FEFLOW在国内的应用

王 君，左文喆，陈永理

（1.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.河北省地矿局第五地质大队，河北唐山063009）

FEFLOW在国内的应用

王 君*1，左文喆1，陈永理2

（1.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.河北省地矿局第五地质大队，河北唐山063009）

地下采矿及各种地下工程常常受到地下水的涌入而造成诸多问题，同时地下水资源匮乏及地下水污染问题日益突出，对此，简单介绍了FEFLOW软件及其在中国的应用现状及发展趋势。

地下水；数值模拟；应用

地下水数值模拟是基于地下水系统概念模型概化和抽象出的数学模型，用以描述地下水系统各参数、度量之间的数量关系，在对数学模型识别和验证的基础上进一步验证地下水系统的行为和功能的适应性，从而深化对地下水系统特性的认识[1]。目前，国际上使用比较广泛的地下水模拟软件有GMS、Visual MODFLOW、MODFLOW和FEFLOW等，FEFLOW是讫今为止功能最为齐全的地下水水流和溶质运移计算机模拟软件系统。

1FEFLOW软件

FEFLOW是交叉式的基于有限元原理的模拟软件，包含预处理、后处理以及运行模拟引擎，界面简洁美观，系统操作便捷，主要应用于地下水及渗流介质的二维、三维流量、溶质的运移和热传递模拟。

2FEFLOW在地下水模拟中的应用

2.1 在地下水动态预测方面的应用

高卫东等人使用FEFLOW软件建立大屯煤电公司中心区的地下水三维模型，并在此基础上分析了研究区的水文地质条件，通过概化选择正确的数学模型，再结合地下水位动态观测资料，对建立的数值模型进行识别和校验，对研究区地下水动态进行预测，得出了在现状开采条件下，降水能够以丰补歉，降落漏斗基本稳定，其原因是袭夺了开采区外围的大量地下水资源量，如果开采强度加大，降落漏斗是难以稳定的结论，可为指导该研究区未来地下水资源的可持续开发利用提供科学依据[2]。

2.2 在地下水资源利用及优化配置中的应用

单兰波等人通过研究表明，FEFLOW软件可以应用于缓解城市地下水的供需矛盾。安徽省多个城市的城市供水来源于地下水，由于长期不合理开采已经造成了相当严重的后果，淮北地区多个城市已经形成程度不同的地下水位降落漏斗，并且有逐年扩大的趋势。

根据这些城市已有的水文数据进行地下水动态预测，预测的时间可以长达数十年，预测的准确度及强大的可视化输出给决策者提供直观数据。由此可以合理制定开采井的布局、开采层位的选择和水资源调配方案。

2.3 在边坡防渗工程中的应用

姑山铁矿的开采已经有一百余年的历史，而在近年的开采过程中发现，赋存于孔隙含水层特别是砂卵砾石层中的地下水将对采场边坡安全构成巨大威胁，针对这一问题，周洁等人通过对姑山铁矿露天采场北帮边坡防渗情况进行研究，利用FEFLOW软件对该矿区进行地下水数值模拟，显示出了其丰富实用的图形显示和数据结果分析功能。

通过对对拟修建的防渗帷幕的防渗效果进行数值预测，分析了防渗帷幕对拦截北帮地下水的效果。同时指出防渗工程中存在的一些不足，并提出了可能引发的矿山边坡安全隐患和消除隐患的方法。

2.4 在矿坑涌水量预测方面的应用

陈书客以开滦集团林南仓矿为研究区，通过FEFLOW软件建立了研究区的地下水数值模拟模型，初始水位为2009年1月的地下水位流场，均布了6口假想井，通过调整各个井口的抽水量使采场水位下降到合理位置，则这6口井的总抽水量便是该矿井的涌水量，而模型运行的时间就是未来的排水时间。

基于该数值模拟，确定排水能力所需要增大的范围，经济上承受压力较小且效果较显著，可见FEFLOW预测矿井涌水量科学可靠，应用前景广泛，这种预测方法已经在开滦集团各个煤矿得到了广泛的应用。

2.5 在地下水污染方面的应用

七里沟盆地作为徐州市的3个主要岩溶水源地之一，供应徐州南部20余万人的生产和生活用水，2000年11月发现该岩溶含水层受到四氯化碳的污染。

刘娟等人通过总结前人所做的工作，收集研究区的相关资料并进行分析，建立了研究区的水文地质概念模型和地下水数学模型，利用FEFLOW软件确定了研究区数值模拟模型，在水流模型的基础上进行溶质运移模拟，模拟了地下水中四氯化碳污染羽的浓度场，并预测了未来浓度场的变化。

研究结果表明整个研究区四氯化碳的污染浓度呈衰减趋势，北区和南区衰减趋势明显，中区衰减趋势不明显，污染羽衰减幅度随着时间的推移在降低[3]。研究成果为今后类似条件下的区域性污染处理工作提供了技术支持。

2.6 在海水入侵方面的应用

海水入侵所引发的环境问题日益影响着珠江口东岸地区的发展，卢薇等人系统地分析了该地区的水文和地质条件并将其进行概化，建立得到珠江口东岸地区海水入侵的数值模型，应用FEFLOW软件对该模型进行分析，并结合地下水位动态资料进行识别和校正后，得到了重要结论，结论表明地下水的开采量影响着海水入侵的面积，在同等开采量的情况下，第四系含水层比基岩裂隙水含水层入侵面积收缩较慢，说明第四系孔隙水更易受到海水入侵的影响[4]。

3 结语

FEFLOW自问世以来，已经在国内得到了一定的应用，虽然数值模拟技术在国内应用的时间较晚，但FEFLOW经过国内学者的多次应用，成功地解决了一系列与地下水有关的实质性问题，如地下水动态预测、地下水资源利用及优化配置、边坡防渗工程、矿坑涌水量预测、地下水污染和海水入侵等方面。随着FEFLOW在理论研究和对实际问题处理上的不断完善，其必将更广泛地应用于我国的各项建设项目，为我国经济发展提供技术支持。

[1]薛禹群，谢春红.地下水数值模拟[M]科学出版社，2007.

[2]高卫东，孟磊，张海荣，等.FEFLOW软件在地下水动态预测中的应用［J］.上海地质.2008（4）:10-13.

[3]刘娟,杨国勇,蒋兆华，等.FEFLOW在某市岩溶地下水四氯化碳污染中的应用[J].地下水,2011,33(4):87-91.

[4]卢薇，朱照宇，刘卫平.基于FEFLOW的海水入侵数值模拟［J］.地下水，2010，32(3):19－21，129.

S273.4

B

1004-5716(2015)10-0167-02

2014-11-07

王君（1989-），男（汉族），河北唐山人，河北联合大学矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：水文地质和环境地质。