[發明專利]一種使用高頻地下水位數據自動求取含水層參數的方法

有效

• 申請號: 201611140630.4
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106595798B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 齊永強;李文鵬;李慧;劉久榮;高贊東;楊麗紅;許雅琴;范雪瑩;王成見;劉杰
• 申請（專利權）人: 齊永強;李文鵬;李慧;劉久榮;高贊東;楊麗紅;許雅琴;范雪瑩;王成見;劉杰
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00;G06F17/16
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 魏秀枝

本發明涉及一種使用高頻地下水位數據自動求取含水層參數的方法，包括如下步驟：S1基本條件假設；S2數據預處理；S3正向模擬；S4系統優化計算；S5數據修正；S6模型校驗。本發明的優點體現在：本發明創建了利用數據挖掘技術獲取含水層重要參數的計算方法，利用長序列高頻高密地下水水位及降水量監測數據求取以垂向水文循環為主導的含水層參數，并可實時將參數更新至地下水數值模型，充分發揮地下水模型的運算能力，為地下水資源優化利用和合理配置提供高效精確的技術支撐。

技術領域

本發明涉及水資源評估技術領域，具體涉及一種使用高頻地下水位數據自動求取含水層參數的方法。

背景技術

地下水作為地球水循環的重要一環，是人類重要的水儲存資源之一。一直到20世紀70年代，我國面臨的地下水問題主要由單純的安全性需求(如飲水和灌溉)驅動。但80年代之后中國的超高速發展在成為世界經濟發展奇跡的同時，也帶來了許多嚴重的地下水環境和資源問題，如南方地下水水質惡化，北方平原地區地下水由于大量開采使用導致的地下水水位下降等。

傳統的地下水水流方向為沿含水層水平方向為主，隨著農業、工業和生活用水需求的增加，抽水井數量逐年增加，導致地下水尤其是平原區的地下水流場基本脫離天然狀態，常常由垂向水量交換主導，而不再是地下水徑流過程主導。反映在地下水數值模型中為流量的消長不再受水頭邊界的控制，而受垂向補徑排過程，如抽水、農業灌溉、降雨等控制。

然而，在建立地下水瞬時流模型時，與垂向補徑排過程息息相關的入滲系數、給水度和外部應力(抽水量)等模型參數卻較難獲得，雖然一部分可通過試驗和調查獲得，但由于地層異質性和數據資料的準確程度，更多情況下使用經驗參數值進行賦值，并且缺乏校正的依據，從而增加了水文驅動因子刻畫的難度。

當前，我國局部試點地區已具備高頻率高密度地下水監測數據，全國的高頻監測網也正在施工，由此獲得的高頻率高密度水位監測數據是極佳的地下水系統信息來源，但目前未得到充分利用。因此，我們充分利用高密高頻水位和降水量監測數據，通過設計合理的求參方法，求取以垂直方向補徑排為主的地下水瞬時流模型中潛水入滲系數、給水度、以及凈開采強度等關鍵水文地質參數的時空分布，并且實時同化更新至地下水模型，為全國地下水信息系統構建、地下水大數據挖掘、地下水資源優化管理與合理配置提供精準數據支撐。

現有求取地下水模型潛水參數的方法有：

1)Water Table Fluctuation(WTF)方法：

使用公式R＝S×ΔH，其中R為含水層水量變化，S為給水度，ΔH為水位變化。該方法的缺點是未考慮灌溉或其它垂向方向可能導致水位升降的水力因素，比較粗放簡單。

2)Episodic Master Recession(EMR)方法：

此方法基于WTF方法，使用降雨閾值進行參數求取，對于次雨的刻畫更為細膩，但無法處理大規模抽水開采造成的擾動，也無法精確刻畫給水度S。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種使用高頻地下水位數據自動求取含水層參數的方法，為全國地下水信息系統構建、地下水大數據挖掘、地下水資源優化管理與合理配置提供精準數據支撐。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：

一種使用高頻地下水位數據自動求取含水層參數的方法，包括如下步驟：

S1 基本條件假設：假設地下水位的波動由入滲補給過程和凈開采過程決定；含水層水分運移由垂向地下水水文循環為主導；且含水層補給量與降水量成正比；