3 。在地表水供水量中，蓄水丁程供水47 2 亿m 3 引水工程供水12 44 l m 3 , 提水t 程供水0 4 3 亿m 3 ；在地下水供水量中，全部由浅层地下水 提供，供水量为2 26 3 亿m 3 , 没有深层地下水供水量。全市供水总晕比上年增j j ul5 2 亿m 3 。 图2 - 5 沈阳市2 0 0 6 年供水量结构图 214 土壤资源 沈阳市的上壤类型较多，共分为7 个土类，1 7 个亚类，有棕壤、褐土、革甸土、新税土、 风沙十、石质土、粗骨十、红粘十、潮土、沼泽土、盐土、碱土和水稻土等其巾土类以 草甸土为t ，占6 5 ，水稻十占66 0 ，棕壤占41 0 。 215 矿产资源 沈阳地区矿产资源比较丰南，组合条件极佳，开发潜力很大。沈阳周围有全国展大、 昂集中的铁矿石产区。全市己经发现各类有益矿产资源2 1 种，产地5 0 0 多处，探明储量的 矿种有7 种产地4 2 处其巾，煤炭、石油及凡然气成为全省能源矿产的生产基地之一， -llz一。捌掣井 口目口n 基于v i s u a lm o d f l o w 的沈阳中心城区地下水数值模拟研究 煤炭保有量约1 7 亿吨，煤种比较全。石油及天然气分布面积近2 0 0 k m 2 ，探明石油地质储 量丰富，天然气地质储量近10 6 亿m 3 , 沈阳油区现已基本成型，已建成2 5 0 万吨原油的生产 井。其它矿产资源虽然地质储量还尚未勘查清楚，但许多己经成为乡镇工业的主要生产资 料。 2 2 社会经济概况 2 2 1 行政区划 2 0 0 6