水资源论证培训课程04实例傍河地下水水源地

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二、地质及水文地质条件—地下水补给、 径流、排泄
研究区的径流和排泄的方式包括：
1、自五龙口到沙沟的7800 m的地段，该地段内地下水往沁河下游 方向（大体向东方向）径流运移。
2、沁河冲积扇地下水往东径流运移至沙沟以下河段，由于河床标 高降低，坡降加大，故出现了一部分地下水溢出排泄到河水之 中。沙沟～龙泉河段14400 m，地下水排出量为0.89 m3 / s。 此段是地下水的径流排泄地段。
开始
三
、
确定剖分的网格数
地
定义含水层类型、边界条件
下
水
输入原始数据（包括初始流场、顶板标高、底板标高等）
数
输入参数k、μ值以及边界值
值
用迭代法计算水位
模
拟
水位差是否符合精度要求？
No
—
模
Yes 保存最后结果
Visual MODFLOW
型 建
读取计算结果，显示流场图 水流模拟流程图
立
结束
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、
实际观测地下水水位结果之间的平均误差为0.868m
地
，均方根为1.09m，标准化均方根为7.14％；第二年
下 末，平均误差为0.657m，均方根为0.812m，标准化
水 均方根为5.68％；第三年末，以上三参数分别为
数 0.518m，0.629m，4.43%。
值
模
拟
—
模
型
建
第一年
立
第二年
第三年
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一、研究区概况－地形地貌
区域地形总的趋势为北高南低， 西高东低，北部为太行山山区，南部 为沁河及蟒河冲洪积扇区，根据成因 及形态，模拟区地貌分为四个区。
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一、研究区概况－沁河
地貌分为四个区：
1、中高山区(Ⅰ区) 2、洪积平原区(Ⅱ区) 3、冲积平原区(Ⅲ区) 4、河谷区（Ⅳ区）
二、地质及水文地质条件—地下水化学特征
计算区内地下水共分成六个水化学类型区：
1、重碳酸型水区(I区) 2、重碳酸—硫酸型水区(Ⅱ区) 3、硫酸-重碳酸型水区(Ⅲ区) 4、硫酸一氯化物型水区(Ⅳ区) 5、 重碳酸一氯化物型水区(V区) 6、重碳酸—硫酸—氯化物型水区(Ⅳ区)
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四、不同方案下的地下水水位预测－方案一
方案一的开采区漏斗中心的降深平均达到14m， 开采区的中心点G2的最大降深为21.56m，出现 在1997年的2月份
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二、地质及水文地质条件—地层分布
沁北电厂水源地区内主要出露的地层为第四系地 层，广泛分布于太行山前洪积扇及沁河、蟒河冲洪积 平原上 ，地表出露有Q4，Q3，钻孔内可见Q2及Q1 。
A-A’
B-B’
C-C’
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二、地质及水文地质条件—地层分布
二、地质及水文地质条件—地下水动态特征
3、水文型(Ⅳ区)
该区分布于沁河两岸的阶地及漫滩上，地下水埋 深较浅，2～5m。地下水与沁河河水关系密切，沁 河涨水，地下水位升高；沁河落水，地下水位降低 ，其地下 水位总趋 势比河水 位低，说 明河水补 给地下水
沁河水位与观测井水位示意图
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二、地质及水文地质条件—地下水赋存条件 和分布特征
沁河新老冲积扇分布图
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二、地质及水文地质条件—地下水赋存条件 和分布特征
按照地形地貌，地层岩性，富水程度及地下水
化学特性，将本区划分为三个不同的含水层富水性
分区 ：
（3） 中更新流(Q2) 主要为洪积相，其次为坡积、残积相，岩性为棕红色，
棕黄色亚粘土及粘土，含钙质结核，局部夹砂砾石层透镜体 ，地表仅在山麓零星出露，钻孔内分布于标高9～28m，厚约 28～85m。
（4）) 下更新统(Q1) 地表未出露，仅在宋寨南“地6”孔中遇到该层。主要
为棕红色粘土，含钙质结核和卵砾石，多呈硬塑状，部分 固结为坚硬土，分布标高在-28m以下，厚度大于140m。
2、降水—灌溉型(IIIA+B区)
该区分布于沁河左右两岸冲积扇上，水位埋深 较浅，一般在3～10m，区内有广惠渠及广利渠两 个灌渠，机井广泛分布，其地下水除受降雨入渗补 给外，且与农灌季节关系密切，灌溉期水位普遍升 高，非灌溉期水位普遍降低，但年变幅较小。
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水资源论证培训课程04 实例傍河地下水水源地
2020/11/22
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目录
一、研究区概况 二、地质及水文地质条件 三、地下水水流数值模拟 四、不同方案下的地下水水位预测 五、结论与建议
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一、研究区概况－气象
北温带大陆季风气候，四季分明，雨量充沛。多年平 均降水量644.2mm (五龙口站1956～2000年资料)
3、自龙泉起沁河冲洪积层地下水主要以向河流排泄为主，其余 部分地下水继续往东、往南的下游方向流动。
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二、地质及水文地质条件—地下水补给、 径流、排泄
研究区地下水等水位线及流向示意图
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二、地质及水文地质条件—地下水动态特征
方案一是沁河无水库调节和开采量为0.97m3/s（二月份 为1.6 m3/s）
方案二是指沁河在张峰水库调节的情况下和开采量为0.97 m3/s （二月份为1.6 m3/s ）
方案三是指沁河由张峰水库和河口村水库进行调节，开采 量为0.97 m3/s （二月份为1.6 m3/s ）
方案四为是沁河无水库调节和开采量为1.6 m3/s
（一）极强富水区(I区) 极强富水区
强富水区
（二）强富水区(Ⅱ区)
（三）中等富水区(Ⅲ区)
中等富水区
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二、地质及水文地质条件—地下水补给、 径流、排泄
地下水的主要补给来源包括 ：
1、沁河冲积扇的五龙口以上河谷潜水的径流补给； 2、沁河段的渗漏补给，经计算有0.86 m3 / s的流量； 3、农田灌溉的渠道和田面的回归入渗补给； 4、大气降水的入渗补给。
沁河（五龙口站） 流量变化曲线
沁河（五龙口站） 水位变化曲线
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一、研究区概况－沁河
测 流 断 面 区间距离 与地下水关系 区间差（m3/s）
沁1（省庄）～沁6（沙沟） 7.80 km
补给地下水
0.35
沁6（沙沟）～沁7（龙泉南） 14.40km
排泄地下水
2.09
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一、研究区概况－气象
模拟期的1987年至1989年平均降水量和蒸发 量分别为579.8 mm和714.5mm。
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一、研究区概况－水文
区内主要河流有沁河、白涧河、安全河和石河
白涧河
石河
安全河
沁河
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洪积扇区 冲积平原区
冲积平原区 河谷区
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一、研究区概况－地下水开采现状
工业用水量：826.148万m3/a， 人畜用水量：358.610万m3/a， 井灌净用水量: 2705.805万m3/a，
合 计 : 3890.563万m3/a (1.234 m3/s) 地下水开采主要用于季节性农田灌溉，全区井灌 面积90950亩 。
一、研究区概况－沁河
沁河发源于山西省沁源县太岳山脉霍山 南麓二郎神沟，自北向南流经沁源，安译、 沁水、阳城、晋城等县、市，于晋城栓驴泉 进入河南境内，于济源市五龙口出太行山进 入平原区，经沁阳、武陟、于武陟(zhi)县南 贾村注入黄河。
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一、研究区概况－沁河
数
值
模
拟
—
模
型
建 立
含水层参数分区图
图例
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三
、
开
地
采
下
井
水
分 布
数
图
值
模
拟
—
模拟区内已有的开采井主要用于农田灌溉，根据
模 型
实际开采量将各乡分布的开采井概化成大井。
建
立
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三
第一年末，各个地下水水位观测孔的模型模拟与
水源地地下水动态的特征包括： 1、降水入渗型(IIA+B区)
该区分布于山前洪积扇裙，水位埋深较大，一般在20～ 70m，地下水补给主要靠降水入渗补给，地下水位随降雨量 增加而上升，但上升的时间往往滞后10～15天。
降水量与观测井CH6水位变化过程曲线
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二、地质及水文地质条件—地下水动态特征
地下水三个开采方案
地下水三种开采方案是指沁北电厂取水量分别为 全年0.97m3/s （二月份为1.6 m3/s）与全年1.6m3/s 和全年0.97m3/s三种开采方案 。
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四、不同方案下的地下水水位预测－方案的确定
由来水方案和开采方案的组合得到九个预测方案：
为0.97 m3/s
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四、不同方案下的地下水水位预测
MODFLOW对每个方案都进行了预测计算， 模拟期从1990年7月到2000年6月，画出降深最大 点G2的降深最大出现时的全区地下水降深等值线 图。G2的具体位置见下图。
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三 、
观 测
地
井
下
分
水
布
数
示 意
值
图
模
拟
—
在整个计算区内较为均匀地选择了17眼观
模 型
测孔，以期达到控制孔隙水流场的目的。
建
立
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三
、
考虑计算区含水层的岩性特征、大量的抽
地 水试验资料等实际情况，将计算区分为15个参
下 数区，并根据所掌握的抽水试验资料及经验值 水 来给定参数的初值。
（2）上更新统(Q3) 广泛分布于山前洪积扇和沁河冲积扇上，在洪积扇上以漂
砾石、卵砾石为主，粒径100～300mm，成份以石灰岩为主，磨 圆度较差，间混粘性土，卵石砾石在深部变薄，与亚粘土透镜 体成互层状态，厚度变化较大，一般在50～150m左右。
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二、地质及水文地质条件—地层分布
三
、
下图分别为三个观测孔计算水位与观测水位
地 下
对比的变化过程曲线，结果显示模拟的结果较
水 好，说明所建立的模型正确。
数
值
模
拟
—
模 型 观测孔II-5 建 立
观测孔CH7
观测孔CH6
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四、不同方案下的地下水水位预测－方案的确定
沁河来水方案
河三个来水方案指沁河干流无骨干调节工程、有张 峰水库、有张峰与河口村水库调节三种情况下的沁河 月、年来水过程（五龙口断面下泄流量过程）。
（1） 全新统(Q4) 沿沁河两岸从上游到下游，厚度逐渐变薄，粒径逐渐变小
，粘性土含量逐渐增多。五龙口以上，卵石层厚约50m，间夹薄 层砂类土透镜体．五龙口以下卵石层厚度约20～50m，粘性土透 镜体轴向加长，逐渐相连，留村以下，表层有约10m厚的中细砂 层，下覆20m厚的卵砾石层，富含地下水，为主要取水层。
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二、地质及水文地质条件—地下水赋存条件 和分布特征
区内松散含水层的分布可划为四种 ： 1. 沁河河谷冲积层含水层(Q4a1) 2. 沁河冲积扇含水层(Q4a1) 3. 沁河古河道冲洪积层含水层(Q2～3al+pl) 4. 山前洪积扇裙含水层(Q2~4pl+dl)
三
模
、
拟
地
区
下
网
水 数
格 剖 分
值
图
模
拟 根据模拟区已收集到的资料及地层的垂向分布特征，将研究
—
模 区含水层系统概化为一层，共剖分成146行和184列，每个单
型 元格长为198米，宽为144米，为了准确地模拟未来水源地、
建 沁河两岸的地下水流场变化，在上述地区将剖分网格加密。
立
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四、不同方案下的地下水水位预测－方案的确定
由来水方案和开采方案的组合得到九个预测方案：
方案五是沁河在张峰水库调节的情况下和开采量为1.6 m3/s 方案六是指沁河由张峰水库和河口村水库进行调节，开采量
为1.6 m3/s 方案七为是沁河无水库调节和开采量全年为0.97 m3/s 方案八是沁河在张峰水库调节的情况下和开采量为0.97 m3/s 方案九是指沁河由张峰水库和河口村水库进行调节，开采量