Page 11 - 水利学报2021年第52卷第3期

地下水埋深
地下水动力模型 土壤盐度模块 不透水边界
时空分布
已知水头边界
土壤水、盐时空分布
零流量边界
种群增长-竞争动力学模型

种群扩散模块 植被生长-竞争模块 河流边界

多物种适宜生境及生物量时空变化

图 7 模型结构图 图 8 模型边界及水文地质参数分区

件，利用元胞自动机模拟适宜生境的空间分布，在每个元胞内利用改进的 Logistic 函数计算盐沼植被
的生物量。在此基础上假设，生长季开始时，盐沼植被在适宜生境处完成芽的扩散，在生长季内不
会产生新的植株，只在芽分布处进行生长。运行植被种群增长-竞争动力学模型计算盐沼植被的适宜
生境和生物量分布。

4 模型率定与验证

4.1 地下水模型率定与验证 黄河三角洲自然保护区模拟区面积约为 46 km ´ 46 km，其中陆地面积
约为 687 km ，处于河口咸淡水交互区，黄河和渤海对模拟区的地下水埋深有显著影响。将研究区划
2
分为 10 000 个 460 m ´ 460 m 的矩形网格，地下水监测井附近网格细化为 230 m ´ 230 m。根据全国重
要地质钻孔数据库服务平台（http：/zkinfo.cgsi.cn/）提供的地质钻井图与土壤岩性信息，将研究区土壤
/
浅层含水层概化为非均质、各向异性的潜水含水层（粉土黏土为主）和微承压含水层（砂土为主）两
层，并通过空间插值的方法，将各含水层的顶板和底板概化，其中地表采用 DEM 卫星数据。模型的
东北侧、东侧和南侧均为渤海，概化为已知水头边界；西北侧为堤坝，概化为不透水边界；西侧为
自然的大陆地块，自西向东流量近似为零，概化为零流量边界；地表存在黄河径流，概化为河流边
［21］
界。降水补给和潜水蒸散发在研究区内变化不大，渗透系数取值 0.0167 m/d 。模型边界及水文地质
参数分区见图 8，参数取值参考文献［21］。
模型计算时段为 2019 年 7 月 1—29 日。使用 4 口地下水观测井的实测数据进行模型参数率定和验
证，其中 W1、W3 和 W7 用于模型的参数率定，W5 用于模型验证。模拟结果与实测数据的拟合度采
用标准化残差（RMSE）进行评估，RMSE 值越小拟合效果越好。模型调参后 RMSE=7.79%，模型误差
在合理范围内，模型的地下水位时间序列图（图 9（a））中模拟值与实测值较为接近，证明模型率定完

1.60 1.60
W1 监测值 W5 监测值
W1 模拟值 W5 模拟值
W3 监测值
1.08 1.08
W3 模拟值
W7 监测值 0.56
W7 模拟值
地下水位/m 0.04 地下水位/m 0.04
0.56

-0.48 -0.48
-1.00 -1.00
0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30
模拟时间/d 模拟时间/d
（a） 模型率定 （b） 模型验证
图 9 模型率定和验证结果
— 261 —