CN111709598B - 一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，引入地下水水位、水温、水质、以及地面沉降作为地下水环境容量评价指标，分析各指标之间的耦合相关性，建立目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，预测地下水开采条件下渗流场、温度场、化学场、应力场的演化趋势、以及其对地下水环境的影响，并结合地下水水位、水温、水质、以及地面沉降约束条件，模拟计算满足该约束条件下的地下水系统环境容量；该方法克服了以往模型单因子评价的片面性，实现了多种指标相互影响下的地下水系统环境容量的定量研究，评价结果更加科学，为科学地开发利用地下水资源、保护生态环境，促进人与自然协调发展提供科学依据。

Description

一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法
技术领域
本发明涉及一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，属于地下水环境保护及治理修复技术领域。
背景技术
地下水环境容量是指地下水系统演化过程中，在没有诱发不可接受的环境、经济、以及社会后果的一定目标约束下，地下水系统对自然或人类活动影响所能承受的最大阈值。目前应用于地下水环境容量的评价方法主要有模型法、数值模拟软件和非稳定流数学模型相结合的综合法、以及经验公式法。以上方法中，模型法侧重于水质方面，评价结果不能综合反映地下水环境容量；数值模拟软件和非稳定流数学模型相结合的综合法比较合理，但缺少实践经验支持；经验公式法用起来较为方便，但涉及的指标固定，缺乏灵活性。总的来看，以上方法以单指标定量计算为主，对地下水系统整体性缺少考虑，评价结果较为片面，得出的结果很难全面地反映地下水环境容量所处的状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，引入多维因素作为地下水环境容量评价指标，能够全面反映地下水环境容量所处的状态，准确获得目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，用于获得目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，即地下水系统环境容量，包括如下步骤：
步骤A.针对目标区域水文地质条件，概化出目标区域地下水系统概念模型，并建立目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，然后进入步骤B；
步骤B.获得目标区域的当前地下水开采量，并应用目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值、地下水溶质浓度值、地下水温度值、地面沉降量，然后进入步骤C；
步骤C.判断当前地下水开采量所对应目标区域的地下水水头值、地下水溶质浓度值、地下水温度值、地面沉降量，是否满足预设目标收敛判别条件，若是则表示当前地下水开采量即为目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，否则进入步骤D；
步骤D.针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整，然后返回步骤B。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A中，构建目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型包括数学模型、以及数学模型的求解，其中，数学模型包括控制方程和参数动态变化方程，其中，控制方程如下：
Figure BDA0002471074150000021
式中，h为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水水头值；C为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水溶质浓度值；T为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水温度值；Δb潜水与
Figure BDA0002471074150000022
分别为目标区域潜水含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb承压与/>
Figure BDA0002471074150000023
分别为目标区域承压含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb潜水、
Figure BDA0002471074150000024
Δb承压、/>
Figure BDA0002471074150000025
之和构成目标区域地面沉降量Δb；Kxx、Kyy分别为水平渗透系数；Kzz为垂向渗透系数；W为当前单位时间从目标区域单位体积含水层中流入或流出的水量，即地下水源汇项；μs为储水率；t为时间；n为孔隙度；I为溶质源汇项；Dxx、Dyy、Dzz分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的水动力弥散系数分量；λx、λy、λz分别为三维坐标系上x轴、y轴、z轴各方向地下水的热动力弥散系数；cw为水的热容量；cs为介质的热容量；Qc为热源汇项；vx、vy、vz为介质中流体分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的渗流速度，
Figure BDA0002471074150000031
表示[]中的函数对三维坐标系上x轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上x轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000032
表示[]中的函数对三维坐标系上y轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上y轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000033
表示[]中的函数对三维坐标系上z轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上z轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000034
表示[]中的函数对时间t求偏导，即表示该函数在时间t上的变化量；b0为含水层的初始厚度；nw为水位以上作为多孔介质总体积部分的湿气容量，ρw为水的密度，Δh为孔隙水头变化值；μske和μskv分别为土体骨架的弹性储水率和非弹性储水率；Ω为目标区域地下水环境评价域；
参数动态变化方程如下：
Figure BDA0002471074150000035
式中，αL和αT分别为溶质在孔隙介质中的纵向弥散度和横向弥散度；λa为介质的热传导系数；α* L和α* T分别为温度在孔隙介质中的纵向热弥散度和横向热弥散度；Daq为分子有效扩散系数；βw、γw分别是水的压缩系数和水的重度；α为土体的压缩系数；n0、K0分别是孔隙度和渗透系数变化前的初值；K是三维渗透系数张量，即(Kxx,Kyy,Kzz)；
数学模型的定解条件包括初始条件和边界条件，其中，初始条件如下：
Figure BDA0002471074150000041
式中，h0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水位值；C0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的溶质浓度值；T0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水温度值；并定义t＝0的初始时刻目标区域点(x,y,z)的地面沉降量Δb(x,y,z)为零；
数学模型的求解，首先采用伽辽金加权余量法对研究区的数学模型进行空间和时间离散，然后采用预处理共轭梯度法对模型进行有限元求解，进而形成目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤B中，获得目标区域的当前地下水开采量，通过地下水源汇项W代入目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，首先应用所述控制方程中的渗流方程，计算获得当前地下水开采量所对应的目标区域地下水水头值h；然后应用达西公式计算当前地下水开采量所对应地下水渗流速度，并将地下水渗流速度分别代入溶质运移方程和热量运移方程，分别计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水溶质浓度值C与地下水温度值T；最后根据地面沉降方程，计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地面沉降量Δb。
作为本发明的一种优选技术方案：所述预设目标收敛判别条件包括预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量；
所述步骤C中，判断当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值h、地下水溶质浓度值C、地下水温度值T、地面沉降量Δb，是否分别均不大于预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤D中，选择如下三种方案中的任意一种方案、或者至少两种方案的组合，针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整；
(1)增加或者减少目标区域垂向上不同含水层开采井的数量；
(2)调整目标区域不同含水层各开采井的位置；
(3)增加或减少目标区域不同含水层各开采井的开采量。
本发明所述一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，引入地下水水位、水温、水质、以及地面沉降作为地下水环境容量评价指标，分析各指标之间的耦合相关性，并利用地下水渗流理论、溶质运移理论、热量运移理论、以及太沙基一维固结理论，建立目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，预测地下水开采条件下渗流场、温度场、化学场、应力场的演化趋势、以及其对地下水环境的影响，并结合地下水水位、水温、水质、以及地面沉降约束条件，模拟计算满足该约束条件下的地下水最大开采量，即地下水系统环境容量；所设计方法克服了以往模型单因子评价的片面性，实现了多种指标相互影响下的地下水系统环境容量的定量研究，评价结果更加科学，为科学地开发利用地下水资源、保护生态环境，促进人与自然协调发展提供科学依据。
附图说明
图1是本发明设计基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法的流程示意图；
图2是本发明构建目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，用于获得目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，即地下水系统环境容量，首先基本假设如下。
①地下水和含水介质骨架的热动平衡是瞬时完成的，即含水介质骨架与周围地下水具有相同的温度，并忽略由于温度差引起水的密度不一样而引起的上下自然对流的影响。
②只考虑溶质的对流-弥散作用，忽略由溶质浓度引起的流体密度和粘滞系数的变化。
③土体的总应力保持不变，且土体只有垂向上发生变形。
如图1所示，然后执行如下步骤A至步骤D。
在对渗流场、温度场、水化学场、以及应力场中两两场耦合问题分析基础上，建立了四场之间的相互作用关系，如图1所示，其中：a表示渗流水流对土体骨架的力学作用，一般应用有效应力原理来反映；a/表示应力引起土体孔隙度和渗透特性变化，目前有经验关系式和理论关系式两大类表示方法；b表示水流对热弥散对流的影响；c表示渗流水流对溶质的溶解、扩散、机械运移等作用；d表示土体骨架变形引起热力学特性变化；f表示土体骨架结构变化对溶质运移的影响。
本发明的核心是构建目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，如图2所示，包含以下几个步骤：1.分析目标区域水文地质条件，概化出目标区域地下水系统概念模型；2.以概念模型为基础，建立相应的数学模型。即采用一组数学表达式来刻画和再现实际地下水系统的结构、运动特征和各种要素，也就是把概念模型数学化。3.数学模型的求解，即将数学模型转化为计算机可识别的数值模型，求解数值模型。即执行如下步骤A。
步骤A.针对目标区域水文地质条件，概化出目标区域地下水系统概念模型，并建立目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，然后进入步骤B。
实际应用当中，上述步骤A中，构建目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型包括数学模型、以及数学模型的求解，其中，数学模型包括控制方程和参数动态变化方程，控制方程如下：
Figure BDA0002471074150000061
式中，h为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水水头值；C为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水溶质浓度值；T为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水温度值；Δb潜水与
Figure BDA0002471074150000062
分别为目标区域潜水含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb承压与/>
Figure BDA0002471074150000063
分别为目标区域承压含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb潜水、
Figure BDA0002471074150000064
Δb承压、/>
Figure BDA0002471074150000071
之和构成目标区域地面沉降量Δb；Kxx、Kyy分别为水平渗透系数；Kzz为垂向渗透系数；W为当前单位时间从目标区域单位体积含水层中流入或流出的水量，即地下水源汇项；μs为储水率；t为时间；n为孔隙度；I为溶质源汇项；Dxx、Dyy、Dzz分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的水动力弥散系数分量；λx、λy、λz分别为三维坐标系上x轴、y轴、z轴各方向地下水的热动力弥散系数；cw为水的热容量；cs为介质的热容量；Qc为热源汇项；vx、vy、vz为介质中流体分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的渗流速度，
Figure BDA0002471074150000072
表示[]中的函数对三维坐标系上x轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上x轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000073
表示[]中的函数对三维坐标系上y轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上y轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000074
表示[]中的函数对三维坐标系上z轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上z轴方向上的变化量；/>
Figure BDA0002471074150000075
表示[]中的函数对时间t求偏导，即表示该函数在时间t上的变化量；b0为含水层的初始厚度；nw为水位以上作为多孔介质总体积部分的湿气容量，ρw为水的密度，Δh为孔隙水头变化值；μske和μskv分别为土体骨架的弹性储水率和非弹性储水率；Ω为目标区域地下水环境评价域；
地下水开采水位降低，使得土体有效应力发生变化进而导致孔隙度、渗透系数、储水率、水动力弥散系数和热动力弥散系数发生改变，则参数动态变化方程如下：
Figure BDA0002471074150000081
式中，αL和αT分别为溶质在孔隙介质中的纵向弥散度和横向弥散度；λa为介质的热传导系数；α* L和α* T分别为温度在孔隙介质中的纵向热弥散度和横向热弥散度；Daq为分子有效扩散系数；βw、γw分别是水的压缩系数和水的重度；α为土体的压缩系数；n0、K0分别是孔隙度和渗透系数变化前的初值；K是三维渗透系数张量，即(Kxx,Kyy,Kzz)。
数学模型的定解条件包括初始条件和边界条件，其中，初始条件如下：
Figure BDA0002471074150000082
式中，h0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水位值；C0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的溶质浓度值；T0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水温度值；并定义t＝0的初始时刻目标区域点(x,y,z)的地面沉降量Δb(x,y,z)为零；
实际应用中，目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型的边界条件需结合研究区具体的水文地质条件确定。
上述控制方程、参数动态变化方程、边界初始条件、边界条件共同构成地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，在此基础上，首先采用伽辽金加权余量法对研究区的数学模型进行空间和时间离散，然后采用预处理共轭梯度法对模型进行有限元求解，即获得目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型；然后通过分析实际资料和试算确定地下水水位、水温、水质和地面沉降约束条件，然后在数值模型基础上，根据开采量、地下水位、水温、水质和地面沉降之间的相关关系，利用试错法确定最优地下水开发格局条件下的地下水环境容量。
步骤B.获得目标区域的当前地下水开采量，通过地下水源汇项W代入目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，首先应用所述控制方程中的渗流方程，计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值h；然后应用达西公式计算当前地下水开采量所对应地下水渗流速度，并将地下水渗流速度分别代入溶质运移方程和热量运移方程，分别计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水溶质浓度值C与地下水温度值T；最后根据地面沉降方程，计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地面沉降量Δb，然后进入步骤C。
步骤C.判断当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值、地下水溶质浓度值、地下水温度值、地面沉降量，是否满足预设目标收敛判别条件，是则表示当前地下水开采量即为目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，否则进入步骤D。
实际应用当中，预设目标收敛判别条件包括预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量；即上述步骤C中，判断当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值h、地下水溶质浓度值C、地下水温度值T、地面沉降量Δb，是否分别均不大于预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量，即如下：
Figure BDA0002471074150000091
是则表示当前地下水开采量即为目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，否则进入步骤D。
步骤D.选择如下三种方案中的任意一种方案、或者至少两种方案的组合，针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整，然后返回步骤B。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤D中，选择如下三种方案中的任意一种方案、或者至少两种方案的组合，针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整；
(1)增加或者减少目标区域垂向上不同含水层开采井的数量；
(2)调整目标区域不同含水层各开采井的位置；
(3)增加或减少目标不同含水层区域各开采井的开采量。
上述技术方案所设计基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，引入地下水水位、水温、水质、以及地面沉降作为地下水环境容量评价指标，分析各指标之间的耦合相关性，并利用地下水渗流理论、溶质运移理论、热量运移理论、以及太沙基一维固结理论，建立目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，预测地下水开采条件下渗流场、温度场、化学场、应力场的演化趋势、以及其对地下水环境的影响，并结合地下水水位、水温、水质、以及地面沉降约束条件，模拟计算满足该约束条件下的地下水最大开采量，即地下水系统环境容量；所设计方法克服了以往模型单因子评价的片面性，实现了多种指标相互影响下的地下水系统环境容量的定量研究，评价结果更加科学，为科学地开发利用地下水资源、保护生态环境，促进人与自然协调发展提供科学依据。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，其特征在于：用于获得目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，即地下水系统环境容量，包括如下步骤：
步骤A.针对目标区域水文地质条件，概化出目标区域地下水系统概念模型，并构建目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型包括数学模型、以及数学模型的求解，然后进入步骤B；其中，数学模型包括控制方程和参数动态变化方程，其中，控制方程如下：
Figure FDA0004213957440000011
式中，h为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水水头值；C为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水溶质浓度值；T为目标区域坐标(x,y,z)位置对应t时刻的地下水温度值；Δb潜水与
Figure FDA0004213957440000012
分别为目标区域潜水含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb承压与/>
Figure FDA0004213957440000013
分别为目标区域承压含水层的弹性变形量和非弹性变形量，Δb潜水、/>
Figure FDA0004213957440000014
Δb承压、
Figure FDA0004213957440000015
之和构成目标区域地面沉降量Δb；Kxx、Kyy分别为水平渗透系数；Kzz为垂向渗透系数；W为当前单位时间从目标区域单位体积含水层中流入或流出的水量，即地下水源汇项；μs为储水率；t为时间；n为孔隙度；I为溶质源汇项；Dxx、Dyy、Dzz分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的水动力弥散系数分量；λx、λy、λz分别为三维坐标系x轴、y轴、z轴方向的地下水的热动力弥散系数；cw为水的热容量；cs为介质的热容量；Qc为热源汇项；vx、vy、vz为介质中流体分别为沿三维坐标系上x轴方向、y轴方向、z轴方向的渗流速度，
Figure FDA0004213957440000021
表示[]中的函数对三维坐标系上x轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上x轴方向上的变化量；/>
Figure FDA0004213957440000022
表示[]中的函数对三维坐标系上y轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上y轴方向上的变化量；/>
Figure FDA0004213957440000023
表示[]中的函数对三维坐标系上z轴方向求偏导，即表示该函数在三维坐标系上z轴方向上的变化量；/>
Figure FDA0004213957440000024
表示[]中的函数对时间t求偏导，即表示该函数在时间t上的变化量；b0为含水层的初始厚度；nw为水位以上作为多孔介质总体积部分的湿气容量，ρw为水的密度，Δh为孔隙水头变化值；μske和μskv分别为土体骨架的弹性储水率和非弹性储水率；Ω为目标区域地下水环境评价域；
参数动态变化方程如下：
Figure FDA0004213957440000025
式中，αL和αT分别为溶质在孔隙介质中的纵向弥散度和横向弥散度；λa为介质的热传导系数；α* L和α* T分别为温度在孔隙介质中的纵向热弥散度和横向热弥散度；Daq为分子有效扩散系数；βw、γw分别是水的压缩系数和水的重度；α为土体的压缩系数；n0、K0分别是孔隙度和渗透系数变化前的初值；K是三维渗透系数张量，即(Kxx,Kyy,Kzz)；
数学模型的定解条件包括初始条件和边界条件，其中，初始条件如下：
Figure FDA0004213957440000031
式中，h0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水位值；C0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的溶质浓度值；T0(x,y,z)表示t＝0初始时刻目标区域点(x,y,z)的水温度值；并定义t＝0的初始时刻目标区域点(x,y,z)的地面沉降量Δb(x,y,z)为零；
数学模型的求解，首先采用伽辽金加权余量法对目标区域的数学模型进行空间和时间离散，然后采用预处理共轭梯度法对模型进行有限元求解，进而形成目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型；
步骤B.获得目标区域的当前地下水开采量，并应用目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值、地下水溶质浓度值、地下水温度值、地面沉降量，然后进入步骤C；
步骤C.判断当前地下水开采量所对应目标区域的地下水水头值、地下水溶质浓度值、地下水温度值、地面沉降量，是否满足预设目标收敛判别条件，若是则表示当前地下水开采量即为目标区域满足预设目标收敛判别条件的最优地下水开采量，否则进入步骤D；
步骤D.针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整，然后返回步骤B。
2.根据权利要求1所述基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，其特征在于：所述步骤B中，获得目标区域的当前地下水开采量，通过地下水源汇项W代入目标区域地下水系统环境容量评价多场耦合三维数值模型，首先应用所述控制方程中的渗流方程，计算获得当前地下水开采量所对应的目标区域地下水水头值h；然后应用达西公式计算当前地下水开采量所对应地下水渗流速度，并将地下水渗流速度分别代入溶质运移方程和热量运移方程，分别计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地下水溶质浓度值C与地下水温度值T；最后根据地面沉降方程，计算获得当前地下水开采量所对应目标区域地面沉降量Δb。
3.根据权利要求1所述基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，其特征在于：所述预设目标收敛判别条件包括预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量；
所述步骤C中，判断当前地下水开采量所对应目标区域地下水水头值h、地下水溶质浓度值C、地下水温度值T、地面沉降量Δb，是否分别均不大于预设目标区域地下水水头目标值、预设目标区域地下水溶质浓度目标值、预设目标区域地下水温度目标值、预设目标区域地面沉降目标量。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述基于多场耦合模型的地下水系统环境容量评价方法，其特征在于：所述步骤D中，选择如下三种方案中的任意一种方案、或者至少两种方案的组合，针对目标区域的当前地下水开采方案进行调整；
(1)增加或者减少目标区域垂向上不同含水层开采井的数量；
(2)调整目标区域不同含水层各开采井的位置；
(3)增加或减少目标区域不同含水层各开采井的开采量。
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