基于T-PROGS的石嘴山市三維水文地質結構模型建立

（寧夏回族自治區水文環境地質勘察院 寧夏銀川750011）

（寧夏回族自治區水文環境地質勘察院 寧夏銀川750011）

基于石嘴山市水文地質鉆孔資料，利用T-PROGS軟件，通過數據整理概化、結構建模、模型識別驗證、模型可視化等建立石嘴山市三維水文地質結構模型，并選取A-A’和B-B’剖面進行驗證，得出利用T-PROGS軟件建立的模擬剖面與手繪剖面表現規律一致。

T-PROGS水文地質結構模型

近年來，隨著計算機技術的發展及其與數學理論的結合，數值模擬模型在地下水資源的定量分析評價研究中的得到了廣泛的應用。水文地質結構的認識是影響地下水數值模擬模型建立合理性的一個重要因素。GMS軟件中的轉移概率地質統計模塊T-PROGS可以通過分析已有的空間地質數據，利用統計學方法對空間各單元的地質情況進行插值模擬，然后建立誤差目標函數，計算各種模型的誤差，尋求最佳模型。本文利用石嘴山市的水文地質之鉆孔資料，通過T-PROGS軟件建立石嘴山市水文地質結構模型。

1 研究區概況

研究區位于賀蘭山東麓山前洪積扇上，行政區劃屬石嘴山市惠農區所轄，面積21.58km2，其地理坐標為：北緯39o18′55"-北緯39o22′30"，東經106o41′26"-東經106o44′03"（圖1）。研究區內地堆積了120—340米第四系堆積物，基底為新近系紅色碎屑巖層,使該區已成為良好的地下水儲水盆地。根據研究區地質、地貌和地下水埋藏條件及賦存形式，將研究區地下水分為第四系松散巖類孔隙潛水和新近系碎屑巖類孔隙裂隙水兩大類。

2 模型的建立

2.1 數據整理概化

由于研究區內地下水主要賦存于第四系地層中，所以將新近系及更早地層作為基底處理。根據研究區水文地質條件，確定含水層底板在220m到250m之間，為考慮模型大小和充分刻畫該區域水文地質結構，最終確定模擬深度為250m。考慮石嘴山地區含水層介質沉積特點，按照含水層組巖性的顆粒大小、滲透系數及水理性質，將區內第四系巖性概化為四類，以顆粒大小為序分別為：中粗砂、細砂、粉土、粘土。中粗砂和細砂為含水層，粉土和粘土為弱透水層。

2.2 結構建模

研究區內巖性空間變化過程具有馬爾科夫鏈性質，首先利用鉆孔資料計算垂直方向轉移概率，然后根據沃爾索沉積相序定律——側向巖性與垂向巖性表現相同的變化規律，由此利用馬爾科夫鏈計算出任意方向的轉移概率，最后條件模擬技術進行空間插值。

2.3 模型識別驗證

在實際建模研究中，由于有限的勘探資料，描述含水層結構具有很大的不確定性，為滿足含水層不確定性分析和描述，利用隨機模擬技術同時產生多個結果。為判斷模擬結果的好壞，除與實際地質剖面對比外，應對模型的正確性進行檢驗。研究區隨機模型產生的多個模擬結果中，利用預留的30個鉆孔資料進行模型識別與驗證。

2.4 模型可視化

在研究區內采用水平方向500m500m，垂向2m進行剖分，利用條件模擬技術，進行克里金插值，先使用編寫的軟件程序對TSIM進行轉換，再利用tecplot軟件進行三維可視化顯示（圖2）。為了驗證所建立模型與實際符合情況，本文選擇位于研究區北部的A-A’剖面和位于研究區中南部B-B’剖面（圖1），根據鉆孔資料手繪剖面與模擬剖面進行對比（圖3，圖4）。

A-A’概化剖面與模擬剖面結果對比（圖3）顯示，研究區水文地質結構在山前地帶，絕大部分為顆粒粒度較大的中粗砂，向下游漸漸過渡為中細砂和粉細砂夾粘性土，并且細顆粒越來越發育，三維地質結構模擬出的沉積規律與實際資料分析的沉積規律基本一致。A-A’手繪概化剖面（圖3a）與B-B’手繪概化剖面中（圖4a），沖積扇上部山前地帶，沖積物顆粒較粗大，地勢坡度大，向下游地勢逐漸平緩，沖積物等沉積顆粒漸漸變細，在山前過渡到平原區地帶，有一條明顯的粘性土細粒帶。A-A’模擬剖面（圖3b）與B-B’模擬剖面（圖4b）均刻畫出了山前到平原過渡區細粒帶問題，并且模擬出連續的粘土隔水層。

3 結論

根據條件模擬結果，整個研究區的沉積結構具有一定的旋回性，自上而下第四系粒度由細變粗又變細，構成一個較完整的沉積旋回。在山前地帶，絕大部分為顆粒粒度較大的中粗砂，到中部平原過渡為細砂，并且細顆粒越來越發育，如粉土、粘土，在山前到平原過度區，存在細粒帶，與人工手繪地層剖面表現出一致的規律。

基于T-PROGS的石嘴山市三維水文地質結構模型建立

■陸文慶 孫玉芳

P641[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-295-1