預測模型的建立1. 模擬含水層（組）的選定本研究選取河南平原第四系地下水圈作為數值模擬研究的對象，模擬區面積為69400km2。主要模擬的含水層（組）包括第四系非均質、各向同性的淺層潛水含水層和深層承壓含水層。淺層和深層含水層之間分布著穩定的區域性亞黏土，構成潛水含水層和承壓含水層之間的弱透水層。開采條件下，兩個含水層（組）間水力聯系密切，本次模擬預測研究通過越流將兩個含水層耦合于一起。2. 含水層（組）的水力特征河南平原第四系淺層潛水含水層和深層承壓含水層的天然水力坡度均不大，一般小于千分之一。地下水流場平緩，基本符合達西定律。多年開采條件下，地下水流為非穩定流，各運動要素隨時間發生變化。含水層地下水流運動形式概化為平面二維流。3. 邊界條件的概化側向邊界包括淺層含水層和深層含水層的側向邊界位置及性質。垂向邊界包括淺層地下水和深層地下水的上部邊界和下部邊界。4. 數學模型及其離散根據水文地質概念模型，模擬區地下水流數值模型為非均質各向同性的、淺層潛水和深層承壓水有越流聯系的非穩定流耦合模型。采用矩形剖分和線性插值，應用有限差分法將數學模型離散為有限差分方程組，利用GMS軟件包中的Modflow模塊進行求解。5. 模擬預測區域的剖分模擬預測區域面積為69400km2，采用矩形剖分，共剖分23704個單元格，最小單元面積為1km2，最大單元面積為4km2。6. 參數的識別數值模擬選擇2003年1月1日至2003年12月31日作為模型識別期。該時段內地下水位具有明顯升降的動態變化，可以全面體現包含水層結構、水文地質參數以及邊界條件和源匯項的特征。7. 水文地質參數區分與初值的確定根據含水層巖相變化特點、含水層厚度等因素對淺層和深層含水層分別進行參數區分。含水層（組）水文地質參數初值主要參考前人相關成果的測試數據。8. 源匯項處理河南平原淺層地下水主要接受大氣降水入滲、地下水側向徑流和灌溉回滲補給。深層含水層的補給來源主要由側向徑流補給和上覆淺層含水層的垂向越流補給兩部分組成，其排泄方式主要為人工開采。9. 模型識別結果實測水位與計算水位絕對誤差在0.5m范圍內的監測孔分別占監測孔總數的77.1%和83.3%。識別時段（2003年12月31日）地下水流場擬合情況良好。10. 模型的驗證選擇2004年1月1日至2004年12月31日作為模型的驗證時段。實測水位與模擬水位誤差在0.5m范圍內的監測孔分別占監測孔總數的80%和83%。氣候干旱與河南平原第四系地下水圈演變的預測研究根據氣候環境初步預測的結果，河南平原地區未來40～50a區域氣候環境將處于偏干旱的階段。氣候變化將是影響未來河南平原第四系地下水圈演變的重要自然因子。利用建立的地下水流數值模擬模型對氣候干旱條件下河南平原第四系地下水圈演變進行預測和評價。1. 影響因子的識別選取模擬預測區內具有一定代表性且擁有長系列降水監測數據的鞏義市和中牟縣兩個氣象站1961～2003年降水量數據，利用皮爾遜Ⅲ型曲線進行降水累計頻率分析，得到典型降水保證率下的降水量。2. 源匯項及邊界的處理河南平原氣候干旱條件下，按照對應中等干旱年和特殊干旱年給定的降水量和蒸發量數據計算大氣降水入滲補給量和潛水蒸發量。側向徑流補給量和側向徑流排泄量依據中等干旱年、特殊干旱年的降水量與模型驗證時期降水量的比值推算得到。3. 地下水（圈）動力場變化趨勢的預測以連續遭遇5個中等干旱年（降水保證率為75%）作為預測條件時，預測的潛水和承壓水流場與初始流場相比，不同地區的地下水位變化情況不同。連續遭遇2個特殊干旱年時，地下水位均有不同程度的下降。南水北調中線人類工程活動與河南平原第四系地下水圈演變的預測研究考慮正在興建的南水北調中線這一特大型人類工程活動對未來河南平原第四系地下水圈演變的影響。1. 南水北調中線工程概況南水北調工程是迄今為止世界上最大的水利工程，河南平原境內長731km，分配給河南的用水量達37.69×10?m3，占河南平原地下水開采量的35.96%。2. 南水北調中線工程配水對河南平原地下水圈影響的預測研究預測結果表明，南水北調中線工程供水后對于河南平原第四系水圈演變具有積極的影響。它能夠有效遏制河南平原水資源衰減，減輕地下水開采壓力，逐步恢復地下水圈生態環境的功能。