基于河流水位变化的河流含水层系统参数反演研究

The effective assessment of regional water resource and management requires the exactly understanding of aquifer properties and hydrological parameters. The research of obtaining hydrological Aquifers parameters is the base of establishing a high level simulation model and the focus of research at home and abroad.In recent years,the use of groundwater inversion model to calculate the hydrogeological parameters of aquifer has become an important issue in the numerical simulation of groundwater.The paper uses water level changes and groundwater level changes to estimate the aquifer parameters in Yinchuan plain along the the Yellow River area and uses natural excitation of spatial and temporal variation in nature to study the transform relationship of river and groundwater and the hydraulic connection between the river and the groundwater, and uses water level of the observation well around the river to inverse the hydrogeological parameters of aquifer. Based on the research of the project, we can create a set of theoretical and methodological system of geting hydrological parameters of river aquifer by means of natural stimulation, and reveal the interaction between the river and the groundwater interface in the interaction zone of the river aquifer. This work provides the corresponding hydrogeological parameters for the research area, has far-reaching significance to guide the practice of water resources management and water resources development.

有效的区域地下水资源评估与管理，需精确了解含水层特性及掌握水文参数。含水层水文地质参数的获取是建立水文地质高水平仿真模型及计算的基础，也是国内外研究的热点。近年来利用地下水反演模型计算含水层的水文地质参数成为地下水数值模拟的一个重要课题，本文选择银川平原沿黄河地带，通过发生于自然中的空间、时间变化作为刺激源对河流含水层的激发作用，利用河流水位变化时，会引起河流周围地下水水位的变化研究河流和地下水的转化关系，耦合河流和地下水的水力联系，并借助河流周围的观测井的地下水位变化情况进行河流、河床含水层水文地质参数的反演，通过该项目的研究，创建一套利用自然刺激的方法反演河流含水层水文参数的理论和方法体系，揭示河流含水层交互带的河流和地下水界面的相互作用，为研究区提供相应的水文地质参数，指导水资源管理和水资源开发的实践具有深远意义。

项目以地下水动力学理论为指导，以含水层水文地质参数的反演为主线，立足于野外调查、室内外试验、数学理论研究和数值模拟技术，结合水化学同位素技术和动态监测数据分析，创建了利用自然刺激方法反演区域尺度含水层水文参数的理论和方法体系；利用数值模拟，水文地球化学与环境同位素分析破解了银川平原在地质地貌和人类活动的影响下，地表水与地下水转化的三种典型转换类型，剖析了不同转化类型下的水文过程；提出使用小波分析和相关性分析方法研究地下水水位变化和河流水位变化相关性分析方法；利用银川平原农业灌溉时，灌渠水位急剧变化对周围地下水监测井的激发作用，利用逐次线性估计方法对区域含水层水文地质参数空间分布进行了反演，反演结果符合实际，实践验证了利用河流水位变化进行大尺度水文参数反演的可行性；通过改进了前人的洪水波模型，加入pest反演优化模型，开发了相应工具软件实现了河床淤泥水文参数和监测井周围含水层水力参数的反演，并应用实际数据进行验证；项目的成果对于揭示河流与地下水交互带的相互作用，获取区域含水层水文参数的空间分布规律以及河床的相关水文地质参数，指导水资源开发和揭示地下水在维持河流生态平衡中的作用具有重要意义。