蔣 玲 徐 振

(1安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2安徽省水利水電勘測設(shè)計院 安徽合肥 230000)

1 引言

安徽省亳州市位于淮北平原西北，由于地表水體污染嚴重[1-2]，城區(qū)現(xiàn)狀供水水源為地下水，以中深、深層地下水為主，開采以市自來水公司的供水水源井和各企事業(yè)單位的自備水源井為主。隨著亳州市經(jīng)濟的發(fā)展，用水需求的增長，該區(qū)域水資源開發(fā)利用出現(xiàn)水資源調(diào)蓄能力不足，水源單一、承壓水超采嚴重的情況[3-5]。水資源已成為制約該地區(qū)發(fā)展的一個主要因素。

安徽佳華糖業(yè)有限公司日加工甜菜4 000噸工程，該項目最大日補水量為5 196.96m3/d、年取水總量73.39萬m3，屬高耗能水項目。該項目用水均由亳州市自來水廠供給。依據(jù)對當(dāng)?shù)刈詠硭畯S的供水情況調(diào)查，自來水公司的現(xiàn)狀供水能力為8.2萬m3/d，扣除自來水公司實際供水量5.65萬m3/d，自來水公司尚有 2.55萬 m3/d的供水潛力。就目前來看，水量可以滿足生產(chǎn)需要，但隨著亳州市用水總量的不斷增長，僅依靠地下水的開采能否足以供給城市用水，對地下水系統(tǒng)會有什么樣的影響，文章采用地下水模擬軟件Visual MODFLOW對該問題做進一步的分析和預(yù)測。

2 模型的建立

2.1 概念模型的建立

依據(jù)項目地質(zhì)勘測收集到的 21 個鉆孔資料，進行水文地質(zhì)概念模型的構(gòu)建，該鉆孔分布范圍廣，涵蓋整個研究區(qū)，具有一定的代表性，見圖 1。模擬區(qū)范圍以譙城區(qū)為界，其邊界均概化為通用水頭邊界。

圖1 論證區(qū)水文地質(zhì)鉆孔分布圖

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合地下水埋藏條件和水力性質(zhì)，研究區(qū)可概化為 3 個含水層和 2 個隔水層。分別為上部淺層潛水含水層組(底埋深 30-50m)、第一粘土層(埋深 50-90m)和第一承壓含水層組(埋深90-100m)、第二粘土層(埋深 100-200m)和第二承壓含水層(埋深 200-1000m)，見圖 2。

圖2 研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型圖

根據(jù)計算區(qū)的水文地質(zhì)條件及水力性質(zhì)，將模擬區(qū)概化為非均質(zhì)各向同性，同一參數(shù)分區(qū)內(nèi)可視為均質(zhì)，水流服從達西定律，地下水流態(tài)為二維非穩(wěn)定流，將計算區(qū)邊界設(shè)定為通用水頭邊界。潛水含水層與外界水力聯(lián)系密切，將其設(shè)為給定水頭邊界。

2.2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)水文地質(zhì)概念模型，將模擬區(qū)地下水流概化為非均質(zhì)各向異性、有越流的非穩(wěn)定二維地下水流模型，相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型如式[6]：

式中：K—含水層滲透系數(shù)(m/d)；H—地下水水位(m)；M—承壓含水層厚度(m)；W—單位體積流量，用以代表流進源或流出匯的水量(m3)；μ*—彈性釋水系數(shù)；Г1—類邊界；H0—地下水初始水位(m)；H1—模擬期邊界處的地下水水位(m)；t—時間(d)；D—模擬區(qū)范圍。

2.3 模型的識別

模擬區(qū)內(nèi)有5個觀測孔，其中，第一承壓含水層觀測孔2個，第二承壓含水層觀測孔3個，如圖3。利用水位動態(tài)觀測資料，進行模型識別、率定水文地質(zhì)參數(shù)。將計算區(qū)在平面上剖分為 100 行×100 列， 共計 10 000個單元格；時間上，模擬期為 2000年-2020年，計算步長為 365 天。

經(jīng)調(diào)試，監(jiān)測孔 BZ003、BZ010 等的擬合結(jié)果如圖3。由圖3可知，地下水水位模擬效果較好，表明所建立的模型能基本反映水文地質(zhì)條件，可用于地下水水位預(yù)測。

圖3 孔隙承壓水觀測孔分布示意圖

2.4 地下水流場的預(yù)測與評價

依據(jù)已經(jīng)建立的地下水流場模型，運用軟件計算，可以預(yù)測得到規(guī)劃年2020年， 論證區(qū)2個承壓含水層的水位等值線如圖4所示。

圖4 承壓水位擬合過程線

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，第一承壓含水層(中深層)譙城區(qū)已存在以城區(qū)為中心的較大范圍的地下水降落漏斗，城區(qū)一帶為最低水位-5m；其他區(qū)域的水位在 0-20m之間。由圖5可見，2020 年最低水位-5m，出現(xiàn)在城區(qū)一帶；其他區(qū)域水位在0-15m之間。而第二承壓含水層(深層)，2014 年在古井鎮(zhèn)和城區(qū)，已存在一定范圍的降落漏斗，城區(qū)一帶最低水位-30m，其他區(qū)域的水位在-25～10m 之間。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，2020 年第二承壓含水層(深層)在譙城區(qū)最低水位-40m，其他區(qū)域水位在-35-5m 之間。

第一承壓含水層

第二承壓含水層

圖5 研究區(qū)2020年承壓含水層水位等值線

3 結(jié)論與建議

3.1 項目取水影響分析

該項目用水通過自來水廠開采井開采地下水，對地下水系統(tǒng)等將產(chǎn)生間接影響。城區(qū)地下水開采和農(nóng)飲工程地下水開采的共同作用下，承壓水水位將持續(xù)下降，其中中深層(第一承壓含水層)，區(qū)域下降速率約為 1米/年；深層(第二承壓含水層)，區(qū)域下降速率約為2米/年。由此，地下水開采形成的環(huán)境水文地質(zhì)問題，將越來越嚴重。

3.2 建議

(1) 積極推動實施“引淮濟亳”工程。水資源短缺，現(xiàn)已成為亳州市經(jīng)濟社會發(fā)展的制約瓶頸，而過度采用地下水所帶來的環(huán)境水文地質(zhì)問題將會帶來更大的隱患[6-7]，因此外調(diào)水是必然途徑[8]。近些年開始實施的“引淮入亳”工程，應(yīng)積極加快推進實施，用“引淮入亳”水源替代孔隙承壓水。

(2) 改造供水管網(wǎng)。2014 年市區(qū)自來水管網(wǎng)漏失水量1.3萬m3/d，漏失率高達23%，遠超12%的國家控制標準。如能通過管網(wǎng)改造，將漏失率減少到國家控制標準，由此節(jié)省的水就可滿足該項目用水，減輕采用地下水的負擔(dān)。

參考文獻：

[1]常士驃，張?zhí)K民．工程地質(zhì)手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.79.

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[3]鄧坤，王式成．人類活動對安徽淮北地區(qū)地下水資源影響研究[J]. 水資源研究，2010，31(6)：6.

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[8]潘元伯，左其亭．安徽淮北市區(qū)巖溶地下水位動態(tài)變化及預(yù)測[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1995，22(1)：28.

[9]安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院. 亳州市水資源及開發(fā)利用調(diào)查評價淮河流域地下水資源調(diào)查報告[R].2008.