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如何建立『三維水文地質結構模型』和『地下水流數值模擬模型』

作者:甘肅(su)環評網來源:網絡(luo)時間:2018-08-28 17:36:3瀏覽次數:6191次

一、基礎圖件和資料

用于(yu)劃分水(shui)文地質(zhi)單(dan)元,確定(ding)模型的(de)邊(bian)界和范圍,并(bing)作為模型的(de)工(gong)作底圖(注意底圖的(de)比例尺和坐標的(de)轉換和統一)。

1.    地形地貌(mao)圖(tu);

2.    第四紀地質(zhi)圖;

3.    水文地質圖(tu);

4.    地下水等水位線及埋深(shen)圖;

5.    研究區遙感影像數據;

6.    地表數(shu)字(zi)高程模(mo)型數(shu)據(DEM);

7.    前人有(you)關區域地(di)下(xia)水、地(di)表水方面的調查、勘察(cha)、研究報告及成果。

二、模型結構

為建立(li)(li)研(yan)究區(qu)水文地質模型和(he)地下水流模擬(ni)模型,首(shou)先要對研(yan)究區(qu)的(de)地質和(he) 水文地質條件加以概化(hua),建立(li)(li)水文地質概念模型(含(han)水層和(he)隔水層(弱透(tou)水層)的(de)空間分布),進而建立(li)(li)數值模型。

1.  盡可能多的(de)水文地質(zhi)剖面(mian)圖(要(yao)有剖面(mian)線(xian)的(de)位置(zhi));

2.  盡可能多的(de)(de)地質(zhi)、水(shui)文地質(zhi)鉆孔(kong)(kong)資(zi)料(liao),深(shen)孔(kong)(kong)資(zi)料(liao)尤為重要,要有鉆孔(kong)(kong)的(de)(de) 名稱、地理位置(坐標(biao))、孔(kong)(kong)口標(biao)高、終孔(kong)(kong)深(shen)度(du)、分(fen)層信息和(he)巖性(xing)描(miao)述;

3.  模型范(fan)圍:最好以完整的(de)水文地質單元(地下水系統)作為模擬(ni)區(qu)。如 邊界(jie)太(tai)遠,可考慮模擬(ni)區(qu)范(fan)圍盡量大些,或采用模型嵌(qian)套技術。

三、模型參數

1.  潛水(shui)(shui)、承壓水(shui)(shui)含水(shui)(shui)層和(he)弱(ruo)透(tou)水(shui)(shui)層水(shui)(shui)平、垂向滲透(tou)系數(shu)(K)分區圖和(he)值(根據巖(yan)性和(he)抽水(shui)(shui)試驗分區);

2.  潛(qian)水含水層給水度(?)分區圖和值;

3.  承壓水(shui)含水(shui)層儲(chu)水(shui)率(Ss)分(fen)區(qu)圖和值;

4.  弱(ruo)透水層(隔水層)儲水率(Ss)分(fen)區圖和值;

5. ; 各層(ceng)有效(xiao)孔(kong)隙度(此項在(zai)MODPATH中(zhong)應用,MODFLOW模擬(ni)不(bu)使用)、總(zong)孔(kong)隙度(在(zai)MODFLOW模擬(ni)中(zhong)不(bu)使用);

6.  各類抽(滲)水試驗資料和成(cheng)果;

四(si)、源匯項(地(di)下水開發利用(yong)情況)和邊界條件(jian)

區(qu)內潛(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)主要補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)方(fang)式為大氣降水(shui)(shui)(shui)入滲(shen)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)、灌溉入滲(shen)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)、渠系滲(shen)漏補(bu)(bu) 給(gei)(gei)(gei)、河流(liu)(liu)側(ce)(ce)(ce)滲(shen)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)和(he)地下水(shui)(shui)(shui)徑流(liu)(liu)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei),主要排泄(xie)方(fang)式為人(ren)工開采(cai)、蒸散發、側(ce)(ce)(ce)向徑流(liu)(liu)、向河流(liu)(liu)排泄(xie)和(he)越流(liu)(liu)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)承(cheng)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)(shui)。承(cheng)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)來源有自北(bei)部區(qu)外的(de)(de)側(ce)(ce)(ce)向徑流(liu)(liu)流(liu)(liu)入和(he)上部潛(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)越流(liu)(liu)補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei),排泄(xie)方(fang)式為徑流(liu)(liu)、人(ren)工開采(cai)和(he)頂托補(bu)(bu)給(gei)(gei)(gei)潛(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)。各項均換算(suan)成相(xiang)應分(fen)區(qu)的(de)(de)開采(cai)強度,然(ran)后分(fen)配到(dao)相(xiang)應的(de)(de)單元格。

1.  大氣降水入(ru)滲補給量(liang)(模擬期逐月(yue)降水量(liang)、降水入(ru)滲系數及(ji)其分區);

2. 灌(guan)(guan)溉(gai)(gai)(gai)水(shui)入(ru)滲(shen)補給(回歸)量(農業灌(guan)(guan)溉(gai)(gai)(gai)分(fen)布(bu)圖,灌(guan)(guan)溉(gai)(gai)(gai)總(zong)用水(shui)量(包(bao)括地 表(biao)水(shui))、灌(guan)(guan)溉(gai)(gai)(gai)入(ru)滲(shen)系數及其分(fen)區(qu));

3.  渠系滲(shen)(shen)漏(lou)(lou)補(bu)給量(渠系引水量和滲(shen)(shen)漏(lou)(lou)補(bu)給系數(shu));

4. 河水(shui)側滲(shen)補(bu)給量(liang)(河流的基本(ben)參數,如河流起點和終點的河水(shui)位、河床(chuang) 底(di)板標高、河床(chuang)厚度(du)、河床(chuang)滲(shen)透系數、河流寬度(du)等);

5.  人(ren)工(gong)回(hui)(hui)灌(guan)井分布位置、回(hui)(hui)灌(guan)層位和(he)回(hui)(hui)灌(guan)量;

6.  潛(qian)水蒸發排泄量(逐月蒸發量,蒸發系數,潛(qian)水蒸發極限埋深分(fen)區圖);

7. 人工開采(cai)(cai)量(liang)(水(shui)源地生產井(jing)、農業開采(cai)(cai)井(jing)、其它集中開采(cai)(cai)井(jing)和大型自備井(jing)的分布位(wei)置、開采(cai)(cai)深度(層(ceng)位(wei))和開采(cai)(cai)量(liang);

8.  不使用(yong)水源地和其他集中開采井水資源的(de)城鎮(zhen)居(ju)民的(de)數量和用(yong)水量;

9.  工業(ye)及鄉鎮企(qi)業(ye)用水(shui)量;

10.農村人牲飲用(yong)水量;

11.模型(xing)邊(bian)界類型(xing)劃(hua)分(fen)及流入(ru)流出(chu)量。 在前處理(li)中必須對各個(ge)補(bu)排項進(jin)行累計(ji),求出(chu)其(qi)代(dai)數和。


邊界條件

邊界條(tiao)件(jian):通常以具有(you)(you)(you)水文地(di)(di)質意義的(de)(de)(de)界面作(zuo)為模型的(de)(de)(de)邊界,主要有(you)(you)(you):地(di)(di)貌 單(dan)元的(de)(de)(de)分界線(xian)、地(di)(di)層界限、阻水斷層、與地(di)(di)下水有(you)(you)(you)水力(li)聯系(xi)的(de)(de)(de)河流,邊界很遠的(de)(de)(de) 情況(kuang)下可考慮(lv)通過邊界的(de)(de)(de)靈敏度分析確定邊界位置。邊界條(tiao)件(jian)類(lei)型有(you)(you)(you)三類(lei):一類(lei)邊界條(tiao)件(jian);二類(lei)邊界條(tiao)件(jian);三類(lei)(混合)邊界條(tiao)件(jian)。

(1)潛水含(han)水層(ceng)的(de)側向邊界概化(hua)

以(yi)常年有水的河流為界,概化(hua)為已知水頭的一(yi)類(lei)邊(bian)(bian)界;其它邊(bian)(bian)界上水位(wei)動態觀測井較多,故概化(hua)為已知水位(wei)的一(yi)類(lei)邊(bian)(bian)界。

(2)承壓含水層的側(ce)向邊界概化(hua) 

計(ji)算區邊(bian)界(jie)(jie)上的水位動態觀測孔(kong)較多,故將(jiang)孔(kong)隙承壓含水層邊(bian)界(jie)(jie)概化為已知(zhi)水頭(tou)的一類邊(bian)界(jie)(jie)。

(3)含水層垂向邊界概化 

潛水(shui)(shui)含(han)水(shui)(shui)層(ceng)的上部(bu)邊界(jie)(jie)為(wei)水(shui)(shui)量交換邊界(jie)(jie),有降水(shui)(shui)入滲(shen)(shen)、河道滲(shen)(shen)漏、灌(guan)溉(gai)滲(shen)(shen)漏(井灌(guan)、渠灌(guan))和潛水(shui)(shui)的蒸發及人工(gong)開采;下部(bu)邊界(jie)(jie)在單(dan)一含(han)水(shui)(shui)層(ceng)分布區(qu),下面 直接與基巖接觸(chu),為(wei)隔(ge)水(shui)(shui)邊界(jie)(jie),如果為(wei)雙層(ceng)含(han)水(shui)(shui)層(ceng),下面有孔隙承壓水(shui)(shui),則為(wei)越(yue)流邊界(jie)(jie);

承(cheng)壓含水層的上(shang)部邊界(jie)一般為(wei)弱透水層,承(cheng)壓水可(ke)通(tong)過該層與上(shang)部潛水進行 水量交換,為(wei)越流(liu)邊界(jie),下部直接與相對隔水的基巖(yan)(泥巖(yan)、頁(ye)巖(yan)等)接觸,故為(wei)相對隔水邊界(jie)。

五(wu)、地下水流場(chang)和動態

 1.初始流(liu)場(chang)和(he)模(mo)擬期(qi)末(mo)流(liu)場(chang); 地下(xia)水位統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju),最(zui)好模(mo)擬期(qi)始、末(mo)各有一次統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju),作為模(mo)型的初始流(liu)場(chang)和(he)驗證流(liu)場(chang),要(yao)(yao)求:初始流(liu)場(chang)最(zui)好為枯水期(qi)末(mo),統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju)要(yao)(yao)基本能(neng)繪制出主要(yao)(yao)含水層的流(liu)場(chang)等值線(xian)。

 2.長(chang)期觀(guan)測孔連續的(de)水(shui)(shui)位觀(guan)測值(zhi),觀(guan)測點越多(duo)越好(hao)。地下水(shui)(shui)長(chang)期觀(guan)測數據:模(mo)擬期至(zhi)少要每(mei)月一個觀(guan)測數據,要有代表性(xing)和典型性(xing),反(fan)映區域和水(shui)(shui)源地地下水(shui)(shui)動態(tai)變(bian)化特征(zheng)。反(fan)復調(diao)整數值(zhi)模(mo)型的(de)滲透(tou)系(xi)數、貯水(shui)(shui)系(xi)數,以及邊(bian)界條件數值(zhi)大小,使計算流(liu)場圖與實(shi)測流(liu)場圖最為(wei)逼近,形態(tai)、趨勢(shi)基本一致。

六、規劃資料

1.區域水資(zi)源(yuan)供需方面的調(diao)研報告和成果;

 2.區域中長(chang)期供水規劃(hua)。

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