基于﹢Visual﹢Modflow﹢的地下水铜离子运移模拟研究.pdf

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1、２０１５年第６期（总第１５９期）江西建材应用研究基于ＶｉｓｕａｌＭｏｄｆｌｏｗ的地下水铜离子运移模拟研究■刘扬，逯光明，李传生，张京钊，佟照辉■山东省地质测绘院，山东济南２５０００２摘要：随着人们对环境保护的重视，地下水污染成为当今矿企亟待解决的问１０ｍ。由于污染物可能运移区域均为题。本文针对尾渣贮存场地下水污染现状，利用ｖｉｓｕａｌｍｏｄｆｌｏｗ软件建立强风化花岗岩区域且面积较大，因场区地下水渗流模型。通过对２０年长期观测孔的水位计算确定渗流区此，将模型概化为各向同性的均质含含水层的各项水文地质参数，使得模型更精

2、确地反应实际情况。利用校［４］水层。正的水文地质模型，对未来３０年内污染物中铜离子的迁移规律进行模４模型检验拟，预测了研究区渗入地下水含水层的铜离子浓度较低，影响范围较小，先输入水流模型的各项参数，运为下一步地下水污染的防治提供了科学依据。行验证后，再输入溶质模型的各项参关键词：ｖｉｓｕａｌｍｏｄｆｌｏｗ地下水流场数值模拟溶质运移模型数，并运行验证。此次校正均采用手研究区位于低山丘陵区，区内主要含水层为强风化花岗岩裂隙含动校正，选用２０００年至２００８年拟合水层，水量较丰富。九十年代初期当地矿企在研究区内建立了尾渣

3、贮期内水位和水质观测数据来进行地存场，由于尾渣堆中的重金属含量较高，重金属离子随着雨水淋溶作用下水流模型和溶质运移模型识别和［５－６］进入地下水，使得该区地下水受到一定污染。近年来，当地政府对环境验证。图１渗流区网格剖分图保护要求的提高促使矿企对尾渣贮存场进行防渗防漏改造，并将尾渣通过对研究区１５个水位观测孔的多年平均水位与计算水位的对比，验证水流模型的准确度，见图２。贮存场搬迁至其他地区。因此，本次研究利用ＶｉｓｕａｌＭｏｄｆｌｏｗ软件进行地下水污染模拟，分析尾渣贮存场二十年来污染物的迁移特征及可能［１］形成的污

4、染趋势，并为研究区域的地下水污染防治提供科学依据。１研究区地质概况研究区位于强风化花岗岩地区，区内出露地层较为简单，主要为古元古代荆山群变质岩系，呈不规则包体状分布于侵入岩中，是区内基底岩石的组成部分，亦是金矿的原始矿源层，另有新生代第四系沿沟谷低洼地带分布。区内地处区域水文地质单元的补给区。地貌形态为低缓丘陵，区内相对高差１０２．０８ｍ。由于该区域地层中花岗岩全区普遍分布，因此区域地下水均为裂隙水。大气降水是本区地下水的主要补给源。区内地形较陡，地表迳流条件良好。当大气降水时，一部分水渗到土层之下，至风化层上界面

5、之后其下渗速度变缓，从而使一部分水在第四系残，坡积及冲、洪积物中蓄存起来，形成第四系孔隙潜水含水层或以泉的形式排泄汇入地表水体。另有少量水沿风化裂隙下渗，直至风图２观测孔水头值的置信区间分布化层下界面，并在风化层中富集起来，形成裂隙脉状含水层。大部分大验证结果表明，１５个观测孔水位与计算水位吻合性较高，均在气降水则直接形成地表迳流，以水溪的形式由沟谷排出。９５％的置信区间内，说明模型的参数选取合适，可以用来预测污染物的２数学模拟模型扩散及浓度变化。根据研究区的实际情况首先对该区水文地质条件进行概化处理。５模拟结果分

6、析区内水文地质条件简单，为单一潜水含水层。因此，把潜水含水层作为矿企尾渣贮存场含有多种重金属离子污染地下水，本次模拟以铜研究的主要含水层。研究区内东西两河均为常流河，模型根据河流上离子为主要研究对象，分别模拟计算贮存场５年、２０年和５０年的地下下游水位标高及河流主要拐点水位标高将整条河流概化为定水头并线水污染情况。根据资料可知，尾渣贮存场铜离子的淋溶浓度为１６．［１－３］性插值其余部分水头值。考虑到该区污染物运移时间较长，并且８ｍｇ／Ｌ。铜离子的运移范围及浓度变化情况见图３。对未来趋势预测时间跨度较大，本模型将水流

7、模型概化为均质各向同性三维稳定地下水流系统。３研究区网格剖分和资料处理（１）模拟区域的剖分。对区域内１∶５万的水文地质图进行扫描，然后用ｍａｐｇｉｓ进行矢量化处理并将航片进行叠加，便于验证实际地形地貌与地质图的对应关系。采用有限差分的离散方法，进行剖分。为了保持污染区域的溶质运移的连续性，将溶质运移的重要区域进行网２格细分，共剖分５２×４７×５个单元体。模拟区水平面积为１３３．４４ｋｍ，剖分情况见图１。（２）计算时段的确定。根据该地区的统测资料和地下水长期观测资料，选取１９８８－２００８年为模拟的时间，期间主要用于

8、识别水文地质图３铜离子运移范围及浓度变化图参数；模型检验时段为２０００年－２００８年，主要对参数、边界性质和各根据模拟结果，贮存场区铜离子浓度在模拟期第２０年达到最大项补、排量进行验证。２００８年－２０５８年为预测期。值，中心网格浓度最大值为１．５ｍｇ／Ｌ。第２０年后随着贮存场的迁移，（３）模型参数的确定。根据对资料的分析及模型地下水位的统中心网格铜离子浓度