一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法及系统与流程

本发明属于水文地质结构模拟，具体涉及一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法及系统。

背景技术：

1、地下水数值模拟在描述地下水动态过程以及地下水资源定量评估方面发挥着重要作用，然而其可靠性受到水文地质结构、研究尺度的影响。目前通常用钻孔建立水文地质结构模型，由于钻孔数据通常分布不均匀，深度和数量也相对有限，导致传统的盆地尺度水文地质结构模型通常忽略了深层含水层，造成在地下水流动模拟中浅层、深层含水层之间的地下水交换可能被忽略，从而使地下水流量模拟、地下水资源评估精度受限。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法及系统，提高了水文地质结构模型的仿真性和区域地下水文过程数值模拟的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，包括以下步骤：

4、采集水文地质结构的多源数据；

5、基于所述多源数据，获得沉积盆地浅域真实钻孔岩性的空间分布以及深域虚拟钻孔岩性的空间分布；

6、利用数字序列代表浅域真实钻孔岩性的空间分布以及深域虚拟钻孔岩性的空间分布，对所述数字序列进行自然邻域插值，获得整个巨厚盆地的岩性结构模型；

7、基于所述岩性结构模型，预设水文参数，构建水文地质概念模型；

8、基于所述水文地质概念模型，进行剖面二维地下水稳定流数值模拟以及水文地质反演，校准所述预设水文参数，获得盆地尺度的水文地质结构模型；

9、基于所述水文地质结构模型，对地下水资源进行评价。

10、优选的，所述多源数据包括钻孔岩性编录资料、物探电阻率数据、第四系基底高程解译结果、地下水tds以及动态观测数据。

11、优选的，获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布的方法为：

12、基于所述钻孔岩性编录资料以及所述物探电阻率数据，获得岩性-电阻率广义对应关系；

13、将深度未达到沉积盆地基底的钻孔延伸至基底，延伸的部分作为虚拟钻孔；

14、对所述物探电阻率数据进行序贯高斯模拟，获得盆地内电阻率分布；

15、基于所述岩性-电阻率广义对应关系以及所述盆地内电阻率分布，获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布。

16、优选的，获得岩性-电阻率广义对应关系的方法为：

17、基于所述钻孔岩性编录资料，对浅域不同深度的地下水tds进行分区；

18、在不同地下水tds分区下，统计不同钻孔岩性编录与相应位置处的所述物探电阻率数据，获得岩性-电阻率广义对应关系。

19、优选的，对所述物探电阻率数据进行序贯高斯模拟的方法为：

20、统计所述物探电阻率数据，并绘制频数直方图；

21、基于所述频数直方图，对所述物探电阻率数据进行正态变换，将所述物探电阻率数据转换为标准正态分布；

22、将序贯高斯模拟区域离散成网格，获得节点，基于随机路径每次访问一个节点；

23、利用带块金值的指数模型对转换为标准正态分布的物探电阻率数据进行指数变异函数拟合，获得指数变异函数模型参数；

24、基于所述指数变异函数模型参数，获得指数变异函数模型；

25、基于所述指数变异函数模型以及克里金方法，模拟节点处的条件概率分布函数；基于所述条件概率分布函数获得所述节点的模拟值，并将所述模拟值加入条件数据中；

26、沿所述随机路径访问并模拟所有节点，完成对所述物探电阻率数据的序贯高斯模拟。

27、优选的，所述预设水文参数包括初始水头、边界条件、源汇项和初始水文地质参数；其中所述初始水文地质参数由抽水试验获得。

28、本发明还提供一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价系统，用于实现所述的方法，包括：

29、数据采集模块，用于采集水文地质结构的多源数据；所述多源数据包括钻孔岩性编录资料、物探电阻率数据、第四系基底高程解译结果、地下水tds以及动态观测数据；

30、岩性结构模型构建模块，用于基于所述多源数据，获得沉积盆地浅域真实钻孔岩性的空间分布以及深域虚拟钻孔岩性的空间分布；利用数字序列代表浅域真实钻孔岩性的空间分布以及深域虚拟钻孔岩性的空间分布，对所述数字序列进行自然邻域插值，获得整个巨厚盆地的岩性结构模型；

31、水文地质结构模型构建模块，用于基于所述岩性结构模型，预设水文参数，构建水文地质概念模型；基于所述水文地质概念模型，进行剖面二维地下水稳定流数值模拟以及水文地质反演，校准所述预设水文参数，获得盆地尺度的水文地质结构模型；

32、地下水资源评价模块，用于基于所述水文地质结构模型，对地下水资源进行评价。

33、优选的，所述岩性结构模型构建模块包括深域钻孔岩性分析单元，用于获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布，包括：

34、对应关系获取子单元，用于基于所述钻孔岩性编录资料以及所述物探电阻率数据，获得岩性-电阻率广义对应关系；

35、虚拟钻孔获取子单元，用于将深度未达到沉积盆地基底的钻孔延伸至基底，延伸的部分作为虚拟钻孔；

36、模拟子单元，用于对所述物探电阻率数据进行序贯高斯模拟，获得盆地内电阻率分布；

37、深域虚拟钻孔岩性获取子单元，用于基于所述岩性-电阻率广义对应关系以及所述盆地内电阻率分布，获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出在钻孔数据有限或缺乏条件下，通过补充大地电磁测深数据、地下水位多种类型数据，并综合多种方法(序贯高斯随机模拟、自然邻域插值法和pest试点法)构建巨厚松散沉积盆地水文地质结构模型和地下水流模型的方法。与传统方法相比，本发明能够表征深层域(无钻孔数据控制区域)的岩性分布和水文地质参数的非均质性，一定程度避免了从地球物理数据推断水文地质参数的多解问题，可以提高水文地质结构模型的准确性以及地下水流量模拟的可靠性。

技术特征：

1.一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，所述多源数据包括钻孔岩性编录资料、物探电阻率数据、第四系基底高程解译结果、地下水tds以及动态观测数据。

3.根据权利要求2所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布的方法为：

4.根据权利要求3所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，获得岩性-电阻率广义对应关系的方法为：

5.根据权利要求3所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，对所述物探电阻率数据进行序贯高斯模拟的方法为：

6.根据权利要求1所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法，其特征在于，所述预设水文参数包括初始水头、边界条件、源汇项和初始水文地质参数；其中所述初始水文地质参数由抽水试验获得。

7.一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价系统，其特征在于，用于实现权利要求1-6任一项所述的方法，包括：

8.根据权利要求7所述的基于水文地质结构模型的地下水资源评价系统，其特征在于，所述岩性结构模型构建模块包括深域钻孔岩性分析单元，用于获得深域虚拟钻孔岩性的空间分布，包括：

技术总结本发明提供一种基于水文地质结构模型的地下水资源评价方法及系统，方法包括以下步骤：采集多源数据，获得浅域真实钻孔岩性的空间分布以及深域虚拟钻孔岩性的空间分布；利用数字序列代表浅域以及深域钻孔岩性的空间分布，获得整个巨厚盆地的岩性结构模型；基于岩性结构模型，预设水文参数，构建水文地质概念模型；基于水文地质概念模型，进行剖面二维地下水稳定流数值模拟以及水文地质反演，获得水文地质结构模型；基于水文地质结构模型，对地下水资源进行评价。本发明实现了深部岩性分布与水文地质参数的非均质性刻画，规避了传统的物探数据解译水文地质参数的多解问题，攻克了巨厚含水系统建模的技术难点。技术研发人员：黄小琴,李洁,王文科,李英,张一冰受保护的技术使用者：宁夏回族自治区水文环境地质调查院技术研发日：技术公布日：2024/12/2