基于Visual Modflow的许昌市麦岭水源地地下水渗流数值模拟与预测

摘要

许昌市是全国严重缺水城市之一，人均水资源占有量相当于全国人均水平的1/10，过量开采地下水已经导致市区地下水水位持续下降，地面沉降，水质恶化等环境地质问题。为了满足城市工农业生产和人民生活对水的需求，在距许昌市35km的襄城县麦岭镇建设了麦岭水源地，开采层位是第四系更新统埋藏型冲洪积扇上的卵砾石层及砂层含水层，富水性和补给条件好，水源地的最大允许开采量为14万m3/d，其中B级储量为3万m3/d，C级储量为11万m3/d(详细勘探)。目前，麦岭水源地平均开采量不足4万m3/d，为满足城市供水，拟扩大开采规模使开采量逐渐达到最大允许开采量。为了避免扩大开采可能导致的地下水位持续下降、漏斗扩大和水资源枯竭等环境水文地质问题，需要对扩采后的水位动态及流场进行预测和分析。 在综合分析麦岭水源地地质条件和水文地质条件的基础上，以丰富的水文地质勘探资料为依据，建立了麦岭水源地水文地质概念模型。采用目前国际上通用的、标准化的地下水数值模拟软件VisualModflow，建立了麦岭水源地地下水三维渗流数值模拟模型，经过模型验证和参数识别，建立的数值模拟模型符合水源地的实际水文地质条件，稳定可靠。应用此模型对麦岭水源地在未来开采量达到5万m3/d和14万m3/d时，各种降水补给条件下的地下水水位动态和流场进行了预测。预测表明，在开采量为5万m3/d的条件下，无论丰水年还是枯水年，地下水多年均能保持接近天然的均衡状态；开采量达到14万m3/d时，枯水年和平水年地下水呈现不同程度的负均衡，水位下降幅度较大，漏斗面积较大；在丰水年，水位下降幅度较小甚至回升，地下水均衡表现为以丰补欠的特征。

目录

文摘

英文文摘

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1引言

1.1问题的提出

1.2国内外研究历史及现状

1.3研究内容及技术路线

1.4主要工作

2自然地理与区域地质概况

2.1地理概况

2.2气象与水文

2.2.1气象

2.2.2水文

2.3地形与地貌

2.3.1地形

2.3.2地貌

2.4区域地质概况

2.4.1地层

2.4.2构造

2.4.3新构造运动

3麦岭水源地水文地质条件分析

3.1地下水形成和赋存条件

3.1.1地质构造对地下水赋存的控制和影响

3.1.2气候条件对地下水形成的影响

3.1.3地貌条件对地下水形成的影响

3.2包气带岩性与结构特征

3.3麦岭水源地含水层组的划分及特征

3.3.1浅层含水层及富水特征

3.3.2深层含水层及富水特征

3.4地下水补给径流和排泄条件

3.4.1浅层水的补给、径流和排泄条件

3.4.2深层水的补给、径流和排泄条件

3.5地下水开发利用现状及动态特征

3.5.1浅层地下水开发利用现状及动态特征

3.5.2深层地下水开发利用现状及动态特征

3.6小结

4基于Visual Modflow的地下水三维渗流数值模拟与预测

4.1Visual Modflow简介

4.2水文地质概念模型

4.3数学模型及求解

4.3.1数学模型

4.3.2数学模型的求解

4.4渗流模拟模型的建立与识别

4.4.1计算范围与边界的处理

4.4.2计算区域的剖分

4.4.3模型初始参数

4.4.4各种交换量的处理

4.4.5模型的建立与调参

4.4.6模型的验证与识别

4.5未来开采条件下的地下水水位预测

4.5.1预报条件

4.5.2预报方案

4.6小结

5结论与建议

参考文献

附录

致谢