刘跃荫
摘要：Visual MODFLOW4.1是由加拿大Watedoo水文地质公司在MODFLOW的基础上开发研发而成，曾是国际上最为盛行且被各国同行共同认可的三维地下水流和溶质运移模仿点评的规范可视化专业软件体系。该软件供给了求解地下水流有限差分公式的许多种方法，如强隐式迭代法SIP、逐次超松懈迭代法SOR、预调共扼梯度迭代法PCGZ、SSOR等，使模仿核算愈加靠近实践，核算精度进一步进步。
关键词：数值法；岩溶区域；地下水；可挖掘资源量
数学模型是树立在对天然地质体概念模型高度知道的基础上进行的，要断定一个地下水流问题的数学模型，就必须进行水文地质测绘、钻探、试验，查明地质、水文地质条件。为了更精确地点评研讨区的地下水资源量，猜测地下水体系状况及其改变趋势。本次根据柳东区的水文地质条件、钻孔、地下水水位动态，树立地下水体系模仿模型；在地层岩性、地质结构和地势地貌条件的操控下，柳东区的水文地质鸿沟明晰，归于一个较完好的水文地质单元，模仿规模以河间地块地下水分水岭与柳江为界。
1.地下水赋存介质概化
柳东区地势为峰林谷地一凹地地貌，地上高程一般80～380m，北面及南面有碳酸盐岩山体出露，其他皆为第四系所掩盖。模型三维立体展现如图1所示。
本次地下水资源数值法点评选用地下水模仿软件VisualMODFLOW4.1进行模仿。
Visual MODFLOW4.1是由加拿大Waterloo水文地质公司在MODFLOW的基础上开发研发而成，曾是国际上最为盛行且被各国同行共同认可的三维地下水流和溶质运移模仿点评的规范可视化专业软件体系。该软件供给了求解地下水流有限差分公式的许多种方法，如强隐式迭代法SIP、逐次超松懈迭代法SOR、预调共扼梯度迭代法PCGZ、SSOR等，使模仿核算愈加靠近实践，核算精度进一步进步。
如图，第四系掩盖层之下地层有孤峰组下段（P2g1）、栖霞组（P2g）、南丹组（C2Pn）、马平组（C2Pm）和黄龙组下段（c2h2）灰岩以及黄龙组上段（Ceh1）、大埔组（C2d）白云岩，受岩性及结构影响，该区岩溶裂隙、岩洞较发育，为地下水赋存供给有利条件。根据模仿区地下水体系含水介质的特色及水文地质条件，将含水层概化为两层。
2含水层水力特征的概化
数学模型是树立在对天然地质体概念模型高度知道的基础上进行的，要断定一个地下水流问题的数学模型，就必须进行水文地质测绘、钻探、试验，查明地质、水文地质条件。为了更精确地点评研讨区的地下水资源量，猜测地下水体系状况及其改变趋势。本次根据柳东区的水文地质条件、钻孔、地下水水位动态，树立地下水体系模仿模型；在地层岩性、地质结构和地势地貌条件的操控下，柳东区的水文地质鸿沟明晰，归于一个较完好的水文地质单元，模仿规模以河间地块地下水分水岭与柳江为界。从空间上看，地下水流全体上以水平运动为主、垂向运动为辅，地下水体系的流入、输出跟着时刻、空间改变而改变，故该体系地下水为非安稳流；参数随时刻和空间改变，表现了体系的非均质性，在水平与垂向上有显着的差异性，所以参数概化成各向异性。故将模仿区的地下水流作为非均质各向异性三维非安稳流处理。
3.柳东区鸿沟条件的概化
柳东区地势为峰林谷地一凹地地貌，地上高程一般80～380m，北面及南面有碳酸盐岩山体出露，其他皆为第四系所掩盖。上覆第四系粘土可视为相对隔水层，下伏碳酸盐岩溶水含水层，稍具承压性，以下对各个鸿沟概化作详细论述。
1）侧向鸿沟概化
①东西两边为柳江河，河槽切开较深，均切开基岩，河水流量较安稳，水流陡峭，水位变幅小，可作为碳酸盐岩溶水含水层第一类鸿沟，即河流定水头鸿沟。
②北面牛车坪村一马鹿村一带，山体高程达180～380m，为地下水分水岭，首要为碎屑岩分布区，岩性以砂、泥及页岩为主，透性及富水性差，可作为隔水鸿沟，即为第二类鸿沟。
③南面以架鹤村一市福利院一带的部分地下水分水岭作为隔水鸿沟，即为第二类鸿沟。
4.水文地质参数分区和初值的断定
模型首要的水文地质参数为渗透系数、给水度、贮水率。在不影响核算精度的状况下，为了使参数分区简化，将每一个渗透系数分区一起视为给水度、贮水率分区。将第四系土层分区划分为一层，根据模仿区的水文地质条件，将碳酸盐岩含水层在平面上进行参数开始分区，其参数巨细的初始值依照本次各地段施工钻孔及搜集以往材料的钻孔揭穿的岩溶发育特征和相应有钻孔抽水试验材料，开始断定每个分区相对应的参数初值。
5.渗流场数值模型的辨认和验证
取SZ10、SZ20、SZ23钻孔观测水位数据与模仿水位数据进行比照，作为模型的辨认和查验，根据搜集到的地下水观测材料，取模型辨认的时段为2015年5月20日到2016年4月20日，以实践水位和核算水位的拟合状况作为调整参数的根据。经过屡次批改渗透系数、给水度、贮水率等，得出了含水层渗透系数和贮水率的巨细及分区与观测孔的核算与实测水位的比照。
核算水位较实测水位滞后，模仿水位比较挨近实测水位，水位线趋势相同，水位拟合差错小于0.5m。水位改变值较少的状况下差错在容许规模内。从图中可看出，各观测孔模仿值与实践值动态拟合作用较好，阐明模仿所用的参数是合理的。
6.模仿区地下水流场剖析
经过数学模型辨认和验证，标明含水层结构、鸿沟条件概化、水文地质参数的选取较合理的，数学模型能较真实地反映研讨区地下水体系特征，可用模型数据进行地下水流场剖析。天然条件下河间地块地下水均向柳江分泌，在中部构成了一条近南北向的地下水分水岭，将模仿区分红两个次级水文地质单元。东面水力斜度比西面的小。跟着地下水水位的下降，水力斜度逐步减小。全体地下水位略高于柳江水位，水流较陡峭。
7.模仿区地下水答应挖掘量的猜测
1）猜测计划
在降水确保率95%条件下，使用树立的地下水模型对规划计划进行模仿猜测，本次猜测模型的鸿沟条件和水文地质参数坚持不变，补给项和分泌项按95%确保率从头核算，挖掘量拟选用东环水源地挖掘井来规划挖掘量，经过屡次调试来断定。猜测期为2016～2026年，以月、年为时刻段，共21个应力期，第一年以—个月为—个应力期，第一年今后以一年为—个应力期，每个时刻段内包含不同的时刻步长。初始流场挑选2015年12月末的流场。
2）猜测成果
经过调试终究以挖掘量48000 m3/d进行猜测，按规划计划挖掘3个月后，水源地中心地下水位大幅下降构成下降漏斗，挖掘1年、3年后，地下水位全体继续下降，漏斗面积不断增大，直至6年后，地下水流场到达安稳状况，水位根本坚持不变，与10年后比较降幅不超越O.02m，漏斗面积不再添加。因而，猜测该模仿区答应挖掘量为48000 m3/d（17.52×106m3/a）。
结语：在矿坑挖掘过程中，挖掘工作需要契合国家的技术规范以及要求，勘察矿山的地址水文条件以及矿山地址水文的类型杂乱程度，结合实践环境规划出契合條件的工作任务，并断定大致的工期规模。在施工挖掘的过程中，专业人员应不时检测地下水的流量改变，以避免意外事件发作，及时完结工作任务，提高安全防备认识。endprint
