天津市地下水功能分区及控制水位研究

天津市地下水功能分区及控制水位研究StudyonFunctionZoningandtheControlLevelofGroundwaterinTianjinCity(申请硕士学位)专业：水利工程研究生：胡琪坤指导教师：冯平教授天津大学建筑工程学院二O一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要天津市水资源匮乏，地下水作为重要的水源长期以来被过量开采，引起了地下水位持续下降、地面沉降、地面裂缝、水质恶化、海咸水入侵等一系列的环境地质问题，究其原因主要是地下水管理制度不够科学、管理技术不够成熟。为实现地下水合理开发利用、科学管理和有效保护，本文首先对天津市地下水开发利用现状进行了分析，根据天津市地下水资源的分布特点、类型特征、水文地质条件和开发利用状况，结合《全国地下水功能区划分技术大纲》，综合地下水的资源供给功能、生态环境维持功能和地质环境稳定功能，提出了针对天津市地下水类型特征的浅层和深层地下水三级功能区划体系，并按照类型特征对天津市浅层和深层地下水分别进行了功能区划分。将浅层地下水划分成建成区分散式开发利用区、自然保护生态脆弱区、湿地沼泽生态脆弱、水质较差不宜开采区和地下水易污染区；深层地下水划分成建成区分散式开发利用区、建成区集中式开发利用区、地面沉降易发区、咸水下移区和地下水易污染区。区划结果与天津市地下水资源分布和实际开采状况基本对应，可为天津市制定和实施地下水系统的保护方案以及指导地下水资源合理开发利用提供科学依据。在地下水功能区划分成果的基础上，对不同的功能分区，根据其水文地质特征，筛选出地下水功能的主导因子，分别建立相应的响应指标体系，采用层次分析的方法确定出响应指标的权重。进而综合评价出各个计算单元风险等级，并利用ArcGIS软件在空间上展布，得到天津市各地下水功能区不同含水层风险等级图。再根据各个计算单元风险等级结果，建立起蓝线水位和红线水位与风险等级之间的联系，依据不同风险等级所对应的地下水位，分别确定出了相应功能分区不同含水层在近期、中期、远期3个规划水平年的红、蓝线控制水位。并利用天津市深层地下水数值模拟模型计算了各规划水平年划定的蓝线水位对应的开采量，此水位、开采量可作为天津市地下水规划中指导下一阶段工作的依据。关键词：天津市；地下水；功能区划；红线水位；蓝线水位ABSTRACTTianjincityisscarcityofwaterresources.GroundwaterismainlysupplywaterresourceinTianjinCityandhasbeenexcessiveextractionforalongtime,whichbringssomenegativeeffects，suchascontinualdescentofgroundwaterlevel,seriouslandsubsidence,groundfissure,saltwaterintrusionanddeterioratedwaterquality,mainlyduetolackofscientificandrationalmanagementinthedevelopmentandutilizationofgroundwater.TakingTianjincityforthestudyarea,comprehensivethegroundwaterfunctioninsustainableutilization,protectionofecologicalenvironment,preventionofpotentialgeologicalcalamities,andthehydro-geologicalunit,asystemandmethodforgroundwaterfunctionzoningwereputforwardbasedontheanalysisofthedistributioncharacteristics,typecharacteristics,hydrogeologyconditionsandtheexploitationandutilizationstatusofthestudyarea.Thesystemdividedtheshallowgroundwateranddeepgroundwaterrespectivelyintothirdfunctionalzone.Theshallowgroundwateranddeepgroundwaterrespectivelyweredividedaccordingtoitstypecharacteristics.Theshallowgroundwaterfunctionzonewasdividedintobuilt-updistributedexploitationandutilizationzone,naturalconservationeco-environmentalvulnerablezone,marshswampeco-environmentalvulnerablezoneandgroundwatervulnerabilitytocontaminationzone.Andthedeepgroundwaterfunctionzonewasdividedintobuilt-updistributedexploitationandutilizationzone,built-upcentralizedexploitationandutilizationzone,groundsubsidence-pronezone,salt-waterintrudedzoneandgroundwatervulnerabilitytocontaminationzone.TheresultsofgroundwaterfunctionzoningaresubstantiallycorrespondingwiththedistributionandactualexploitationstatusofgroundwaterresourcesinTianjin.TheresearchresultsprovideaquantitativebasisforprotectionofgroundwaterresourcesandreasonableexploitationandutilizationofgroundwaterinTianjinCityinthefuture.ThedominantfactorofdifferentgroundwaterfunctionareaswasscreenedonthebasisoftheresultsofTianjincitygroundwaterfunctionzoningaccordingtoitshydrogeologicalcharacteristics.Theappropriateresponseindexsystemwasestablished,andtheweightsofeveryfactorwereidentifiedbytheAnalyticHierarchyProcess.Andthen,therisklevelofeachcomputingunitwascalculatedandspreadinspaceusingsoftwareArcGIS.Establishcontactbetweenthebluewaterlevel,redwaterlevelandtherisklevelofeachcomputingunit.Andthebluewaterlevel,redwaterlevelofshort,mediumandlong-termtargetyearswasidentified.CalculateeverybluewaterlevelexploitationquantitybytheNumericalsimulationmodelofTianjindeepgroundwater.ThecalculateresultsprovideaquantitativebasisforgroundwaterplanninginTianjinCityinthefuture.Keywords:Tianjincity；groundwater；functionzoning；bluewaterlevel；redwaterlevelI目录第1章绪论.............................................................................................................11.1选题背景及研究意义.....................................................................................11.2国内外研究状况.............................................................................................21.3研究目标和主要内容.....................................................................................31.3.1研究目标...................................................................................................31.3.2主要内容...................................................................................................41.4技术路线.........................................................................................................5第2章天津市区域概况.............................................................................................62.1自然地理概况.................................................................................................62.1.1地理位置...................................................................................................62.1.2行政区划.........................................................