嚴(yán)芳芳

（菏澤市水文中心，山東 菏澤274000）

中宏工貿(mào)有限公司取用地下水，需要進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證，以申請(qǐng)取水許可。在進(jìn)行水資源論證時(shí)，最佳取水方案的制定及取水可靠性和影響范圍的量化分析是重點(diǎn)難點(diǎn)。本次基于Visual Modflow，建立項(xiàng)目廠區(qū)附近地下水?dāng)?shù)學(xué)模型，根據(jù)項(xiàng)目取水需求制定開采方案進(jìn)行數(shù)值模擬，直觀地展示出影響區(qū)域及影響程度。

1 區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

區(qū)域全部為第四系松散沉積物覆蓋，出露上更新統(tǒng)（Q3）和全新統(tǒng)（Q4），是河流沖洪積物構(gòu)成，厚度由南向北逐漸增厚，相應(yīng)巖石的粒度由粗變細(xì)，巖石層次逐漸增多，堆積物類型由簡(jiǎn)單變復(fù)雜。

項(xiàng)目區(qū)主要含水層為第四系松散巖類孔隙水含水巖組，該項(xiàng)目取水井含水層為全新統(tǒng)沖積孔隙含水層（QY），地層具二元結(jié)構(gòu)，上部為砂質(zhì)黏土或黏質(zhì)砂土夾姜石及砂礫石透鏡體，底部為砂礫石。似層狀姜石層及砂礫石層是淺層地下水的主要含水層，其透水性和富水性較好，單井涌水量一般300～1 000 m3/d。目的含水層主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給和河道垂向測(cè)滲補(bǔ)給，同時(shí)接受區(qū)外的側(cè)向徑流補(bǔ)給及農(nóng)田灌溉回歸補(bǔ)給。

2 抽水試驗(yàn)

Visual Modflow的應(yīng)用，需要項(xiàng)目區(qū)的滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)，為此進(jìn)行了單孔及群孔抽水試驗(yàn)。

2.1 單孔抽水

項(xiàng)目廠區(qū)現(xiàn)有自備井5眼，周邊選取觀測(cè)孔5眼。2014年7月21日，以該公司1#自備井作為抽水井，2#作為觀測(cè)井，進(jìn)行了單井抽水試驗(yàn)。單井出水量48 m3/h，抽水170 min后水位達(dá)到穩(wěn)定，抽水井最大降深14.82 m，穩(wěn)定抽水24 h，結(jié)束后25 min內(nèi)回升到抽水實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)。經(jīng)計(jì)算，滲透系數(shù)k=1.28 m/d，含水層導(dǎo)水系數(shù)為64 m2/d，抽水影響半徑為168 m，降深14.82 m,單位涌水量為0.90 L/（s·m）。

2.2 群孔抽水

單井抽水試驗(yàn)結(jié)束并恢復(fù)水位后，以生產(chǎn)平均需水量及最大小時(shí)需水量為基礎(chǔ)，以1#、2#、3#井為抽水井進(jìn)行了群井抽水試驗(yàn)，抽水流量分別為43 m3/h、25 m3/h、25 m3/h，水井合計(jì)流量為93 m3/h。群井抽水持續(xù)時(shí)間62 h，在3眼供水井同時(shí)開采的情況下，東西影響距離為487 m，南北影響距離為550 m，影響面積為0.84 km2。

3 VisualModflow的應(yīng)用

3.1 模型建立與修正

Visual Modflow是目前應(yīng)用較廣的溶質(zhì)運(yùn)移模擬評(píng)價(jià)和三維地下水流的可視化標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)軟件系統(tǒng)，主要由Modpath、Modflow、MT3D三個(gè)模塊組成，可以便捷地為各剖分單元和邊界條件進(jìn)行賦值，快速輸出模型區(qū)域和劃分計(jì)算單元，具有極強(qiáng)的成果可視化輸出能力。

本次對(duì)項(xiàng)目區(qū)域進(jìn)行了第四系含水層水文地質(zhì)模型的概化，設(shè)置為周圍無地表水體補(bǔ)給的邊界條件，采用有限差分法，對(duì)所模擬的區(qū)域以矩形網(wǎng)格進(jìn)行剖分，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域周邊網(wǎng)格進(jìn)行加密剖分。由于廠區(qū)較小，且含水層為第四系，小范圍內(nèi)含水層橫向差別較小。采用Visual Modflow軟件，根據(jù)已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)參數(shù)，建立均質(zhì)各向同性的三維非穩(wěn)定流模型，經(jīng)識(shí)別修正，調(diào)整滲透系數(shù)k、單位儲(chǔ)水系數(shù)等參數(shù)后，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合較好。以此模型，對(duì)開采后區(qū)域地下水流場(chǎng)、降落漏斗等情況進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

3.2 最優(yōu)取水方案及取水影響

本次在滿足生產(chǎn)需水前提的條件下，對(duì)5眼開采井制定不同的開采布局，將多種開采方案導(dǎo)入Visual Modflow模型，模擬不同開采條件下的影響范圍及影響程度，以對(duì)該項(xiàng)目取水可能造成的不利影響進(jìn)行數(shù)據(jù)化的反應(yīng)，同時(shí)獲取對(duì)周邊環(huán)境及其他用水戶影響最小的最優(yōu)開采布局，見表1。

表1 不同開采方案影響情況

通過模擬可知：該項(xiàng)目在需水66.7 m3/h條件下，以1#、3#為開采井，2#、4#、5#井作為備用井定期輪流開采，設(shè)計(jì)開采流量1#為41.7 m3/h，3#為25 m3/h。該方案既能保證項(xiàng)目供水，又可使影響范圍遠(yuǎn)離北部其他企業(yè)。

開采井初始地下水埋深分別為：1#為23.20 m、2#為22.72 m，按設(shè)計(jì)方案開采穩(wěn)定后，東西影響半徑484 m，南北影響半徑為520 m，影響面積為0.79 km2，其中降深大于1 m的面積為0.078 km2。設(shè)計(jì)開采方案下，會(huì)造成廠區(qū)西南部8#農(nóng)用井水位下降1.5 m左右，需采取一定經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償措施，但對(duì)北部企業(yè)的開采井幾乎無影響。

4結(jié)論

利用Visual Modflow軟件建立模型后，對(duì)多種開采方案進(jìn)行逐一分析驗(yàn)證，選取滿足企業(yè)用水需求且影響最小的方案，并量化給出影響度數(shù)值，是一種地下取水水資源論證中實(shí)用的分析方法，對(duì)科學(xué)的水資源管理有一定的實(shí)用價(jià)值。但該模型是基于一定的假定水文地質(zhì)條件下的，在開采井的長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，需根據(jù)真實(shí)情況調(diào)整開采方案，以降低取水影響。