山西六盆地地下水数值模型的建立

如题所述

一、太原盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及定解条件

模型垂向上分为10层,底部埋深在300m左右。平面网格边长为1.5km×1.5km,模拟区平面上分为2 600个网格。因此,整个模拟区约被分为26 000多个单元,模拟区域剖分图如图5-3。时间步长为30d。模型边界由盆地与山区接触线确定,边界类型为二类边界,采用流量边界条件(图5-4)。

图5-3 太原盆地模拟区域剖分图

图5-4 太原盆地平均边界补给量

应用钻孔资料做各种具有代表性的剖面,在空间上确定各含水层的空间分布规律;应用等效厚度法与深度递减规律结合,确定每一层岩性的渗透系数与给水度(图5-5、图5-6)。

图5-5 太原盆地浅层渗透系数与给水度分布图

图5-6 太原盆地地下水模型第二层渗透系数分区

(二)源汇项

1.降雨入渗

采用多年月平均值代入模型进行识别。各县市月平均降雨量如图5-7所示。太原盆地浅层不同岩性条件下,其降雨入渗系数的确定参考表第四章有关内容。

2.地表水体(河流、湖泊、水库等)渗漏补给量

太原盆地周围河流及汾河干支流上已建立大、中、小型水库10余座,总库容达8.69×108 m3。对地表水的控制率已达70%左右,人们对地表水的控制和利用,导致地表水对地下水补给量不断减少。太原盆地汾河径流量变化见图5-8 。

图5-7 太原盆地多年平均降雨量

图5-8 太原盆地汾河径流量变化图

3.渠系渗漏及农田灌溉入渗补给量

太原盆地灌溉的主要时间为3~4月份,7~8月份,10~11月份,因而每年灌溉入渗补给地下水的时间分为这3个阶段,灌溉回渗补给地下水系数(β)、地下水灌溉入渗补给总量参考第五章相关内容,表5-2反映这3个时间段内的地下水灌溉入渗补给量。

表5-2 太原盆地地下水灌溉入渗补给量

4.蒸发排泄

潜水蒸发主要根据太原盆地浅层孔隙水埋深分区图,当包气带岩性为亚砂土、亚粘土互层时,蒸发极限深度取3.5m;包气带岩性为亚砂土时,取4m;包气带岩性为粉细砂、亚砂土互层时,蒸发极限深度取4.5m。据太原盆地孔隙水区不同岩性,不同地下水位埋深条件下的蒸发强度,确定太原盆地各县逐月蒸发量(表5-3)。

表5-3 太原盆地各县各月蒸发量资料(mm)

5.人工开采量

把多年统计的开采量做统计变化预测,估算未来的开采量,然后把这些人工开采分为面源(分散小量开采)、点源(集中量开采)分布到相应的区域。见表5-4。

表5-4 太原盆地地下水开采量用途分类统计结果

图5-9 2000年太原盆地各县镇地下水开采总量(104 m3)分布图

(三)模型识别与检验

利用掌握的部分1990~1998年的连续水位观测资料和2003年8月份和12月份分别在研究区做过的两次水位统测,对模型做识别校正。为此选用1990年1月份全区的观测水位作为识别时的初始流场,已1990年到1998年的连续观测数据做拟合。以2003年8月份和12月份的实测水位作为对比流场。

通过调参拟合后,模型的动态水位与观测水位变化有以下特点(图5-10):①模型运行初期,观测值与计算值差别较大,特别是1990年到1992年间。②随着模拟时间的推移,观测值与计算值逐渐趋于一致。③观测值比计算值变化幅度大———这是由于计算值反应的是一个模拟单元的平均水头变化。分析表明,拟合效果基本满足模拟要求。

将计算的2003年12月份潜水层等水位线图与2003年12月份潜水层实测等水位线进行对比(图5-11),不难发现,浅层水拟合效果还是比较好的。浅层含水层水位在模拟时段内变幅相对深层水要小得多,大部分观测孔在1m以内,少数1~3m,极少数观测孔达5m以上。这说明对于整个研究区而言,潜水含水层处于动态平衡状态。就潜水和承压水水位变幅进行比较,不难发现盆地北部和东西部受地势影响明显,水力梯度较大,上下含水层水位变化较一致;而盆地南部的冲积平原区浅层潜水与中深层承压水水位变幅不太一致,说明该区二者之间的水力联系相对较弱。

图5-10 太原盆地观测孔TI572和Tq20观测孔动态拟合曲线

利用识别后的模型,计算了2004年的水均衡,其水均衡结果见表5-5。计算结果表明,总体上讲,太原盆地已属于过量开采地下水。如果目前的开采状况继续下去,必将引起更严重的地质环境问题。

为了对比分析模型可靠性,特别对研究程度高的太原市地区水均衡进行分析对比。在模拟中太原市盆地是作为太原盆地的一部分来研究的。

通过对2003年8月份到2006年12月份的模型推演,计算出了太原市盆地的各种汇源项的情况。

图5-11 太原盆地2003年12月浅层模拟与实测等值线

表5-5 2004年太原盆地水资源补给量

图5-12 太原盆地2003年12月16日部分观测孔计算值与观测值的比较

二、大同盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及定解条件

大同盆地地下水流动属三维不稳定流。模拟区域在垂向上共分为8层。平面网格间距x方向为1 000m,y方向间距为1 200m。整个模拟区约被分为26 000多个单元,模拟区域剖分图如图5-13,时间步长设为30d。模型应用1986年6月份的统测水位作为初始条件,边界条件和渗透系数及厚度确定依据第五章有关内容,图5-14给出了边界流量分布。

大同盆地浅层水文渗透系数参数分区及参数值分布如图5-15所示,各类岩性的渗透系数初始值如表5-6所示。

图5-13 大同盆地网格剖分图

图5-14 大同盆地边界位置及流量

图5-15 大同盆地第一层渗透系数分布图

表5-6 大同盆地各类含水层岩性的渗透系数值

(二)源汇参数

大同盆地地下水系统补给源主要包括大气降水入渗、地表水体补给、灌溉入渗等。根据大同盆地4个雨量站资料,各雨量站多年月平均降雨量(如图5-16所示)。多年平均降水量370~440mm,6~9月份降雨量最多,占全年降水量的60%。根据本区浅层长期观测孔观测资料计算,结合以往本地区工作成果,降水入渗系数选定值见表5-7。

图5-16 大同盆地各相关雨量站观测的多年月平均降雨量表

表5-7 大同盆地降水入渗系数计算成果表

大同盆地地表水体(河流、湖泊、水库等)主要包括桑干河、浑河、大峪河、黄水河、恢河、十里河等。山西省第二大水库———册田水库位于大同县东北的桑干河上。册田水库总库容5.8×108 m3,是大同地区唯一的大型水库。它控制着桑干河中上游1.67×104 km2的来水。据1980年至1995年15a的实测,来水量为25.4×108 m3,年均1.69×108 m3

大同盆地渠系渗漏及农田灌溉入渗补给量计算是根据大同盆地实际情况,给定平均亩次净用水量除以各灌区的平均亩次毛用水量,作为渠系有效利用系数。

地下水蒸发极限深度(L)、蒸发强度(ε)的计算是前面有关数据确定。

大同盆地人工开采量是根据2004年的统计结果确定,由于统计资料只知道县市的总开采量,在模型中根据“深井集中采,小井面采”的原则,结合各地经济发展状况,应用数理统计的方法,计算开采量分布。

(三)模型识别与检验

长观孔拟合结果(图5-17)显示:总体上观测曲线比模拟曲线波动大,但基本趋势保持一直,计算数据与观测数据的偏差基本保持在0.5m以内。

图5-17 大同盆地观测孔Sh6和Sh7动态观测孔拟合曲线

通过模拟流场与计算流场的比较可以看出:2004年10月份的浅层模拟流场与观测流场(图5-18)比较接近,基本上客观反映了真实流场的状况。2004年10月份深层水位在黄土梁地区的计算值与观测值有较大的区别,其他区域拟合比较好,模拟流场基本上反映了实际的流场变化。

表5-8为利用数值模型计算的水均衡结果和盆地区域水均衡结果,对比二者可以看出,总量基本持平,最大的差别是边界补给量与降雨补给量的差别。

表5-8 大同盆地水均衡对比分析(108 m3/a)

三、忻州盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及初始条件和边界条件

忻州盆地地下水流动属三维不稳定流。模拟区域在垂向上共分为12层,总厚度240m,x方向间距为1 000m,y方向间距为1 000m。整个模拟区约被分为33 000多个单元,模拟区域剖分图见5-19,时间步长设为30d。初始条件由2004年5月份的统测水位确定,边界条件渗透系数及厚度确定依据第五章相关内容确定,图5-20给出了边界流量分布。

图5-18 大同盆地2004年10月浅层统测等水位线与计算等水位线比较

忻州盆地浅层水文渗透系数参数分区及参数值分布确定方法是以盆地结构模型获得的岩性分布为基础,忻州盆地各类岩性的渗透系数初始值如表5-9所示。

表5-9 忻州盆地同岩性渗透系数取值表

(二)源汇项

1.大气降水入渗补给

多年平均(1980~2000)年降雨量,分5个县来考虑,取值为414.65mm。通过对忻州盆地不同县市或者不同观测站的多年降雨资料分析,并得到多年月平均降水量比值。图5-21为忻州盆地各县降雨量多年平均值,图5-22为各区域降雨入渗系数分区。

2.渠系和农田灌溉入渗补给量

①农田灌溉入渗补给。由于灌溉强度也是按照县市进行分区,灌溉入渗与降水入渗系数基本相同,故农田灌溉入渗补给系数采用降水入渗系数分区;按照5个县市灌溉水量情况,分别计算各区农田灌溉入渗补给量(表5-10)。

②渠系渗漏。根据渠系分布,按照渠系渗漏系数7%~15%与渠系过水量的乘积,计算求取主干渠系的渗漏补给量。在模拟计算中,将渗漏量平均分配到对应各县市地形相对平整区域(表5-11)。

图5-19 忻州盆地模拟范围三维网格剖分图

图5-20 忻州盆地边界侧向补给量(m3·d-1

图5-21 忻州盆地各县降雨量近5年平均值图

图5-22 忻州盆地降雨入渗系数分区图

表5-10 忻州盆地五县农田灌溉入渗量

3.蒸发排泄

根据气象资料,利用不同县市观测站的多年(划分到月份)蒸发强度观测结果,结合盆地表层(模拟第1层)岩性分区图、潜水埋深图,叠加得到蒸发强度分区图(图5-23、图5-24)。图中标有数字区域为地下水埋深较浅且考虑蒸发的区,由于各区岩性差别不大,不同区域的蒸发强度取决于气候条件。

4.人工开采

1)农业开采。处理方式,浅层面源取水。按不同县市或乡镇区,不同季节取水量平摊到整个区,得到每个区的不同时段的开采量,表5-12为按忻州盆地各县市分区的农村用水总量表。

图5-23 忻州盆地各县蒸发量多年平均值

表5-11 忻州市万亩以上自流灌区渠系渗漏补给量

表5-12 忻州盆地农业及工业用水量

2)工业及城市生活用水。城市生活用水与工业用水统一以集中井群方式考虑。井孔位置根据忻州盆地地下水开采量调查统计表获得,在城(镇)开采量相对集中,模拟采用城区范围多井分摊取水方式,盆地地下水开采利用总量为25 166.8×104m3/a。

图5-24 忻州盆地模拟区蒸发强度分区

(三)模型检验

由于缺乏长期观测孔的动态资料,平面流场拟合是本次模型的校正的主要手段。盆地模拟范围较大,剖分网格为1km2,基于空间尺度(精度),平面流场拟合过程,主要是对模型参数宏观的、相对的调整识别,达到模型计算结果与长期观测结果的一致。

取2004年10月份平面流场计算结果与实测结果对比、调整直至结果达到整体相近为止。图5-25为模型计算得到的2004年10月份50m深度地下水位等值线图,与实测的结果对比,可见,两者相近,吻合。

图5-25 忻州盆地模拟计算(左图)与实测(右图)2004年10月份50m深度地下水位等值线(m)图

由水均衡分析计算和模拟计算的结果(表5-13)来看,忻州盆地多年平均排泄量大于综合补给量;模型计算出盆地整体水位变化趋势呈现稳中有降的趋势,与盆地地下水长观孔的水位动态呈下降变化的实际相符合。因此,所建的盆地模拟模型可以作为盆地地下水开发利用、规划管理与预测分析的基础。

表5-13 忻州盆地多年平均地下水补给与排泄均衡计算结果(104 m3/a)

四、临汾盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及初始条件

采用等间距有限差分方法对模拟区域进行离散化,X方向网格间距为1 503m,Y方向网格间距为1 257m,垂向上分为10层,将整个研究区剖分为29 140个单元。模拟区域剖分平面图及立体图如图5-26,间步长为30d。本次所采用的初始水位是2004年1月份全区地下水位统测的数据。边界侧向补给量是多年平均的结果(图5-27)。渗透系数及给水度分区见图5-28、表5-14。

图5-26 临汾盆地网格剖分图

图5-27 临汾盆地侧向补给量分布

表5-14 临汾盆地优选后参数值表

图5-28 临汾盆地第一层渗透系数及给水度分区图见表5-14

(二)源汇项

1.降雨入渗

根据临汾盆地的地形地貌和地层岩性,将降雨入渗系数划分为16个区,如图5-29。降雨入渗补给量受降雨特征、包气带岩性及结构、地下水位埋深等因素的控制,各县市1969~2003年月平均降雨量如图5-30所示。由此可见,多年平均降水量为420~520mm,6~9月份降雨量最多,占全年降水量的60%,上述降雨特征说明该临汾盆地地下水的主要补给期为每年的6~9月份。表5-15临汾盆地主要市区降雨入渗系数取值。

表5-15 临汾盆地主要市区降雨入渗系数取值

2.地表水体(河流、水库等)渗漏补给量

临汾盆地内水系发育,地表水体利用程度较高。汾河是过境的主要河流,在境内汇集了东西两侧数条支流,较大的支流有洪安涧河、曲亭河、浍河等。区内中小型水库数10余座。

图5-29 临汾盆地降雨入渗参数分区

图5-30 临汾盆地各县市1969~2003年月平均降雨量

(1)汾河入渗模数

汾河为该区最大河流,汾河发源于宁武县,流经太原盆地后,自北向南贯穿于临汾盆地中,至河津县汇入黄河。河水位一般高于潜水位,以侧向入渗形式补给地下水,表5-16给出了本区4个监测站的径流量。

(2)洪安涧河渗漏量

盆地边山洪积扇区的地下水位埋藏较深,洪积扇上发育的河流相沉积岩性颗粒粗大,河水位一般高于地下水位,为河道渗漏段。除洪安涧河外,其他支流上都有控制性水利工程。多年来蓄水不足,个别水库每年在汛期有少量弃水,对地下水补给微弱可忽略不计,因此本次只计算洪安涧河的渗漏量。应用洪安涧河东庄水文站实测来水量计算出多年平均渗漏量为889×104 m3/a。

表5-16 临汾盆地汾河径流统计表(108 m3

(3)水库渗漏

在计算区内有几个大型水库,其渗漏量也相当可观(表5-17),为简化计算,将某一水库的渗漏量化为单位时间、单位面积上的面状补给量。

表5-17 1971~2000年临汾盆地水库渗漏量统计表(104 m3/a)

3.渠系渗漏及农田灌溉回渗补给

临汾盆地目前主要有10大灌区,每个灌区里渠系密布,主要有汾西灌渠(包括七一渠和通利渠)、五一灌渠、霍泉灌渠、南垣灌渠、涝河灌渠、汇河灌渠、小河口灌渠和浍河灌渠。这些渠系主要引汾河及其支流水系和霍泉岩溶水进行农田灌溉。灌溉入渗补给地下水计算结果见表5-18。

表5-18 临汾盆地灌溉入渗补给地下水计算结果

4.地下水蒸发排泄

根据蒸发区地下水位的不同,分为2个区,即水位埋深小于3m的地区和水位埋深3~5m的地区。水位埋深小于3m的区域分布在汾阳岭以北的尧都区西部至襄陵镇一带汾河低阶地区。水位埋深在3~5m的区域,分布在汾阳岭以北的襄汾县—尧都区—洪洞县一带汾河低阶地区和汾阳岭以南的侯马、高显以西至新绛县汾河阶地区。蒸发强度的选取参考临汾盆地地下水资源评价报告中的试验数据及相关报告数据。

分区蒸发强度的选取和蒸发量的计算结果见表5-19,汾阳岭以北浅层水蒸发量为每年3 087.32×104 m3,汾阳岭以南浅层水蒸发量为每年564.79×104 m3,临汾地区浅层水的蒸发量为每年3 652.11×104 m3。在有蒸发的区域将蒸发量按不同时段化为单位时间,单位面积上的排泄量。

表5-19 临汾盆地地下水蒸发量计算结果统计表

5.地下水开采量

1)农业开采。处理方式,浅层面源取水。按不同县市或乡镇区,不同季节取水量平摊到整个区,得到每个区的不同时段的开采量,表5-20为按忻州盆地各县市分区的地下水开采量统计汇总表。

2)工业及城市生活用水。城市生活用水与工业用水统一以集中井群方式考虑。井孔位置根据忻州盆地地下水开采量调查统计表获得,在城(镇)开采量相对集中,模拟采用城区范围多井分摊取水方式,盆地地下水开采利用总量为25 166.8×104 m3/a。

表5-20 临汾盆地(1995~2004)地下水开采量统计汇总表(104 m3·a-1

(三)模型检验

临汾盆地2004年1月份至2004年12月份进行了系统的地下水动态观测工作,本区观测孔可分为浅层观测孔和中深层观测孔(多为混合观测孔)。因长观孔分布不均,本次只选取部分浅层长观孔进行拟合(因为中深层长观孔皆为混合井抽水),最终得到的典型观测孔模拟水位与实测水位见曲线图(图5-31)。

误差统计表明,在当前资料情况下,总体来说,拟合效果还是较好的;除个别观测孔外,大多数观测孔的模拟水头动态与实测水头基本一致。个别观测孔波动相位有所偏差,出现这种现象的原因主要是因本区地下水动态主要受地表水入渗补给和蒸发排泄影响。由于种种原因,模型需要的基础数据资料不完备,而导致个别观测孔的拟合不理想。

图5-31 临汾盆地Fa18实测与模拟水头曲线

图5-32为2004年实测与模拟计算浅层地下水等水位线图。由此可见模拟等水头线与实测等水头线吻合较好,只在研究区西南部边界,模拟与实测等水线有偏差。这是因为观测孔少,插值难以精确反应地下水流场。

图5-32 临汾盆地2004年实测与模拟计算浅层地下水等水位线图

考虑到地下水动态的周期性,选用2004年1月份至2004年12月份一个水文年做水均衡计算。具体情况见表5-21。

表5-21 临汾2004年1月份至2004年12月份水均衡计算结果(108 m3/a)

五、运城盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及初始条件

模型垂向上分为6层,底部埋深在250m左右。平面网格边长为1.0km×1.4km,模拟区平面上分为2 600个网格。因此,整个模拟区约被分为26 000多个单元,模拟区域剖分图如图5-33。时间步长为30d。

模型边界由盆地与山区接触线确定,边界类型为二类边界,采用流量边界条件。边界补给量见图5-34,渗透系数与给水度分区见图5-35。

图5-33 运城盆地模拟区域剖分图

图5-34 运城盆地边界补给量

图5-35 运城盆地地下水模型第一层渗透系数与给水度分区

(二)源汇项

1.降雨入渗

模拟区内收集到的资料多为2000年之前的,与模型识别阶段不符,这里采用多年月平均值代入模型进行识别。降水入渗补给量计算见表5-22,运城盆地各县市多年月平均降水量分布见图5-36。

2.地表水体(河流、湖泊、水库等)渗漏补给量

地表水的渗漏补给可分为渠系渗漏补给及河流渗漏补给。

(1)渠系渗漏补给

本次评价主要参考运城市水利局相关试验成果,见表5-23。

(2)河流、湖泊、水库等渗漏补给

区内发育的较大河流有涑水河、青龙河,均属黄河水系,鸣条岗及其倾没地带为其分水岭。岗北为涑水河,为本区最大河流,发源于绛县陈村峪,全长196km,流域面积5 935km2。流经绛县、闻喜、夏县、运城、临猗、永济,于永济薛家崖村注入黄河。青龙河发源于闻喜唐王山,全长约81.6km,流经闻喜、夏县、运城注入盐湖。

表5-22 运城盆地松散岩类孔隙水降水入渗补给量计算表

图5-36 运城盆地各县市多年月平均降水量

表5-23 运城盆地万亩以上灌区η、r、m值统计表

盆地自北向南西有汤里滩、鸭子池、盐湖、北门滩、硝池、伍姓湖。其中盐湖面积约106km2,对地下水补给量最大。运城盆地河道渗漏补给系数是河道渗漏补给地下水量与河道来水量的比值。其值大小与河床下垫面岩性、流量、地下水位埋深及渗漏段长度有关。

3.农田灌溉入渗补给量

灌溉回归补给系数β值与岩性、植被、地下水埋深及灌溉定额有关,一般通过灌溉入渗试验求得,本次评价主要参照运城市水利部门资料综合确定,详见表5-24 。

表5-24 运城盆地灌溉回渗系数β取值表

图5-37 运城盆地各县多年月平均蒸发量

4.蒸发排泄

运城盆地气象统计的蒸发量资料1980~2004年月平均蒸发量见图5-37。由于运城盆地包气带岩性主要为亚砂土、亚粘土,因而取蒸发极限深度为5m。根据运城盆地浅层孔隙水埋深分区图,运城盆地浅层水位埋深小于4m的区域主要分布于永济市、盐湖区的部分区域,运城盆地孔隙水区不同岩性的蒸发强度值见表5-25。

表5-25 运城盆地潜水蒸发系数C取值表

5.人工开采量

开采量资料是以县市为单位提供的。本次评价主要以2003~2004年度地下水实际开采量的统计资料为准,各县市实际开采量见表5-26、表5-27。对开采量处理方式是:在时间上,按供水季节分配,对于浅层水,其开采量主要为农用,主要开采时间是3~5月份和9~10月份;对于中深层含水层,则按全年平均开采处理;在空间上,对于浅层水,作为面状汇,对于深层水,主要为居民生活和工业集中取水。

表5-26 2003~2004年度运城盆地孔隙水开采量统计表

表5-27 运城盆地孔隙地下水开采资源计算

(三)模型检验

总体上2005年丰水期浅层观测等值线与模拟计算等值线基本吻合。在盐湖区340m等值线的计算结果与模拟结果有点出入,主要是由于该区域盐湖储水与非蓄水期水位差别比较大,导致初始水头难以准确的界定的结果。

模拟中深层280m水位等值线与观测结果有出入,主要原因是该区域上下含水层水头差别大,并且含水层岩性复杂,一些参数难以准确确定。但总体上,模拟结果与观测结果拟合较好。

模型基本上反应了真实流场的状况,能够应用于指导生产实践。

根据所建模型计算出运城盆地多年平均水均衡计算结果见表5-28。

图5-38 运城盆地2005年10月份浅层模拟等值线(m)

图5-39 运城盆地2005年10月份观测水位等值线(m)

表5-28 运城盆地水均衡计算(单位:104 m3·a-1

六、长治盆地地下水数值模型

(一)网格剖分及边界初始条件

在垂直方向上模拟区划共分为7层。各层面积不同,其中第7层有效模拟区域面积只有151.6km2。平面上将整个研究区等间距剖分为3 782个单元,X方向剖分网格间距为620m,Y方向剖分网格间距为780m,每个单元面积为0.486km2,总单元格11 655个(图5-40)。侧向补给量见图5-41。

应用2005年5月份的统测水位作为模拟的初始水头,以此为基础,采用初始水头-参数迭代方法进行调整,最终确定初始水头值(图5-42)。

参数分区及数值确定。渗透系数,给水度,储水系数的确定主要利用钻孔、剖面资料采用有效等厚法处理。长治盆地共有44个有效钻孔,纵横剖面4个。对于从钻孔及剖面获得的岩性数据,在每一层上采用等效厚度法处理:水文地质参数及其分区主要依据该地区的沉积环境,地貌单元,以及已收集的钻孔岩性、水文地质剖面,根据等效厚度方法进行确定。由于长治盆地第四系沉积物主要以湖相沉积为主,岩性主要为亚砂土、亚粘土、粘土,偶夹砂砾石,北部、南部、西部以黄土丘陵为主,近河地段含水性强,远河地段含水性较弱。通过流场拟合,并根据已有的抽水试验资料作为参数调整的约束条件,得到的识别后的水文地质参数见图5-43和表5-29。

图5-40 长治盆地第一层网格剖分平面图

图5-41 长治盆地侧向补给量

图5-42 长治盆地初始流场

(二)源汇项

1.降雨入渗

根据长子、长治和屯留等3个气象站的降雨量,图5-44给出了3个气象站月降雨量分布柱状图,可见主要降雨量集中分布在6~8月份,图5-45是降雨入渗系数分布图。

2.地表水渗漏补给

地表水的渗漏补给可分为河流渗漏补给及水库渗漏补给。

表5-29 长治盆地给水度值

(1)河流渗漏补给

长治盆地河水的入渗补给主要发生于盆地内春秋两季集中灌溉时段内,期间由于集中抽取地下水至使地下水水位下降幅度较大,结果造成一部分河段之河水补给地下水。根据近年河川径流资料和以往研究成果,计算出不同地段河流渗漏补给量见表5-30 。

图5-43 长治盆地第一层渗透系数与给水度分区图

图5-44 长治盆地各县市1995~2004年月平均降雨量

表5-30 长治盆地河流渗漏补给量计算表

(2)水库渗漏补给

长治盆地内共有大中型水库4座,既屯绛、申村、鲍家河和漳泽水库。其中屯绛、申村、鲍家河水库位于盆地边山前,没有具体渗漏量数据,只有漳泽水库位于盆地内,据212地质队提供的山西省长治市城市供水祥勘中间报告,漳泽水库1979~1985年平均渗漏量为717.4×104 m3。由上可知,河流渗漏量仅占水库渗漏量的24%,因而本次模拟仅考虑漳泽水库渗漏对地下水的补给。

图5-45 降雨入渗系数分区

3.农田灌溉入渗补给量

见第五章相关内容。

4.蒸发排泄

统计了长子、屯留和长治3个气象站多年月蒸发量(图5-46),4~5月份月蒸发量都在100mm以上,其中5~8月份的月蒸发量200mm多,表5-31给出了长治盆地不同地下水位埋深条件下蒸发强度分布值。

表5-31 长治盆地蒸发强度表

5.人工开采

2004年长治盆地开采第四系孔隙水量(见表5-32)。孔隙水主要用于农田灌溉和生活用水,工业用水主要取自岩溶水,只在屯留席店水源地取水主要为孔隙水(见表5-33)。根据以上开采量资料,本次模拟中农业及农村生活用水均采用面源取水,屯留水源地用水采用点状开采。

图5-46 长治盆地1995~2004年月平均蒸发量

表5-32 长治盆地孔隙水开采量统计表(不包括水源地)

表5-33 长治盆地水源地开采量统计表

(三)模型检验

将2005年10月份水位等值线图与模型计算

所得的该时段水位等水位线图进行比较,通过调整参数,使计算流场与实测流场能得到较好的拟合。时间步长为10d,在时间间隔上共分为18个时段。

图5-47是实测(2005年10月份)与拟合计算浅层地下水位等值线对比图。通过比较可以看出:模拟流场基本上反映了真实的流场变化,模型的流场拟合符合与实际工程需要。但在屯留和襄垣黄土丘陵地带的计算水位值与统测值有一定的区别,分析主要原是在这一地区的观测资料和水文地质资料都相对较少,不利于模型的拟合。

根据所建模型,长治盆地多年平均水均衡计算结果见表5-34。

图5-47 长治盆地浅层2005年10月份流场拟合

表5-34 长治盆地多年平均水均衡计算(单位:m3·s-1

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