（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)勘察院 寧夏銀川750011）

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)勘察院 寧夏銀川750011）

基于石嘴山市水文地質(zhì)鉆孔資料，利用T-PROGS軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)整理概化、結(jié)構(gòu)建模、模型識(shí)別驗(yàn)證、模型可視化等建立石嘴山市三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，并選取A-A’和B-B’剖面進(jìn)行驗(yàn)證，得出利用T-PROGS軟件建立的模擬剖面與手繪剖面表現(xiàn)規(guī)律一致。

T-PROGS水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其與數(shù)學(xué)理論的結(jié)合，數(shù)值模擬模型在地下水資源的定量分析評(píng)價(jià)研究中的得到了廣泛的應(yīng)用。水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是影響地下水?dāng)?shù)值模擬模型建立合理性的一個(gè)重要因素。GMS軟件中的轉(zhuǎn)移概率地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模塊T-PROGS可以通過(guò)分析已有的空間地質(zhì)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)空間各單元的地質(zhì)情況進(jìn)行插值模擬，然后建立誤差目標(biāo)函數(shù)，計(jì)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(zhì)之鉆孔資料，通過(guò)T-PROGS軟件建立石嘴山市水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于賀蘭山東麓山前洪積扇上，行政區(qū)劃屬石嘴山市惠農(nóng)區(qū)所轄，面積21.58km2，其地理坐標(biāo)為：北緯39o18′55"-北緯39o22′30"，東經(jīng)106o41′26"-東經(jīng)106o44′03"（圖1）。研究區(qū)內(nèi)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(qū)已成為良好的地下水儲(chǔ)水盆地。根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)、地貌和地下水埋藏條件及賦存形式，將研究區(qū)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(shù)據(jù)整理概化

由于研究區(qū)內(nèi)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(jù)研究區(qū)水文地質(zhì)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(qū)域水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終確定模擬深度為250m?？紤]石嘴山地區(qū)含水層介質(zhì)沉積特點(diǎn)，按照含水層組巖性的顆粒大小、滲透系數(shù)及水理性質(zhì)，將區(qū)內(nèi)第四系巖性概化為四類，以顆粒大小為序分別為：中粗砂、細(xì)砂、粉土、粘土。中粗砂和細(xì)砂為含水層，粉土和粘土為弱透水層。

2.2 結(jié)構(gòu)建模

研究區(qū)內(nèi)巖性空間變化過(guò)程具有馬爾科夫鏈性質(zhì)，首先利用鉆孔資料計(jì)算垂直方向轉(zhuǎn)移概率，然后根據(jù)沃爾索沉積相序定律——側(cè)向巖性與垂向巖性表現(xiàn)相同的變化規(guī)律，由此利用馬爾科夫鏈計(jì)算出任意方向的轉(zhuǎn)移概率，最后條件模擬技術(shù)進(jìn)行空間插值。

2.3 模型識(shí)別驗(yàn)證

在實(shí)際建模研究中，由于有限的勘探資料，描述含水層結(jié)構(gòu)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(jī)模擬技術(shù)同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)結(jié)果。為判斷模擬結(jié)果的好壞，除與實(shí)際地質(zhì)剖面對(duì)比外，應(yīng)對(duì)模型的正確性進(jìn)行檢驗(yàn)。研究區(qū)隨機(jī)模型產(chǎn)生的多個(gè)模擬結(jié)果中，利用預(yù)留的30個(gè)鉆孔資料進(jìn)行模型識(shí)別與驗(yàn)證。

2.4 模型可視化

在研究區(qū)內(nèi)采用水平方向500m500m，垂向2m進(jìn)行剖分，利用條件模擬技術(shù)，進(jìn)行克里金插值，先使用編寫的軟件程序?qū)SIM進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再利用tecplot軟件進(jìn)行三維可視化顯示（圖2）。為了驗(yàn)證所建立模型與實(shí)際符合情況，本文選擇位于研究區(qū)北部的A-A’剖面和位于研究區(qū)中南部B-B’剖面（圖1），根據(jù)鉆孔資料手繪剖面與模擬剖面進(jìn)行對(duì)比（圖3，圖4）。

A-A’概化剖面與模擬剖面結(jié)果對(duì)比（圖3）顯示，研究區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)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(guò)渡為中細(xì)砂和粉細(xì)砂夾粘性土，并且細(xì)顆粒越來(lái)越發(fā)育，三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬出的沉積規(guī)律與實(shí)際資料分析的沉積規(guī)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(shì)坡度大，向下游地勢(shì)逐漸平緩，沖積物等沉積顆粒漸漸變細(xì)，在山前過(guò)渡到平原區(qū)地帶，有一條明顯的粘性土細(xì)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(guò)渡區(qū)細(xì)粒帶問題，并且模擬出連續(xù)的粘土隔水層。

3 結(jié)論

根據(jù)條件模擬結(jié)果，整個(gè)研究區(qū)的沉積結(jié)構(gòu)具有一定的旋回性，自上而下第四系粒度由細(xì)變粗又變細(xì)，構(gòu)成一個(gè)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(guò)渡為細(xì)砂，并且細(xì)顆粒越來(lái)越發(fā)育，如粉土、粘土，在山前到平原過(guò)度區(qū)，存在細(xì)粒帶，與人工手繪地層剖面表現(xiàn)出一致的規(guī)律。

基于T-PROGS的石嘴山市三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型建立

■陸文慶 孫玉芳

P641[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-295-1