基于MODFLOW对天津宁河县的地面沉降预测研究.pdf

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1、第1卷第6期矿产勘查Vol_1NO．62O10年11月MINERALEXPLORAFIONNovember，2010基于MODFLOW对天津宁河县的地面沉降预测研究宋小军(天津华北地质勘查局，天津300170)摘要文章根据研究区实际的水文地质及工程地质条件，对含水层和弱透水层进行概化，构建了水文地质概念模型和地层压缩模型，采用三维有限差分地下水流模型——MODFL0w及其携带的IBS程序包对该研究区各含水层绢水位、地面沉降进行同步模拟，经过多次调参，选取了恰当的水文地质参数，建赢了该区的准三维地F水流——一维地面沉降模型。以2008年

2、的实际年均开采量为依据，对2【】15年的地面沉降趋势进行了预测，为今后歼展地下水开采控制、建立地下水可持续开采模型提供了基础。关键词地面沉降地下水开采MODFLOW数值模拟天津宁河县中图分类号：TU478文献标识码：A文章编号：1674—7801(2010J06—0564—05间、空间离散情况方面完全一致，所以地下水开采模0引言的任何一次水位变化，都会反映到地面沉降模型地面沉降又称地面下沉或地陷，是在自然条件中。地面沉降模型所需参数的形式，也必须与地下和人为因素作用下，因地壳表层土压缩而导致区域水流模型相匹配。地面沉降模拟模型要求输入

3、前期性地面标高降低的一种环境地质现象。天津宁河县固结水头、初始沉降量、地面沉降观测站的位置、弹是一个农业大县，地下水是县内工农业和生活用水性释水系数和非弹性释水系数的初始值，然后迭代的主要水源，地下水开发利用程度较高。多年的地求解。通过对各观测站地面沉降量计算值序列与实下水开采，使得境内地下水水位持续下降，芦台镇测值序列的对比，调整参数值，最终达到计算值与实(县城所在地)及其周围地区已经出现了较大的水测值的最佳拟合，以求得弹性释水系数、非弹性释水位降幅，引发了地面沉降、地下水污染、咸淡水界面系数两个参数。下移等一系列环境地质问题。宁河

4、县年均沉降值在2宁河县地面沉降数值模型20mm以上，主要沉降漏斗区位于宁河县东南部芦台镇地区，多年年均沉降值在38trim，已经成为天根据水文地质特征，结合含水层组的划分，通过津地区地面沉降严重的地区。大量的钻孔资料分析，将第四系地下水系统概化为自上向下的含水层(第1含水层组)一弱透水(隔水1利用MODFLoW预测地面沉降层)一含水层(第Ⅱ含水层组)一弱透水(隔水层)一方法简介含水层(第Ⅲ+Ⅳ含水层组)结构系统，见图1。MODFLOW软件中，主要是利用Interbed—stor—含水层岩性以砂性土为主，含有若干相对较薄的不agePac

5、kage(IBS)来模拟由于抽取地下水引起的地连续的黏性土夹层或透镜体，但每个含水层仍然具面沉降压缩量，利用该模块建立的地面沉降模拟有较强的统一的水力联系。弱透水层主要是由厚度模型，与地下水流模型共享一个主程序，二者在时较大的连续的黏性土组成，构成承压含水层的顶板[收稿日期】2010—09—10[作者简介]宋小军，男，1961年生，1982年毕业于华东地质学院，获学士学位，教授级高工，从事水工环灾及钻探等综合地质工作。564第1卷第6期宋小军：基于MODFLOW对天津宁河县的地面沉降预测研究和底板。相邻含水层在水头差作用下，通过其发生

6、50000个(见图2)。越流，含水层与弱透水层构成多层结构的含水系统。表1计算单元层、结点层与含水岩组对应表2．1模型的建立根据获得资料的情况及本次工作的目的，以1987年作为1月水位分布作为模型模拟的初始条件，时段跨度为1987年1月至2004年l2月，为期18年，计算步长为6个月，共计36个计算时段。研究区采用矩形四棱柱(上、下两平面不一定平行)划分，垂向上共剖分了5个单元层(见表1)，6个结点层；平面上结点为100100个，共计结点。—～—～j第1含水岩组三地下水流向第节点层第计算单元层～一：～～～～～～一一～一⋯～一一～二一一

7、⋯⋯一～一i』一一一～一一一一一一一一一一t∞越流入渗弱隔水层}第2节点层¨“越流入渗第2计算单元层第1I含水岩组三地下水流向第3节点层第3计算单元层弱隔水层黏性t释水g4~NN第4计算单元层第1II十IV含水岩组三地下水流向盏篷蔓二篷兰～⋯～曼——一#m#_』0—g§a霉43851O14382000437500043680004361(DO43540004图1研究区水文地质概念模型Z／m图2研究区立体剖分示意图565矿产勘查在地下水集中开采区，为了提高计算精度，以实各种参数或其分区，进行了模型的识别与校正，模型际的井点为基础，进一步

8、增加结点，使剖分加密，外的总体拟合程度较好。为了提高模型的仿真程度，围剖分单元较大。在垂向上剖分的5个计算单元层可视化输出了模拟区的地下水系统动态特征，对其尽量对应于(自上而下)含水层组岩性的变化。在进行分析判断。由输出