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如何建立『三維水文地質(zhì)結(jié)構模型』和『地下水流數(shù)值模擬模型』

作者:甘肅環(huán)評網(wǎng)來源:網(wǎng)絡時間:2018-08-28 17:36:3瀏覽次數(shù):4350次

一、基礎圖件和資料

用于劃分水文地質(zhì)單元,確定模型的邊界和范圍,并作為模型的工作底圖(注意底圖的比例尺和坐標的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一)。

1.    地形地貌圖;

2.    第四紀地質(zhì)圖;

3.    水文地質(zhì)圖;

4.    地下水等水位線及埋深圖;

5.    研究區(qū)遙感影像數(shù)據(jù);

6.    地表數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM);

7.    前人有關區(qū)域地下水、地表水方面的調(diào)查、勘察、研究報告及成果。

二、模型結(jié)構

為建立研究區(qū)水文地質(zhì)模型和地下水流模擬模型,首先要對研究區(qū)的地質(zhì)和 水文地質(zhì)條件加以概化,建立水文地質(zhì)概念模型(含水層和隔水層(弱透水層)的空間分布),進而建立數(shù)值模型。

1.  盡可能多的水文地質(zhì)剖面圖(要有剖面線的位置);

2.  盡可能多的地質(zhì)、水文地質(zhì)鉆孔資料,深孔資料尤為重要,要有鉆孔的 名稱、地理位置(坐標)、孔口標高、終孔深度、分層信息和巖性描述;

3.  模型范圍:最好以完整的水文地質(zhì)單元(地下水系統(tǒng))作為模擬區(qū)。如 邊界太遠,可考慮模擬區(qū)范圍盡量大些,或采用模型嵌套技術。

三、模型參數(shù)

1.  潛水、承壓水含水層和弱透水層水平、垂向滲透系數(shù)(K)分區(qū)圖和值(根據(jù)巖性和抽水試驗分區(qū));

2.  潛水含水層給水度(?)分區(qū)圖和值;

3.  承壓水含水層儲水率(Ss)分區(qū)圖和值;

4.  弱透水層(隔水層)儲水率(Ss)分區(qū)圖和值;

5.  各層有效孔隙度(此項在MODPATH中應用,MODFLOW模擬不使用)、總孔隙度(在MODFLOW模擬中不使用);

6.  各類抽(滲)水試驗資料和成果;

四、源匯項(地下水開發(fā)利用情況)和邊界條件

區(qū)內(nèi)潛水的主要補給方式為大氣降水入滲補給、灌溉入滲補給、渠系滲漏補 給、河流側(cè)滲補給和地下水徑流補給,主要排泄方式為人工開采、蒸散發(fā)、側(cè)向徑流、向河流排泄和越流補給承壓水。承壓水的補給來源有自北部區(qū)外的側(cè)向徑流流入和上部潛水的越流補給,排泄方式為徑流、人工開采和頂托補給潛水。各項均換算成相應分區(qū)的開采強度,然后分配到相應的單元格。

1.  大氣降水入滲補給量(模擬期逐月降水量、降水入滲系數(shù)及其分區(qū));

2. 灌溉水入滲補給(回歸)量(農(nóng)業(yè)灌溉分布圖,灌溉總用水量(包括地 表水)、灌溉入滲系數(shù)及其分區(qū));

3.  渠系滲漏補給量(渠系引水量和滲漏補給系數(shù));

4. 河水側(cè)滲補給量(河流的基本參數(shù),如河流起點和終點的河水位、河床 底板標高、河床厚度、河床滲透系數(shù)、河流寬度等);

5.  人工回灌井分布位置、回灌層位和回灌量;

6.  潛水蒸發(fā)排泄量(逐月蒸發(fā)量,蒸發(fā)系數(shù),潛水蒸發(fā)極限埋深分區(qū)圖);

7. 人工開采量(水源地生產(chǎn)井、農(nóng)業(yè)開采井、其它集中開采井和大型自備井的分布位置、開采深度(層位)和開采量;

8.  不使用水源地和其他集中開采井水資源的城鎮(zhèn)居民的數(shù)量和用水量;

9.  工業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水量;

10.農(nóng)村人牲飲用水量;

11.模型邊界類型劃分及流入流出量。 在前處理中必須對各個補排項進行累計,求出其代數(shù)和。


邊界條件

邊界條件:通常以具有水文地質(zhì)意義的界面作為模型的邊界,主要有:地貌 單元的分界線、地層界限、阻水斷層、與地下水有水力聯(lián)系的河流,邊界很遠的 情況下可考慮通過邊界的靈敏度分析確定邊界位置。邊界條件類型有三類:一類邊界條件;二類邊界條件;三類(混合)邊界條件。

(1)潛水含水層的側(cè)向邊界概化

以常年有水的河流為界,概化為已知水頭的一類邊界;其它邊界上水位動態(tài)觀測井較多,故概化為已知水位的一類邊界。

(2)承壓含水層的側(cè)向邊界概化 

計算區(qū)邊界上的水位動態(tài)觀測孔較多,故將孔隙承壓含水層邊界概化為已知水頭的一類邊界。

(3)含水層垂向邊界概化 

潛水含水層的上部邊界為水量交換邊界,有降水入滲、河道滲漏、灌溉滲漏(井灌、渠灌)和潛水的蒸發(fā)及人工開采;下部邊界在單一含水層分布區(qū),下面 直接與基巖接觸,為隔水邊界,如果為雙層含水層,下面有孔隙承壓水,則為越流邊界;

承壓含水層的上部邊界一般為弱透水層,承壓水可通過該層與上部潛水進行 水量交換,為越流邊界,下部直接與相對隔水的基巖(泥巖、頁巖等)接觸,故為相對隔水邊界。

五、地下水流場和動態(tài)

 1.初始流場和模擬期末流場; 地下水位統(tǒng)測數(shù)據(jù),最好模擬期始、末各有一次統(tǒng)測數(shù)據(jù),作為模型的初始流場和驗證流場,要求:初始流場最好為枯水期末,統(tǒng)測數(shù)據(jù)要基本能繪制出主要含水層的流場等值線。

 2.長期觀測孔連續(xù)的水位觀測值,觀測點越多越好。地下水長期觀測數(shù)據(jù):模擬期至少要每月一個觀測數(shù)據(jù),要有代表性和典型性,反映區(qū)域和水源地地下水動態(tài)變化特征。反復調(diào)整數(shù)值模型的滲透系數(shù)、貯水系數(shù),以及邊界條件數(shù)值大小,使計算流場圖與實測流場圖最為逼近,形態(tài)、趨勢基本一致。

六、規(guī)劃資料

1.區(qū)域水資源供需方面的調(diào)研報告和成果;

 2.區(qū)域中長期供水規(guī)劃。

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