汾河二库蓄水对兰村水源地影响的数值模拟研究的论文

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1、汾河二库蓄水对兰村水源地影响的数值模拟研究的论文作者：金芳义郑秀清陈军锋马瑞群宁显林　　论文关键词：地下水数值模拟modfloodflo的汾河峡谷区，坝址下游8km为兰村水源地。兰村饮用水水源地是太原市规模最大、产水量最高的水厂。汾河二库建成以后，由于水库渗漏严重，对其周边地下水环境产生了一定的影响，研究汾河二库蓄水以后对兰村水源地地下水水位的影响具有一定的现实意义，可为当地政府合理、可持续开发利用、保护地下水资源提供决策依据，对汾河二库调蓄运行具有一定的指导意义。.笔者将从研究区地下水的形成、循环规律入

2、手，建立地下水三维流数值模型，进而利用该模型对区域地下水的水动力条件进行分析，预测分析水库在不同蓄水水位方案下对兰村水源地地下水动力场的影响。　　1研究区概况　　研究区面积约162km2，多年平均降雨量为484.8mm，多年平均蒸发量为1806mm，属典型的北温带大陆性干旱、半干旱季风气候。研究区地势总趋势是北高南低，依地貌特征分成两部分：其北、西、西南部为侵蚀、溶蚀为主的石灰岩剥蚀构造地貌，出露地层主要为奥陶系和寒武系灰岩，海拔高度为1000m～2000m；东南部为盆地区洪积倾斜平原分布于西山区边缘，出

3、露地层主要为第三、第四系松散堆积物，海拔高度为800m～830m。　　研究区地下水补给、径流、排泄条件分成山区和盆地区。山区裂隙岩溶水主要接受大气降水和河流的入渗补给，地表径流渗漏主要是汾河渗漏，沿汾河罗家曲－镇城底、古交（寨上）－小塔为两个主要漏失段。山区岩溶裂隙水接受大气降水和河流的入渗后，沿东、西、北三个方向向盆地方向径流。从补给区至径流排泄区，地下水由无压水向承压水逐步过渡，排泄带岩溶水承压水头由于受地形地貌及地质条件的控制，承压水头从几米到几百米不等。天然状态下排泄主要是以泉的形式排泄，现状条件

4、下排泄以人工开采为主。盆地孔隙水主要接受大气降水的入渗补给，汾河干流段地表水的渗漏补给，灌溉渠系及田间灌溉的入渗补给，山区岩溶裂隙水的侧向径流补给。由平原北部向南部，由东西两侧向中部径流运移。但由于平原地形相对较平坦，其流动缓慢。浅层孔隙水以潜水蒸发和向下游径流，现状条件下，由于长期大量超采，形成地下水位下降漏斗，地下水由四周向漏斗中心径流，以人工开采的形式集中排泄。　　2数值模型的构建　　2.1水文地质概念模型　　根据区内水文地质钻孔资料及地下水储存条件，以边山断裂带为分界线将研究区分为两个区。汾河二库

5、所在区为奥陶系及部分寒武系岩层出露，属灰岩裸露区，由于灰岩厚度较大，故将其概化为一层。兰村水源地所在区地表为第四系覆盖物的覆盖，由于其透水性明显弱于其下面的奥陶系灰岩，故将该区在垂向上概化为两层，第一层为弱透水层，第二层为承压含水层。含水层均为奥陶系岩溶介质，概化为非均质各向异性介质，同一参数分区内含水层可视为均质，水流服从达西定律。根据区内的地下水动力场特征，研究区所有边界均为第二类边界。受自然条件及人为开采地下水的影响，研究区地下水流为非稳定流。根据实际长观系列资料，以2003年1月1日的水头分布作为

6、研究区的初始水位。　　2.2数学模型　　根据模拟区地下水系统水文地质概念模型，建立了计算区内水位分布数学模型。潜水和中深层承压水系统地下水运动的数学模型分别为:　　潜水系统：　　2.3模型剖分　　研究区的总面积为162km2，在平面上将其剖分为209行，184列，在垂向上分为两层，其网格为矩形，共计76912个单元格。其中，有效单元格45465个研究区的总面积为162km2，在平面上将其剖分为209行，184列，在垂向上分为两层，其网格为矩形，共计76912个单元格。其中，有效单元格45465个，无效单元

7、格31447个，每个单元格的平面面积约为0.007km2。　　2.4均衡要素的确定　　地下水系统的均衡要素是指其补给项和排泄项，均衡区为整个研究区。在均衡区内地下水补给项主要包括有大气降水入渗补给、地下水侧向径流补给、河道渗漏补给和二库渗漏补给；地下水排泄项主要包括有人工开采和径流排泄。均衡要素计算的目的在于确定地下水的各个补给排泄项随时间和空间的变化规律，为建立地下水流数值模拟模型准备数据。各均衡要素计算结果如表1。表1水文地质参数分区图各均衡要素大气降水入渗补给河道渗漏补给汾河二库渗漏补给量人工开采量

8、侧向径流补给量（万m3/a）1487.21101384666.8排泄量（万m3/a）5107.61399.2　　3模型模拟结果及讨论　　3.1模型调较与验证　　根据研究区地下水位观测资料的实际情况，选取2003年1月1日至2003年6月30日作为模型识别时段，历时半年，计算时段按应力期进行划分。在每个应力期内的开采量和补给量不随时间变化，分10个步长来计算研究区内的水位。　　研究区水平方向分成四个参数分区：ⅰ区为西部和北部岩溶