【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，尤其涉及一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法。
技术介绍
1、海水入侵问题在气候变化引发的海平面上升和人类淡水开采的共同作用下日益加剧。海水入侵会导致地下水质量恶化，威胁沿海地区的生态系统和人类的生产生活。因此，科学合理地评估海水入侵范围并制定可持续的淡水开采策略成为沿海地区水资源管理的核心问题之一。
2、在海岸带海水入侵问题的研究中，通常采用传统的水力边界条件，即恒定流量或恒定水头。但这两类边界都难以准确反映自然边界的水力动态特性，即边界上水头和流量的变化缺乏合理性，导致海水入侵范围和可持续淡水开采量的评估结果可靠性受限。而采用通用水头边界(general-head boundary,ghb)的地下水数值建模方法虽能更贴近实际水力边界条件，但计算量大且耗时较长，难以满足快速评估的需求。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的是提出一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，解决了传统水力边界条件评估方法的局限性，显著提升了计算效率。
2、技术方案：本专利技术包括以下步骤：
3、构建基于具体工况的概念模型；
4、计算潜水含水层内的势能分布：
5、
6、式中，φ(x,y)为地下水的势能场分布，x和y为研究区域内任意点的坐标；hs是初始海平面高度，δhs是海平面上升高度；q为地下水开采
7、海水入侵范围通过在势能场φ(x,y)中插值寻找等于盐趾位置处的势能的等势线以及咸淡水交界面高度来确定；
8、计算可持续淡水开采速率：计算驻点位置，当驻点与盐趾位置重合时的抽水速率为可持续淡水开采速率。
9、所述矫正系数α由下式计算：
10、
11、式中，ρf是地下淡水密度，ρs是海水密度，b’指潜水含水层中的最大潜水位；αt为横向弥散度。
12、所述潜水含水层在内陆边界处的潜水位φ0与势能的关系如下所示：
13、
14、式中，φ0为φ(l,y)根据上式的函数关系求解所得，φ(l,y)为势能场φ(x,y)在x＝l处的势能表达。
15、所述潜水含水层中盐趾位置的势能由下式计算：
16、
17、式中，φt是盐趾位置处的势能。
18、所述咸淡水交界面高度通过下式确定：
19、
20、式中，z为咸淡水交界面的高度。
21、所述潜水含水层中驻点位置由下式计算：
22、
23、式中，xs为驻点位置的x坐标，φ0,y＝0为y＝0时的内陆潜水位。
24、所述构建基于具体工况的概念模型，具体包括获取研究区域的地质参数、水文参数和水资源调配情况。
25、所述地质参数包括含水层类型、不透水基底的绝对高程、含水层渗透系数。
26、所述水文参数包括海平面高程、外部水力边界的水头高程、外部水力边界与内陆水力边界的距离、海水密度、淡水密度、横向弥散度。
27、所述水资源调配情况包括地下水开采速率和开采井位置。
28、有益效果：本专利技术能够在保证结果准确性的同时，显著提高海水入侵范围和可持续淡水开采速率的评估精度和计算效率；相比于传统评估方法，本专利技术能够动态考虑海平面和内陆水力边界参数的可变性，有效解决了因传统边界条件设定不合理而引发的评估误差问题；通过采用基于工况的概念模型，本专利技术能够根据实际需求灵活调整研究区域范围和参数设置，特别适用于地质条件相对简单但水文条件变化显著的海水入侵问题的快速决策需求；此外，本专利技术通过优化计算模型，在不增加额外设备或资源投入的情况下，显著降低了计算资源和人力物力的需求，具有高效、经济的技术优势。
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1.一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述矫正系数α由下式计算：
3.根据权利要求1或2所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述潜水含水层在内陆边界处的潜水位φ0与势能的关系如下所示：
4.根据权利要求3所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述潜水含水层中盐趾位置的势能由下式计算：
5.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述咸淡水交界面高度通过下式确定：
6.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述潜水含水层中驻点位置由下式计算：
7.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水
8.根据权利要求7所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述地质参数包括含水层类型、不透水基底的绝对高程、含水层渗透系数。
9.根据权利要求7所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述水文参数包括海平面高程、外部水力边界的水头高程、外部水力边界与内陆水力边界的距离、海水密度、淡水密度、横向弥散度。
10.根据权利要求7所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述水资源调配情况包括地下水开采速率和开采井位置。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述矫正系数α由下式计算：
3.根据权利要求1或2所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述潜水含水层在内陆边界处的潜水位φ0与势能的关系如下所示：
4.根据权利要求3所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述潜水含水层中盐趾位置的势能由下式计算：
5.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方法，其特征在于，所述咸淡水交界面高度通过下式确定：
6.根据权利要求1所述的一种考虑水力边界变化的潜水含水层中海水入侵与可持续淡水开采的快速评估方...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁春辉，许文瑜，叶逾，张江江，曹成龙，吴会强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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