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

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 作者:管理員 發(fā)布時(shí)間:2019-06-06 點(diǎn)擊量:11079次

一、基礎(chǔ)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(biāo)的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一)。

1.    地形地貌圖;

2.    第四紀(jì)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(guān)區(qū)域地下水、地表水方面的調(diào)查、勘察、研究報(bào)告及成果。

二、模型結(jié)構(gòu)

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(duì)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(jìn)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(biāo))、孔口標(biāo)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(yuǎn),可考慮模擬區(qū)范圍盡量大些,或采用模型嵌套技術(shù)。

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(yàn)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(chǔ)水率(Ss)分區(qū)圖和值;

4.  弱透水層(隔水層)儲(chǔ)水率(Ss)分區(qū)圖和值;

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

6.  各類(lèi)抽(滲)水試驗(yàn)資料和成果;

四、源匯項(xiàng)(地下水開(kāi)發(fā)利用情況)和邊界條件

區(qū)內(nèi)潛水的主要補(bǔ)給方式為大氣降水入滲補(bǔ)給、灌溉入滲補(bǔ)給、渠系滲漏補(bǔ) 給、河流側(cè)滲補(bǔ)給和地下水徑流補(bǔ)給,主要排泄方式為人工開(kāi)采、蒸散發(fā)、側(cè)向徑流、向河流排泄和越流補(bǔ)給承壓水。承壓水的補(bǔ)給來(lái)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(bǔ)給,排泄方式為徑流、人工開(kāi)采和頂托補(bǔ)給潛水。各項(xiàng)均換算成相應(yīng)分區(qū)的開(kāi)采強(qiáng)度,然后分配到相應(yīng)的單元格。

1.  大氣降水入滲補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)給量(渠系引水量和滲漏補(bǔ)給系數(shù));

4. 河水側(cè)滲補(bǔ)給量(河流的基本參數(shù),如河流起點(diǎn)和終點(diǎn)的河水位、河床 底板標(biāo)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(kāi)采量(水源地生產(chǎn)井、農(nóng)業(yè)開(kāi)采井、其它集中開(kāi)采井和大型自備井的分布位置、開(kāi)采深度(層位)和開(kāi)采量;

8.  不使用水源地和其他集中開(kāi)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(lèi)型劃分及流入流出量。 在前處理中必須對(duì)各個(gè)補(bǔ)排項(xiàng)進(jìn)行累計(jì),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?dāng)鄬?、與地下水有水力聯(lián)系的河流,邊界很遠(yuǎn)的 情況下可考慮通過(guò)邊界的靈敏度分析確定邊界位置。邊界條件類(lèi)型有三類(lèi):一類(lèi)邊界條件;二類(lèi)邊界條件;三類(lèi)(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(lèi)邊界;其它邊界上水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)井較多,故概化為已知水位的一類(lèi)邊界。

(2)承壓含水層的側(cè)向邊界概化 

計(jì)算區(qū)邊界上的水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔較多,故將孔隙承壓含水層邊界概化為已知水頭的一類(lèi)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(kāi)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(guò)該層與上部潛水進(jìn)行 水量交換,為越流邊界,下部直接與相對(duì)隔水的基巖(泥巖、頁(yè)巖等)接觸,故為相對(duì)隔水邊界。

五、地下水流場(chǎng)和動(dòng)態(tài)

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

 2.長(zhǎng)期觀測(cè)孔連續(xù)的水位觀測(cè)值,觀測(cè)點(diǎn)越多越好。地下水長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù):模擬期至少要每月一個(gè)觀測(cè)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(dòng)態(tài)變化特征。反復(fù)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(jì)算流場(chǎng)圖與實(shí)測(cè)流場(chǎng)圖最為逼近,形態(tài)、趨勢(shì)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(bào)告和成果;

 2.區(qū)域中長(zhǎng)期供水規(guī)劃。

Surfer/ArcGIS/Visual Modflow/GMS Modflow均可同時(shí)繪制地下水等水位線和流向。


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