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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(wang)絡時間:2018-08-28 17:36:3瀏覽(lan)次數(shu):6676次

一、基礎圖件和資料

用于劃分水文地質單元(yuan),確定模(mo)型的邊界和范(fan)圍,并(bing)作為模(mo)型的工作底圖(注意底圖的比例尺(chi)和坐標(biao)的轉換和統(tong)一)。

1.    地(di)形地(di)貌圖;

2.    第四紀(ji)地質圖;

3.    水文地質圖(tu);

4.    地下水(shui)等水(shui)位(wei)線及埋(mai)深(shen)圖;

5.    研究區遙感影像數據;

6.    地表數字高程(cheng)模型數據(DEM);

7.    前(qian)人有關(guan)區(qu)域(yu)地下(xia)水、地表(biao)水方(fang)面的(de)調查、勘(kan)察、研(yan)究(jiu)報告及成(cheng)果。

二、模型結構

為(wei)建立研究區(qu)水(shui)(shui)文地(di)質模型和地(di)下(xia)水(shui)(shui)流模擬模型,首先(xian)要對(dui)研究區(qu)的(de)地(di)質和 水(shui)(shui)文地(di)質條件加以概(gai)化,建立水(shui)(shui)文地(di)質概(gai)念模型(含水(shui)(shui)層(ceng)(ceng)和隔水(shui)(shui)層(ceng)(ceng)(弱(ruo)透水(shui)(shui)層(ceng)(ceng))的(de)空間(jian)分布),進而建立數值(zhi)模型。

1.  盡(jin)可能多(duo)的水文地質(zhi)剖面圖(要有(you)剖面線(xian)的位置);

2.  盡可能多的地質、水(shui)文地質鉆(zhan)孔(kong)(kong)資料(liao),深孔(kong)(kong)資料(liao)尤為重要(yao),要(yao)有鉆(zhan)孔(kong)(kong)的 名稱、地理位置(坐標)、孔(kong)(kong)口標高、終(zhong)孔(kong)(kong)深度(du)、分層信息(xi)和巖性描述;

3.  模(mo)型(xing)范(fan)圍:最(zui)好以完(wan)整(zheng)的水文地質單(dan)元(地下水系(xi)統)作(zuo)為模(mo)擬(ni)區。如(ru) 邊界太遠(yuan),可(ke)考慮模(mo)擬(ni)區范(fan)圍盡量大些,或采用模(mo)型(xing)嵌(qian)套技術。

三、模型參數

1.  潛水(shui)、承壓水(shui)含水(shui)層和弱透(tou)(tou)水(shui)層水(shui)平、垂向滲透(tou)(tou)系數(K)分區圖(tu)和值(zhi)(根據巖性和抽水(shui)試驗分區);

2.  潛水含水層給水度(du)(?)分區(qu)圖和(he)值;

3.  承壓水(shui)含水(shui)層儲水(shui)率(Ss)分(fen)區圖和值;

4.  弱透(tou)水(shui)層(隔水(shui)層)儲水(shui)率(Ss)分區圖和值(zhi);

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

6.  各類抽(滲)水試(shi)驗資料和成(cheng)果;

四、源(yuan)匯(hui)項(地(di)下水開發(fa)利(li)用情況)和邊界條件

區內潛水(shui)(shui)的(de)主要補給(gei)(gei)(gei)方式為大氣降水(shui)(shui)入(ru)滲(shen)補給(gei)(gei)(gei)、灌溉入(ru)滲(shen)補給(gei)(gei)(gei)、渠(qu)系滲(shen)漏補 給(gei)(gei)(gei)、河流(liu)側(ce)(ce)滲(shen)補給(gei)(gei)(gei)和地下水(shui)(shui)徑(jing)流(liu)補給(gei)(gei)(gei),主要排泄方式為人(ren)工(gong)開(kai)(kai)采(cai)(cai)、蒸散發、側(ce)(ce)向徑(jing)流(liu)、向河流(liu)排泄和越(yue)(yue)流(liu)補給(gei)(gei)(gei)承(cheng)壓水(shui)(shui)。承(cheng)壓水(shui)(shui)的(de)補給(gei)(gei)(gei)來(lai)源有自北部區外的(de)側(ce)(ce)向徑(jing)流(liu)流(liu)入(ru)和上部潛水(shui)(shui)的(de)越(yue)(yue)流(liu)補給(gei)(gei)(gei),排泄方式為徑(jing)流(liu)、人(ren)工(gong)開(kai)(kai)采(cai)(cai)和頂托(tuo)補給(gei)(gei)(gei)潛水(shui)(shui)。各項均(jun)換算成相應(ying)分區的(de)開(kai)(kai)采(cai)(cai)強度(du),然后分配到(dao)相應(ying)的(de)單元格。

1.  大氣降(jiang)水入(ru)(ru)滲(shen)補給量(模擬期逐(zhu)月(yue)降(jiang)水量、降(jiang)水入(ru)(ru)滲(shen)系數及其分(fen)區);

2. 灌(guan)溉(gai)水入滲補給(gei)(回歸)量(liang)(農業(ye)灌(guan)溉(gai)分(fen)布圖,灌(guan)溉(gai)總用水量(liang)(包括地(di) 表(biao)水)、灌(guan)溉(gai)入滲系數及其分(fen)區);

3.  渠系(xi)(xi)滲(shen)漏(lou)補給(gei)量(liang)(渠系(xi)(xi)引水量(liang)和(he)滲(shen)漏(lou)補給(gei)系(xi)(xi)數);

4. 河(he)(he)(he)水側(ce)滲補(bu)給量(liang)(河(he)(he)(he)流(liu)的(de)基本參數(shu),如河(he)(he)(he)流(liu)起點和終點的(de)河(he)(he)(he)水位、河(he)(he)(he)床(chuang)(chuang) 底(di)板(ban)標高、河(he)(he)(he)床(chuang)(chuang)厚度(du)、河(he)(he)(he)床(chuang)(chuang)滲透系(xi)數(shu)、河(he)(he)(he)流(liu)寬度(du)等(deng));

5.  人工回(hui)灌井分(fen)布位置、回(hui)灌層(ceng)位和回(hui)灌量;

6.  潛水蒸(zheng)發(fa)排(pai)泄量(逐月蒸(zheng)發(fa)量,蒸(zheng)發(fa)系數,潛水蒸(zheng)發(fa)極限(xian)埋(mai)深分區圖);

7. 人工開采(cai)(cai)量(liang)(水源地生產(chan)井(jing)、農業開采(cai)(cai)井(jing)、其它集中開采(cai)(cai)井(jing)和大型(xing)自備井(jing)的分布位置、開采(cai)(cai)深(shen)度(層位)和開采(cai)(cai)量(liang);

8.  不(bu)使(shi)用水源(yuan)地和其他(ta)集中開采井水資源(yuan)的城鎮居民的數量和用水量;

9.  工業及鄉鎮企業用水(shui)量;

10.農村人牲飲用水量;

11.模型邊界類型劃分及流入流出量。 在(zai)前處理(li)中必須對各個補排(pai)項進行累計,求(qiu)出其代(dai)數(shu)和。


邊界條件

邊界條(tiao)件(jian):通(tong)常以具有(you)水文地質(zhi)意(yi)義(yi)的(de)界面作為模型的(de)邊界,主要有(you):地貌(mao) 單元的(de)分(fen)界線、地層界限、阻水斷層、與地下水有(you)水力聯系的(de)河流(liu),邊界很遠的(de) 情(qing)況下可(ke)考慮通(tong)過邊界的(de)靈敏度(du)分(fen)析確定邊界位置。邊界條(tiao)件(jian)類型有(you)三(san)類:一類邊界條(tiao)件(jian);二(er)類邊界條(tiao)件(jian);三(san)類(混合(he))邊界條(tiao)件(jian)。

(1)潛水含(han)水層的(de)側向邊界概(gai)化

以常(chang)年有(you)水(shui)的河流為(wei)界(jie),概化為(wei)已(yi)知水(shui)頭(tou)的一(yi)類(lei)邊界(jie);其它邊界(jie)上(shang)水(shui)位(wei)動態觀測井較多(duo),故概化為(wei)已(yi)知水(shui)位(wei)的一(yi)類(lei)邊界(jie)。

(2)承壓含水(shui)層的側(ce)向邊界(jie)概(gai)化 

計算區邊(bian)界上的水(shui)(shui)位動態觀測孔(kong)較多,故將孔(kong)隙承壓含水(shui)(shui)層邊(bian)界概化為(wei)已知水(shui)(shui)頭的一類邊(bian)界。

(3)含水(shui)層垂向(xiang)邊界概化 

潛水(shui)(shui)(shui)含水(shui)(shui)(shui)層(ceng)的(de)上部(bu)邊(bian)界(jie)為水(shui)(shui)(shui)量交換(huan)邊(bian)界(jie),有降水(shui)(shui)(shui)入(ru)滲、河(he)道滲漏、灌(guan)溉滲漏(井灌(guan)、渠灌(guan))和潛水(shui)(shui)(shui)的(de)蒸發(fa)及(ji)人(ren)工(gong)開采;下(xia)部(bu)邊(bian)界(jie)在單一含水(shui)(shui)(shui)層(ceng)分(fen)布區,下(xia)面 直接(jie)與基巖接(jie)觸,為隔(ge)水(shui)(shui)(shui)邊(bian)界(jie),如果為雙層(ceng)含水(shui)(shui)(shui)層(ceng),下(xia)面有孔隙承壓水(shui)(shui)(shui),則為越流邊(bian)界(jie);

承壓含水(shui)(shui)(shui)層(ceng)的上部(bu)(bu)邊界一般為弱透水(shui)(shui)(shui)層(ceng),承壓水(shui)(shui)(shui)可通過該層(ceng)與上部(bu)(bu)潛(qian)水(shui)(shui)(shui)進行 水(shui)(shui)(shui)量交換,為越流邊界,下部(bu)(bu)直接(jie)與相(xiang)對隔(ge)水(shui)(shui)(shui)的基巖(泥巖、頁巖等)接(jie)觸,故為相(xiang)對隔(ge)水(shui)(shui)(shui)邊界。

五、地下(xia)水(shui)流場和動態

 1.初始流(liu)(liu)場和模擬(ni)期末(mo)流(liu)(liu)場; 地下水位統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju),最好模擬(ni)期始、末(mo)各(ge)有一次統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju),作(zuo)為模型(xing)的初始流(liu)(liu)場和驗(yan)證(zheng)流(liu)(liu)場,要(yao)求(qiu):初始流(liu)(liu)場最好為枯水期末(mo),統(tong)測(ce)(ce)數(shu)(shu)據(ju)要(yao)基本能繪制(zhi)出主要(yao)含水層的流(liu)(liu)場等(deng)值線。

 2.長(chang)(chang)期觀測孔連續的水位觀測值,觀測點越多越好。地下水長(chang)(chang)期觀測數(shu)(shu)據:模擬期至少(shao)要每月一個觀測數(shu)(shu)據,要有代表性和典型(xing)性,反映區域和水源(yuan)地地下水動態變化特(te)征。反復調整(zheng)數(shu)(shu)值模型(xing)的滲透系數(shu)(shu)、貯水系數(shu)(shu),以及邊界條(tiao)件數(shu)(shu)值大小,使計算(suan)流場圖(tu)與實測流場圖(tu)最為逼近,形態、趨勢(shi)基(ji)本一致。

六、規劃資料

1.區域水資源供需(xu)方(fang)面的調研報告和(he)成(cheng)果(guo);

 2.區域中長期(qi)供水規劃。

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