复杂地质及水文地质条件下地下水动力数学模拟

摘要

地下水模型作为一种方法手段,一直被广泛地应用于各种相关的工程领域里.它不仅能提供最优化的工程治理方案以降低工程造价,而且能有效地节省工程时间.但是,要建立一个真正符合实际研究区域各种条件的数学模型,尤其是在该区域地质条件和水文地质条件都非常复杂的情况下,实属不易.一个不能真正代表所研究区域的水动力条件的数学模型,将是毫无用处的,或者会导致严重的错误结论,甚至会造成不可估量的损失(譬如会导致所设计的矿井疏干系统失败或者严重浪费),如果这一模型被错误的用来作为设计的基础.本文从以下几点阐述针对复杂水文地质条件下确保建立能切实代表研究区的数学模型:a.在复杂水文地质条件下(例如不同含水层之间垂向水位差异明显或存在重要阻水层,等),避免使用非常常用的用单一模型层来代表一个单一的地质或水文地质层,以获得更准确的地下水流系统的数值解；b.当不同特征的地质含水层层面起伏变化过大时,应当考虑使用更加薄(或更多)的数学模型层,同时模型层面应该比较平缓,尤其在含水介质层面变化巨大的位置.在此情况下,各个含水特征层可以通过各个节点、或单元所在的三维空间的相对位置的水文动力特征来体现.此方法能有效地改善数学模型的数值稳定性以及数值运算的效率(尤其是应用MODFLOW时)；c.由于数学模型具有多解性(就是说,不同的模型参数搭配都可以得出相似的数学误差统计结果),在进行数值模型拟合的时候,不能仅仅局限于单一的水位的拟合上,而是从多方面进行评价,例如地下水流向、不同含水层间的垂向水位差、水量、抽水试验及水位恢复过程(非稳定流)、不同时间的观测值(比如高水位及低水位状态)、等等.只有这样,所建立的数学模型准确性才有可靠地保证.