蔣 玲 徐 振

(1安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 安徽合肥 230000)

1 引言

安徽省亳州市位于淮北平原西北，由于地表水體污染嚴(yán)重[1-2]，城區(qū)現(xiàn)狀供水水源為地下水，以中深、深層地下水為主，開(kāi)采以市自來(lái)水公司的供水水源井和各企事業(yè)單位的自備水源井為主。隨著亳州市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水需求的增長(zhǎng)，該區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)利用出現(xiàn)水資源調(diào)蓄能力不足，水源單一、承壓水超采嚴(yán)重的情況[3-5]。水資源已成為制約該地區(qū)發(fā)展的一個(gè)主要因素。

安徽佳華糖業(yè)有限公司日加工甜菜4 000噸工程，該項(xiàng)目最大日補(bǔ)水量為5 196.96m3/d、年取水總量73.39萬(wàn)m3，屬高耗能水項(xiàng)目。該項(xiàng)目用水均由亳州市自來(lái)水廠供給。依據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)刈詠?lái)水廠的供水情況調(diào)查，自來(lái)水公司的現(xiàn)狀供水能力為8.2萬(wàn)m3/d，扣除自來(lái)水公司實(shí)際供水量5.65萬(wàn)m3/d，自來(lái)水公司尚有 2.55萬(wàn) m3/d的供水潛力。就目前來(lái)看，水量可以滿足生產(chǎn)需要，但隨著亳州市用水總量的不斷增長(zhǎng)，僅依靠地下水的開(kāi)采能否足以供給城市用水，對(duì)地下水系統(tǒng)會(huì)有什么樣的影響，文章采用地下水模擬軟件Visual MODFLOW對(duì)該問(wèn)題做進(jìn)一步的分析和預(yù)測(cè)。

2 模型的建立

2.1 概念模型的建立

依據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)勘測(cè)收集到的 21 個(gè)鉆孔資料，進(jìn)行水文地質(zhì)概念模型的構(gòu)建，該鉆孔分布范圍廣，涵蓋整個(gè)研究區(qū)，具有一定的代表性，見(jiàn)圖 1。模擬區(qū)范圍以譙城區(qū)為界，其邊界均概化為通用水頭邊界。

圖1 論證區(qū)水文地質(zhì)鉆孔分布圖

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合地下水埋藏條件和水力性質(zhì)，研究區(qū)可概化為 3 個(gè)含水層和 2 個(gè)隔水層。分別為上部淺層潛水含水層組(底埋深 30-50m)、第一粘土層(埋深 50-90m)和第一承壓含水層組(埋深90-100m)、第二粘土層(埋深 100-200m)和第二承壓含水層(埋深 200-1000m)，見(jiàn)圖 2。

圖2 研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型圖

根據(jù)計(jì)算區(qū)的水文地質(zhì)條件及水力性質(zhì)，將模擬區(qū)概化為非均質(zhì)各向同性，同一參數(shù)分區(qū)內(nèi)可視為均質(zhì)，水流服從達(dá)西定律，地下水流態(tài)為二維非穩(wěn)定流，將計(jì)算區(qū)邊界設(shè)定為通用水頭邊界。潛水含水層與外界水力聯(lián)系密切，將其設(shè)為給定水頭邊界。

2.2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)水文地質(zhì)概念模型，將模擬區(qū)地下水流概化為非均質(zhì)各向異性、有越流的非穩(wěn)定二維地下水流模型，相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型如式[6]：

式中：K—含水層滲透系數(shù)(m/d)；H—地下水水位(m)；M—承壓含水層厚度(m)；W—單位體積流量，用以代表流進(jìn)源或流出匯的水量(m3)；μ*—彈性釋水系數(shù)；Г1—類邊界；H0—地下水初始水位(m)；H1—模擬期邊界處的地下水水位(m)；t—時(shí)間(d)；D—模擬區(qū)范圍。

2.3 模型的識(shí)別

模擬區(qū)內(nèi)有5個(gè)觀測(cè)孔，其中，第一承壓含水層觀測(cè)孔2個(gè)，第二承壓含水層觀測(cè)孔3個(gè)，如圖3。利用水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，進(jìn)行模型識(shí)別、率定水文地質(zhì)參數(shù)。將計(jì)算區(qū)在平面上剖分為 100 行×100 列， 共計(jì) 10 000個(gè)單元格；時(shí)間上，模擬期為 2000年-2020年，計(jì)算步長(zhǎng)為 365 天。

經(jīng)調(diào)試，監(jiān)測(cè)孔 BZ003、BZ010 等的擬合結(jié)果如圖3。由圖3可知，地下水水位模擬效果較好，表明所建立的模型能基本反映水文地質(zhì)條件，可用于地下水水位預(yù)測(cè)。

圖3 孔隙承壓水觀測(cè)孔分布示意圖

2.4 地下水流場(chǎng)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

依據(jù)已經(jīng)建立的地下水流場(chǎng)模型，運(yùn)用軟件計(jì)算，可以預(yù)測(cè)得到規(guī)劃年2020年， 論證區(qū)2個(gè)承壓含水層的水位等值線如圖4所示。

圖4 承壓水位擬合過(guò)程線

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，第一承壓含水層(中深層)譙城區(qū)已存在以城區(qū)為中心的較大范圍的地下水降落漏斗，城區(qū)一帶為最低水位-5m；其他區(qū)域的水位在 0-20m之間。由圖5可見(jiàn)，2020 年最低水位-5m，出現(xiàn)在城區(qū)一帶；其他區(qū)域水位在0-15m之間。而第二承壓含水層(深層)，2014 年在古井鎮(zhèn)和城區(qū)，已存在一定范圍的降落漏斗，城區(qū)一帶最低水位-30m，其他區(qū)域的水位在-25～10m 之間。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，2020 年第二承壓含水層(深層)在譙城區(qū)最低水位-40m，其他區(qū)域水位在-35-5m 之間。

第一承壓含水層

第二承壓含水層

圖5 研究區(qū)2020年承壓含水層水位等值線

3 結(jié)論與建議

3.1 項(xiàng)目取水影響分析

該項(xiàng)目用水通過(guò)自來(lái)水廠開(kāi)采井開(kāi)采地下水，對(duì)地下水系統(tǒng)等將產(chǎn)生間接影響。城區(qū)地下水開(kāi)采和農(nóng)飲工程地下水開(kāi)采的共同作用下，承壓水水位將持續(xù)下降，其中中深層(第一承壓含水層)，區(qū)域下降速率約為 1米/年；深層(第二承壓含水層)，區(qū)域下降速率約為2米/年。由此，地下水開(kāi)采形成的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題，將越來(lái)越嚴(yán)重。

3.2 建議

(1) 積極推動(dòng)實(shí)施“引淮濟(jì)亳”工程。水資源短缺，現(xiàn)已成為亳州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約瓶頸，而過(guò)度采用地下水所帶來(lái)的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題將會(huì)帶來(lái)更大的隱患[6-7]，因此外調(diào)水是必然途徑[8]。近些年開(kāi)始實(shí)施的“引淮入亳”工程，應(yīng)積極加快推進(jìn)實(shí)施，用“引淮入亳”水源替代孔隙承壓水。

(2) 改造供水管網(wǎng)。2014 年市區(qū)自來(lái)水管網(wǎng)漏失水量1.3萬(wàn)m3/d，漏失率高達(dá)23%，遠(yuǎn)超12%的國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)。如能通過(guò)管網(wǎng)改造，將漏失率減少到國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)，由此節(jié)省的水就可滿足該項(xiàng)目用水，減輕采用地下水的負(fù)擔(dān)。

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