GIS技术和FEFLOW在酒泉东盆地地下水系统数值模拟中的应用

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,采用ArcView GIS技术确定了研究区范围和定解条件,建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型.利用基于有限元原理求解的地下水水流和污染物运移模型FEFLOW对建立的数学模型进行求解,并建立了相应的研究区地下水系统数值模型.用2001～2003年地下水动态观测井的地下水动态观测资料,对数值模型进行了识别和率定.运用识别后的模型对现状水平年(2003年)及P=50%,75%,95%不同地表径流条件下的地下水系统进行了模拟与分析.结果表明:建立的模型能够反映研究区实际水文地质条件,仿真度较高,具有一定的代表性.2003年及P=50%,75%,95%地表径流条件下地下水系统水资源补给量分别为7.0562×108 m3/a,7.7346×108 m3/a,7.1663×108 m3/a,6.361×108 m3/a,排泄量分别为8.2146m3/a,8.7208m3/a,8.3789m3/a,7.847 7 m3/a,总均衡分别为-1.158 4 m3/a,-0.986 2 m3/a,-1.212 6 m3/a,-1.486 7 m3/a,地下水长期处于负均衡状态.为了有效防止地下水位持续下降,应根据研究区的实际情况制定合理的地下水开采方案和地表水、地下水联合调蓄方案.     

数值模拟在小灶火水源地开发中的应用研究

为探究柴达木南缘小灶火冲洪积扇在特有的水文地质条件下地下水资源的开发利用,在分析大量水文地质勘探资料的基础上,选取极富水地段布置探采结合井,建立地下水数学模型,应用Visual MODFLOW软件,采用数值模拟的方法对水源地地下水开采量进行研究。结果表明:(1)所建模型与评价区水文地质条件较为吻合;(2)预测评价小灶火水源地2. 0×104m3/d的地下水开采量有保证;(3)最佳开采井布设方案为7口开采井,单井开采量2 857. 14 m3/d。研究结果可作为小灶火水源地地下水资源开采的依据,对同类型洪积扇地下水可开采资源量评价及数学模型的建立提供借鉴。     

淄河源区岩溶地下水可开采资源量评价

为解决淄博市博山区农业、生活供水短缺,合理有效地调蓄利用岩溶地下水资源,针对淄河源区实际所处地质、水文条件及区域水文地质参数或水均衡要素不清等问题,本研究提出在开采性试验结果的基础上,应选用补偿疏干法来合理评价淄河源区岩溶地下水资源量.该方法能够适用淄河源区有较大的岩溶地下水储水空间可供调蓄且雨旱季分明等特点,体现"以丰补歉"思想.运用该方法计算出淄河源区可开采资源量为14 390 m~3/d.结果表明,补偿疏干法来评价岩溶地区地下水资源是适用的,它可以更广泛地适用于含水层分布范围有限,但有较大储存量,地下水补给雨旱季分明的北方地区.     

正蓝旗浅层地下水资源评价及开采潜力分析

为研究正蓝旗地区的地下水资源情况,利用正蓝旗气象站1960-2013年气象资料和多年地下水长期观测数据,通过对研究区水量补给、径流和排泄的计算,并基于水均衡法和开采系数法,对研究区进行了地下水资源评价和可开采潜力分析。经计算知,研究区多年平均可开采资源量为25 800.23×10~4m~3/a,多年平均总补给量37 797.44×10~4m~3/a,总排泄量为38 018.96×10~4m~3/a。该区地下水资源整体处于负均衡状态,但多年计算均衡差较小,地下水处于天然状态,水位变化不大。通过可开采潜力分析发现,各富水地段开采潜力指数较大,拥有开采潜力,可合理规划使用地下水资源。     

复杂丘陵山区的地下水资源评价和开发利用规划──以沂源县为例

尝试用有限元对面积较大,地质、水文地质条件极其复杂的丘陵山区进行地下水资源评价．以沂源县为例．计算区的特点是灰岩区岩溶发育．局部地表水以渗漏的方式补给地下水．本文对这种情况的处理是：把渗漏带划出来．加大入渗补给系数．以保证计算值接近真实补给量．从而提高计算精度．最后用水均衡法进行验证．两者的结果基本一致．从而证明了在地质、水文地质条件极其复杂的情况下．用有限元法评价是可行的．由计算结果可知．沂源县地下水资源较丰富;并据此对计算区的地下水资源进行了合理的开发利用规划．     

安徽省淮北地区地下水资源开发潜力研究

由于地表水体受到污染,安徽省淮北地区主要依赖地下水作为工农业生产和居民生活供水水源。为了实现淮北地区的地下水资源可持续发展与利用,论文以地下水系统理论为指导思想,以多年地下水资源采补动态均衡为依据,计算出淮北地区地下水可开采资源量,得出地下水资源的开发潜力。研究结果表明,相对于现状年实际需水量,淮北地区地下水潜力资源量达60.12×108m3/a,远景年潜力资源量为51.14×108m3/a,具备较大的开发潜力。     

三姑泉域岩溶地下水资源量评价

三姑泉域岩溶地下水目前已经出现超采,为确保泉域岩溶地下水的可持续开发,根据1956-2000年和1980-2000年两个系列的资料,采用均衡法对泉域岩溶地下水资源量进行了评价,即用排泄量法进行计算,用补给量法进行校核.结果表明,三姑泉域岩溶地下水资源量为7.18 m3s.     

基于Visual Modflow的洪湖石码头——小港剖面地下水数值模拟

随着三峡大坝的分期蓄水的逐步实施,显著改变坝下水文状况,必然改变长江中下游地下水与长江之间的关系,从而对中下游地区的生态造成影响.为定量研究洪湖地区地下水与长江之间的补排关系以及地下水与长江的交换量,为三峡工程对中下游地区的生态影响评价提供依据,采用Visual Modflow模拟洪湖地区石码头-小港剖面的地下水动态,为三峡工程的生态影响提供确实依据.在模拟过程中考虑长江水位变化、降水入渗补给、潜水蒸发以及地下水头的初始值可能对模拟造成的影响,使用River、Recharge、Evpotranspiration模块分别模拟河流、降水人渗补给和潜水蒸发.使用2001年～2003年的螺山水位数据、小港临测站的气象数据及地下水每日观测数据对模型进行调校.调校后,模型整体误差下降到0.16 m,误差均方根下降至0.639 m.利用模型分别对2004年～2006年地下水位进行预测,预测误差为0.629 m,误差均方根为0.864m. 模拟显示一年中地下水补给长汀的天数为146 d,时间为每年的12月中旬至第2年的4月底;长江补给地下水的平均天数为220 d,时间为5月初至12月中旬.模拟估算出研究区内平均每年长江对地下水的单宽补给量为37.92 m3,在研究区1 551 m的长江干堤上,长江每年向研究区补给地下水水量为58 819.09m3.     

神东矿区降雨入渗补给强度研究

神东矿区煤炭资源开发与水资源短缺矛盾的日趋严重,实现地下水资源可持续开发利用,为能源基地建设与开发提供水资源保障迫在眉睫。而实现此目标的前提是准确的计算和评价现有的水资源。研究表明,区域地下水循环方式主要以垂向交换为主,作为地下水资源评价中补给量的主要构成部分,对该研究区降雨入渗量的研究具有十分重要的意义,以前评价地下水资源量时对降雨入渗量的给出大多采用经验估算的方法,此方法存在较大误差。在广泛调查神东矿区包气带岩性结构并结合野外取样、室内参数测定的基础上,采用数值模拟工具建立研究区包气带水分运移数值模拟模型,定量模拟神东矿区内不同地段降雨入渗强度,得出入渗补给系数,为评价区域地下水资源量提供科学依据,拟合出的研究区各岩性水文地质参数也可用于类似区域的水文地质计算。     

延河泉域岩溶地下水数值模拟研究

在分析晋城市延河泉域地质、水文地质条件的基础上,建立了泉域岩溶地下水的概念模型和数学模型,采用基于迦辽金(Galerkin)有限单元法的AQUA3D软件对泉域岩溶地下水资源进行数值模拟研究.通过模型识别与检验,将岩溶地下水位数值模拟计算值与实测值较好地拟合,表明所建模型是合理和有效的,可以用于实际.据此用所建模型计算了两个降水方案条件下的泉域岩溶地下水可开采资源量,最终确定可开采资源量为6.26 m3/s.研究结果可为泉域岩溶地下水开发利用和保护提供科学依据.     

基于数值模拟的北京密怀顺地区地下水资源调蓄研究

通过收集北京密怀顺地区多水源(南水北调水源和再生水源)与当地地下水的水位、水质监测资料,建立了多水源入渗条件下地下水水流和溶质运移模型,探讨多水源补给对地下水环境的影响,并通过构建多水源入渗条件下多情景地下水调蓄模型,筛选最优方案.结果表明:2007—2016年约有4.5×108 m3再生水及南水北调水经未防渗河道自然入渗地下,使得入渗补给区地下水水位显著上升,其中南水北调受水区地下水位最高抬升为13.99m.再生水入渗使受水区地下水Cl-质量浓度升高,各再生水Cl-污染晕向中心漏斗区迁移,南水北调水源使地下水中Cl-质量浓度降低,在地下水入渗补给过程中主要起稀释作用.在情景分析中,筛选出方案Ⅳ最优,既能够增加地下水资源量,又能有效阻滞再生水入渗区的地下水Cl-高质量浓度污染晕向下游迁移.     

三维数字技术的深部地下水埋藏条件

论述了北京市中心地区(336 km2、100 m深度内)三维水文地质结构的研究方法,提出建立工程尺度的冲洪积扇区三维水文地质模型的工作原则和方法,并利用385个各类钻孔,形成总长度约520 km的31个剖面,采用三维数字技术,建立北京市中心地区三维水文地质结构模型.将研究域含水层系统划分为5个含水层和8个弱透水层互层的多层系统.结合地下空间开发层次,对深部地下水含水层规模和几何形状、空间分布、水力联系、地下水类型等埋藏信息展开深入研究.结果表明:北京中心地区的西郊深部主要分布单层潜水,是深部区域地下水的主要补给源;东部深部大部分地区主要分布多层承压水,且承压水头普遍较高;中轴线附近,受地层沉积规律演变影响,地下水赋存环境复杂,地下水处于单层向多层水演变阶段;中轴线以西及北部地区,在埋深30~50 m处分布着一层粉质黏土、粘质粉土层,是深部地下水承压性标志层,在工程建设中应加以识别和注意.     

德阳市平原区地下水资源禀赋特征与可持续开发利用评价

在分析德阳市平原区地下水资源禀赋特征的基础上,构建了地下水资源可持续开发利用评价指标体系,提出了相应的指标处理和综合评价等级划分方法。根据当前德阳市平原区地下水开发利用的主要问题和特点选取10个指标,采用GIS的空间叠加分析功能进行了综合评价及区划。结果表明,地下水资源可持续开发利用水平低-较低的区域主要分布在冲洪积扇扇顶的乡镇和各县市的中心城区附近,冲洪积扇扇顶地下水资源禀赋条件是主要制约因素,各县中心城区人类开采是关键的因素。论文建立的评价指标体系及评价过程可为成都平原地下水资源可持续开发及管理提供借鉴与参考。     

延河泉域岩溶地下水资源量评价

为了确保延河泉域岩溶水的可持续利用,根据1956—2000年和1980—2000年两个水文系列,利用排泄量法对泉域岩溶地下水的天然资源量进行了评价,同时采用补给量法进行了校核。结果表明,延河泉域岩溶地下水多年平均天然资源量为11.53 m3/s。本项成果可为有关部门进行泉域岩溶地下水开发和保护提供科学依据。     

柳绕养浅层地下水资源评价及可开采潜力

为研究彰武县柳绕养平原区地下水资源特点及保证柳绕养平原区地下水资源的可持续利用,利用水均衡法及可开采系数法分别对区内地下水资源进行评价及可开采潜力分析.计算结果表明:柳绕养平原区多年平均地下水总补给量为2 9740.5万m3,总排泄量为2 9117.4万m3,多年平均地下水可开采量为2 5279.43万m3,现条件下地下水资源开采系数为0.19.柳绕养平原区现状条件下地下水资源处于正均衡状态,地下水资源量丰富,可开采潜力巨大,未来可根据合理地利用作为区域发展的主要供水水源.     

银川平原地下水同位素特征分析

地下水同位素特征表明银川平原地下水具有不同的补给模式。贺兰山洪积扇单一潜水主要接受山区侧向径流及大气降水补给;青铜峡洪积扇单一潜水及冲湖积平原上覆潜水,主要接受黄河灌溉水的入渗补给。天然状态下,承压水为古地质时期补给形成的“古水”,地下水交替缓慢;开采状况下,平原东部承压水受到了现代补给水的影响,潜水越流量占补给量的50%左右。针对平原区不同的水文地质条件及循环特征,建议采取相应的措施,合理开发利用水资源。     

秦岭特长隧道地区同位素水文地质研究

氢氧同位素的研究表明 ,秦岭特长隧道地区地下水可分为浅层风化裂隙水和下部构造裂隙水两类 ,两者均接受大气降水补给 ,但前者还接受部分地表水补给。下部水平均补给高度在 2 1 0 0 m(岭南 )和 2 2 0 0 m(岭北 )左右。浅层水的循环深度在 5 0 m以内 ,水交替作用强烈 ;而下部水通常可达 80 0 m范围 ,局部更深 ,水交替缓慢。同位素质量平衡计算表明 , 线平行导坑绝大部分集中涌水点的水量主要来自其自身所在下部含水系统的储存量 ,另一部分来自浅部含水系统地下水的补给量 ,两者的贡献目前大约分别为 66%和 3 4%。综合同位素研究结果 ,概化出隧址区水文地质概念模型。     

西北黑河下游盆地河水与地下水转化的新发现

运用地球物探、盆地地质演化、环境同位素示踪与水化学分析、河床渗透试验和地下水流场分析等研究方法,综合研究了我国西北干旱区第二大内陆河--黑河下游盆地河水与地下水的转化途径、方式及转化量,发现在哨马营至古日乃存在地堑式断层,断层带为黑河古河道.通过河水位与地下水位的关系、河床渗透试验,估算出黑河鼎新段河水渗漏量约为1.764×108m3/a. 黑河鼎新段为古日乃盆地地下水的补给区,地下水大多通过古河道进入古日乃盆地,保证古日乃绿洲的生存.为黑河流域综合整治提供了科学依据.     

岩溶地下水源地的可开采资源量计算——以淄博市谢家店水源地为例

建设应急岩溶地下水源地来缓解区域水资源不足是个非常有效的途径,然而,岩溶地下水资源可开采量的评价和确定是个亟待解决的技术难题,常规方法往往难以奏效。在深入研究淄河源区地质水文地质条件的基础上,查明了淄河源区具有较大的岩溶储水空间、封闭的边界条件,能形成无坝型岩溶地下水库和雨旱季分明的季节特点,根据该特点并依据"以丰补歉"的调蓄思想,运用地下水库调蓄法计算评价出该区域岩溶地下水可开采资源量为2.19×10~4 m~3/d。结果表明,利用淄河源区地下水库的调蓄作用可以更加合理有效地规划利用水资源,缓解该地区水资源供需矛盾和控制地下水下降。研究将为区域水资源合理规划利用和水环境保护提供科学决策依据。     

内蒙古义长灌域近20年地下水均衡分析

选择义长灌域作为研究区,根据水量平衡原理,定量分析了1991-2010年灌域地下水各均衡要素的变化情况,评价了节水改造对地下水的影响.结果显示,节水改造工程实施后,地下水补给量平均减少了5 100万m3·a-1,地下水消耗量平均减少了4 390万m3·a-1,地下水位降低了0.74 m.