地下水模型在地下水環(huán)評(píng)中的應(yīng)用探討

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（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)廣東韶關(guān)512023）

地下水模型在地下水環(huán)評(píng)中的應(yīng)用探討

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（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)廣東韶關(guān)512023）

本文主要從地下水模型出發(fā)，在對(duì)其進(jìn)行簡要介紹的基礎(chǔ)上，探討其在地下水環(huán)評(píng)中的應(yīng)用，以此來為日后環(huán)評(píng)工作質(zhì)量的提升提供參考。

地下水模型地下水環(huán)評(píng)應(yīng)用

1　適用于地下水環(huán)評(píng)中的數(shù)學(xué)模型

就目前地下水環(huán)評(píng)工作的開展現(xiàn)狀來看，對(duì)于相關(guān)的數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用可以說是非常成熟了，例如GMS、FE-FLOW、Visual MODFLOW以及PMWIN等。這些模型不僅具有較強(qiáng)的功能，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)外部數(shù)據(jù)的可視化，因此在地下水環(huán)評(píng)工作中發(fā)揮了重要的作用。

1.1地下水模型的建設(shè)思路

圖1給出的是河流淺層地下水概念模型，從圖中我們能夠看出，構(gòu)成地下水模擬系統(tǒng)的要素有很多，例如，含水層、河流和水庫、潛水蒸發(fā)排泄以及大氣降雨之后入滲等，且每個(gè)要素之間都存在著必然的聯(lián)系，所以，模型的建設(shè)需要以這些要素為核心，從而確保模型系統(tǒng)的科學(xué)性和實(shí)用性。與此同時(shí)，整個(gè)地下水模型又包含了多種成分對(duì)象，例如，透水層對(duì)象、網(wǎng)格單元對(duì)象、算法對(duì)象和含水層對(duì)象，每一個(gè)對(duì)象都是組成模型的一個(gè)部分，因此，用戶在對(duì)每一個(gè)對(duì)象進(jìn)行建立的時(shí)候，首要任務(wù)就是對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)、系統(tǒng)的描述，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行建模，這一過程便是地下水模型的建設(shè)思路。

圖1　河流淺層地下水概念模型

1.2地下水模型的計(jì)算方法

就目前地下水模型的分類來看，大致可以分為兩種類型，即二維模型和三維模型。每一個(gè)類型都有其各自的計(jì)算方法，其中，二維模型的計(jì)算方程為：

式中，h、k1、ε(x、y、t)和θ(x、y、t)分別表示的是潛水位水頭、潛水含水層垂向滲透系數(shù)、x、y點(diǎn)在t時(shí)刻的垂直水量變化和x、y點(diǎn)在t時(shí)刻的軸水量。而相對(duì)于二維模型來說，三維模型涵蓋的內(nèi)容較多，與之相應(yīng)的計(jì)算方法也要相對(duì)復(fù)雜一些，計(jì)算方程如下：

δ/δx(Kxxδh/δx)+δ/δy(Kyyδh/δy)+δ/δz(Kzzδh/δz)-W=Ssδh/δt

式中，Kxx、Kyy和Kzz是X、Y、Z軸方向的水利傳導(dǎo)系數(shù)，h、W、Ss則分別為勢能水頭、單位體積的過水流量和單位釋水系數(shù)或單位儲(chǔ)水量。t則為時(shí)間。

2　地下水模型在地下水環(huán)評(píng)中的應(yīng)用

目前，地下水模型在地下水環(huán)評(píng)工作中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛了，其所發(fā)揮的作用也逐漸被重視起來。就目前地下水環(huán)評(píng)工作中地下水模型的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，大致可以分為以下4個(gè)階段。

2.1明確預(yù)測范圍，布設(shè)預(yù)測點(diǎn)

在確定好預(yù)測范圍之后，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)測點(diǎn)的布設(shè)位置和數(shù)量進(jìn)行確定，確保能夠通過對(duì)預(yù)測點(diǎn)的測量，將地下水環(huán)境的影響充分體現(xiàn)出來。預(yù)測點(diǎn)確定之后，接下來的任務(wù)就是對(duì)預(yù)測時(shí)期進(jìn)行選擇，通常情況下，應(yīng)該以生產(chǎn)運(yùn)行階段為主，如有特殊要求，則應(yīng)該污染物正常排放和事故排放兩種情況進(jìn)行預(yù)測。最后在此基礎(chǔ)上將各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行簡化，構(gòu)建科學(xué)合理的地下水預(yù)測模型。

2.2對(duì)含水層的參數(shù)值和水位預(yù)測模型進(jìn)行確定和選擇

通常情況下，在開展地下水環(huán)評(píng)工作的時(shí)候，所涉及的參數(shù)值類型有很多，例如滲透系數(shù)、釋水系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)以及給水度等。對(duì)于這些參數(shù)值的確定，應(yīng)該通過對(duì)以往水文地質(zhì)勘查資料的分析中獲取，也可以結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)最新的勘查成果資料來進(jìn)行確定，如果評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)不具備可供使用的參數(shù)值，那么工作人員可以通過對(duì)具備代表性的機(jī)、民井的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，獲取相應(yīng)的參數(shù)值。而對(duì)于含水層結(jié)構(gòu)、邊界條件比較復(fù)雜，又有較長時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型。

2.3利用地下水模型進(jìn)行地下水環(huán)境影響預(yù)測

此階段的工作涉及到的內(nèi)容較多，首先，工作人員要根據(jù)水資源的計(jì)算和預(yù)測結(jié)果，在遵循相應(yīng)原則的基礎(chǔ)上，對(duì)地下水開發(fā)和利用的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)要對(duì)水資源衰減、地面塌陷以及地面沉降等水文地質(zhì)問題的發(fā)生情況進(jìn)行充分掌握與了解，對(duì)于這些問題的具體分析，可以采用預(yù)測水位與初始水位比較的方法來進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后根據(jù)地下水環(huán)評(píng)的總體要求和模型的具體目標(biāo)，進(jìn)行多方案模擬，以此來達(dá)到地下水環(huán)境評(píng)價(jià)的最終目的。

2.4確定最終的評(píng)價(jià)結(jié)果

通過以上三個(gè)階段的開展，地下水環(huán)評(píng)工作也會(huì)得出一個(gè)初步的結(jié)果，對(duì)于該結(jié)果，工作人員需要對(duì)其進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，查看其是否能夠滿足預(yù)定的地下水環(huán)境質(zhì)量要求，同時(shí)，還要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境的正、負(fù)影響的性質(zhì)、范圍、特征以及完善環(huán)保措施的建議和對(duì)策等進(jìn)行準(zhǔn)確說明，以此來進(jìn)一步促進(jìn)評(píng)價(jià)結(jié)果的全面性和科學(xué)性。

3　結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，如何從根本上提升地下水環(huán)評(píng)的工作質(zhì)量也成為了相關(guān)部門所面臨的一項(xiàng)重大課題。從本文的分析我們能夠看出，地下水模型的應(yīng)用在地下水環(huán)評(píng)工作開展中具有重要意義，間接影響著評(píng)價(jià)的結(jié)果，因此，在未來的時(shí)間里，地下水環(huán)評(píng)人員應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前工作開展的實(shí)際情況，對(duì)地下水模型進(jìn)行合理運(yùn)用，為促進(jìn)資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的綜合決策提供有力保障。

[1]李立軍,王廷亮,胡婧敏.GMS在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].吉林地質(zhì)，2014 (04).

[2]趙偉.楊官營鐵礦地下水模擬及其在地下水環(huán)評(píng)中的應(yīng)用[D].中國地質(zhì)大學(xué)，2013.

P641.7[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-427-1