[发明专利]一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法

说明书

本发明涉及一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法，包括如下步骤：S1基本条件假设；S2数据预处理；S3正向模拟；S4系统优化计算；S5数据修正；S6模型校验。本发明的优点体现在：本发明创建了利用数据挖掘技术获取含水层重要参数的计算方法，利用长序列高频高密地下水水位及降水量监测数据求取以垂向水文循环为主导的含水层参数，并可实时将参数更新至地下水数值模型，充分发挥地下水模型的运算能力，为地下水资源优化利用和合理配置提供高效精确的技术支撑。

技术领域

本发明涉及水资源评估技术领域，具体涉及一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法。

背景技术

地下水作为地球水循环的重要一环，是人类重要的水储存资源之一。一直到20世纪70年代，我国面临的地下水问题主要由单纯的安全性需求(如饮水和灌溉)驱动。但80年代之后中国的超高速发展在成为世界经济发展奇迹的同时，也带来了许多严重的地下水环境和资源问题，如南方地下水水质恶化，北方平原地区地下水由于大量开采使用导致的地下水水位下降等。

传统的地下水水流方向为沿含水层水平方向为主，随着农业、工业和生活用水需求的增加，抽水井数量逐年增加，导致地下水尤其是平原区的地下水流场基本脱离天然状态，常常由垂向水量交换主导，而不再是地下水径流过程主导。反映在地下水数值模型中为流量的消长不再受水头边界的控制，而受垂向补径排过程，如抽水、农业灌溉、降雨等控制。

然而，在建立地下水瞬时流模型时，与垂向补径排过程息息相关的入渗系数、给水度和外部应力(抽水量)等模型参数却较难获得，虽然一部分可通过试验和调查获得，但由于地层异质性和数据资料的准确程度，更多情况下使用经验参数值进行赋值，并且缺乏校正的依据，从而增加了水文驱动因子刻画的难度。

当前，我国局部试点地区已具备高频率高密度地下水监测数据，全国的高频监测网也正在施工，由此获得的高频率高密度水位监测数据是极佳的地下水系统信息来源，但目前未得到充分利用。因此，我们充分利用高密高频水位和降水量监测数据，通过设计合理的求参方法，求取以垂直方向补径排为主的地下水瞬时流模型中潜水入渗系数、给水度、以及净开采强度等关键水文地质参数的时空分布，并且实时同化更新至地下水模型，为全国地下水信息系统构建、地下水大数据挖掘、地下水资源优化管理与合理配置提供精准数据支撑。

现有求取地下水模型潜水参数的方法有：

1)Water Table Fluctuation(WTF)方法：

使用公式R＝S×ΔH，其中R为含水层水量变化，S为给水度，ΔH为水位变化。该方法的缺点是未考虑灌溉或其它垂向方向可能导致水位升降的水力因素，比较粗放简单。

2)Episodic Master Recession(EMR)方法：

此方法基于WTF方法，使用降雨阈值进行参数求取，对于次雨的刻画更为细腻，但无法处理大规模抽水开采造成的扰动，也无法精确刻画给水度S。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法，为全国地下水信息系统构建、地下水大数据挖掘、地下水资源优化管理与合理配置提供精准数据支撑。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法，包括如下步骤：

S1 基本条件假设：假设地下水位的波动由入渗补给过程和净开采过程决定；含水层水分运移由垂向地下水水文循环为主导；且含水层补给量与降水量成正比；