MODFLOW 在天津滨海新区地热流体 数值模拟中的应用.pdf

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1、第37卷第3期地质调查与研究Vol.37No.32014年9月GEOLOGICALSURVEYANDRESEARCHSep.2014MODFLOW在天津滨海新区地热流体数值模拟中的应用11，21，21张芬娜，贾志，高亮，刘九龙（1.天津地热勘查开发设计院，天津300250；2.中国地质大学（北京），北京100083）摘要：为了合理开发利用地热资源，本文以天津滨海新区桥沽-看财庄新近系明化镇组地热流体为例，应用VisualMODFLOW软件对明化镇组地热流体进行数值模拟。对模型的识别与检验表明，所建模型能够较好的反映明化镇

2、组地热流体的地下水位动态特征。计算得出明化镇组100年水位接近150m的地热流体可采资源量为10.7×106m3/a。通过预测按设计开采量进行开采后明化镇组地热流体地下水位的变化趋势，每天新增1000m3开采量是可行的。关键词：天津滨海新区；地热流体；数值模拟；MODFLOW中图分类号：P314.1文献标识码：A文章编号：1672－4135（2014）03－0237-05[15-16]近几十年来，地下水模型已被广泛应用于地下起和北塘凹陷两个Ⅳ级构造单元，区内及其附近[1]水资源评价、预报和管理之中。目前国内常用的模主要发

3、育的断裂有：汉沽断裂、宁河断裂、大神堂断拟地下水位动态预测的软件有VisualMODFLOW、裂、茶淀断裂和北塘东断裂（图1）。在当今经济技术[2]FEFLOW和GMS等。有许多学者建立了MOD-条件下区内可开采的热储层有新近系明化镇组、馆[17]FLOW或者FEFLOW地下水流模型，用水文观测井陶组和古近系东营组。本文主要以新近系明化镇的地下水动态观测资料，对数值模型进行了识别和校组作为研究目的层。[3-8]验后，用于预测不同开采方案的地下水动态变化。2热储特征天津市地热流体地下水位模拟研究成果有胡燕建立的天津市滨海新

4、区新近系馆陶组地热流体流场三维明化镇组作为一套曲流相碎屑岩，在全区均有[9][10]数值模型和田光辉建立的灰色系统GM(1,1)模型等。但在地热流体地下水位动态预测的模拟中利用VisualMODFLOW和FEFLOW软件的较少，Vi-sualMODFLOW软件在计算模型的建立、计算结果的可视化、数据前后处理以及与其他软件数据信息[11-14]交互等方面能力较好。因此，本文运用VisualMODFLOW建立明化镇组地热流体三维水流模拟模型，计算明化镇组的可采资源量，并通过模拟地热流体地下水位动态，来判断增加设计开采量是否可

5、行。1研究区概况图1研究区构造简图研究区地处天津滨海新区北部桥沽－看财庄一Fig.1Sketchmapofthestructures带，位于Ⅲ级构造单元黄骅坳陷的北部，横跨宁河凸1.研究区；2.计算取；3.断裂；4.已有地热井；5.长观井收稿日期：2014-05-06基金项目：天津市国土资源与房屋管理局项目：天津滨海新区桥沽—看财庄地热异常区普查：（国土房任[2008]10号）作者简介：张芬娜（1981-），女，工程师，2005年毕业于中国地质大学（北京）水文与水资源工程，现主要从事地热方面的研究，E-mail:ying

6、-ying22@163.com。238地质调查与研究第37卷分布，储集条件良好，厚度发育稳定，具有北部宁河透系数(m/d)；Kz为边界内侧热流体储积层垂向渗透[18]凸起浅，南部北塘凹陷深的特点。顶板埋深376～系数(m/d)；μs为单位储水率（1/m）；σ为通用水头边506m，砂岩占总厚度的25.7%～29%，单井涌水量界的阻力系数，σ=L/K；L为模型边界到通用水头边354～85m/h，液面温度25～53℃，总矿化度439.1～界的水平距离(m)；K为模型边界到通用水头边界之584.3mg/L，pH值8.15～8.6

7、9，水质类型以HCO3-Na间热流体储积层平均渗透系数(m/d)；ε为源汇项(m/[19][20]型为主，局部地区为HCO3·SO4-Na型水。2012d)；h0为初始水位分布(m)，h0=h0(x,y,z)；hb为通43年明化镇组年开采量69×10m，水位58～62m，年降用水头边界上的水位分布(m)；n为边界面的法线方[21]幅1m左右。向；z为热储层顶、底边界面的法线方向；Γ1为通用水头边界；Γ2为渗流区域顶、底边界。3概念模型计算范围：为了在地下水流数值模拟过程中更5模型数值模拟加准确地给定边界水位（或流量），

8、在确定模拟区范5.1时空离散围时，将模拟边界适当向外扩展到具有长观孔游乐模拟区面积约514km2。利用VisualModflow程港1（观3）的区域，将东南部边界扩展到海岸线，整个序对明化镇组水位动态进行模拟，采用矩形等距剖2数值模拟区域总面积为423.4km（图1）。分，剖分成80×60个单元格，其中活动单元格39