Visual Modflow在水资源论证中的应用探讨

严芳芳

（菏泽市水文中心，山东 菏泽274000）

中宏工贸有限公司取用地下水，需要进行建设项目水资源论证，以申请取水许可。在进行水资源论证时，最佳取水方案的制定及取水可靠性和影响范围的量化分析是重点难点。本次基于Visual Modflow，建立项目厂区附近地下水数学模型，根据项目取水需求制定开采方案进行数值模拟，直观地展示出影响区域及影响程度。

1 区域地质、水文地质条件

区域全部为第四系松散沉积物覆盖，出露上更新统（Q3）和全新统（Q4），是河流冲洪积物构成，厚度由南向北逐渐增厚，相应岩石的粒度由粗变细，岩石层次逐渐增多，堆积物类型由简单变复杂。

项目区主要含水层为第四系松散岩类孔隙水含水岩组，该项目取水井含水层为全新统冲积孔隙含水层（QY），地层具二元结构，上部为砂质黏土或黏质砂土夹姜石及砂砾石透镜体，底部为砂砾石。似层状姜石层及砂砾石层是浅层地下水的主要含水层，其透水性和富水性较好，单井涌水量一般300～1 000 m3/d。目的含水层主要接受大气降水入渗补给和河道垂向测渗补给，同时接受区外的侧向径流补给及农田灌溉回归补给。

2 抽水试验

Visual Modflow的应用，需要项目区的渗透系数、导水系数等水文地质参数，为此进行了单孔及群孔抽水试验。

2.1 单孔抽水

项目厂区现有自备井5眼，周边选取观测孔5眼。2014年7月21日，以该公司1#自备井作为抽水井，2#作为观测井，进行了单井抽水试验。单井出水量48 m3/h，抽水170 min后水位达到稳定，抽水井最大降深14.82 m，稳定抽水24 h，结束后25 min内回升到抽水实验前状态。经计算，渗透系数k=1.28 m/d，含水层导水系数为64 m2/d，抽水影响半径为168 m，降深14.82 m,单位涌水量为0.90 L/（s·m）。

2.2 群孔抽水

单井抽水试验结束并恢复水位后，以生产平均需水量及最大小时需水量为基础，以1#、2#、3#井为抽水井进行了群井抽水试验，抽水流量分别为43 m3/h、25 m3/h、25 m3/h，水井合计流量为93 m3/h。群井抽水持续时间62 h，在3眼供水井同时开采的情况下，东西影响距离为487 m，南北影响距离为550 m，影响面积为0.84 km2。

3 VisualModflow的应用

3.1 模型建立与修正

Visual Modflow是目前应用较广的溶质运移模拟评价和三维地下水流的可视化标准专业软件系统，主要由Modpath、Modflow、MT3D三个模块组成，可以便捷地为各剖分单元和边界条件进行赋值，快速输出模型区域和划分计算单元，具有极强的成果可视化输出能力。

本次对项目区域进行了第四系含水层水文地质模型的概化，设置为周围无地表水体补给的边界条件，采用有限差分法，对所模拟的区域以矩形网格进行剖分，对重点区域周边网格进行加密剖分。由于厂区较小，且含水层为第四系，小范围内含水层横向差别较小。采用Visual Modflow软件，根据已有的地质、水文地质参数，建立均质各向同性的三维非稳定流模型，经识别修正，调整渗透系数k、单位储水系数等参数后，模拟结果与实测抽水试验数据拟合较好。以此模型，对开采后区域地下水流场、降落漏斗等情况进行预测分析。

3.2 最优取水方案及取水影响

本次在满足生产需水前提的条件下，对5眼开采井制定不同的开采布局，将多种开采方案导入Visual Modflow模型，模拟不同开采条件下的影响范围及影响程度，以对该项目取水可能造成的不利影响进行数据化的反应，同时获取对周边环境及其他用水户影响最小的最优开采布局，见表1。

表1 不同开采方案影响情况

通过模拟可知：该项目在需水66.7 m3/h条件下，以1#、3#为开采井，2#、4#、5#井作为备用井定期轮流开采，设计开采流量1#为41.7 m3/h，3#为25 m3/h。该方案既能保证项目供水，又可使影响范围远离北部其他企业。

开采井初始地下水埋深分别为：1#为23.20 m、2#为22.72 m，按设计方案开采稳定后，东西影响半径484 m，南北影响半径为520 m，影响面积为0.79 km2，其中降深大于1 m的面积为0.078 km2。设计开采方案下，会造成厂区西南部8#农用井水位下降1.5 m左右，需采取一定经济补偿措施，但对北部企业的开采井几乎无影响。

4结论

利用Visual Modflow软件建立模型后，对多种开采方案进行逐一分析验证，选取满足企业用水需求且影响最小的方案，并量化给出影响度数值，是一种地下取水水资源论证中实用的分析方法，对科学的水资源管理有一定的实用价值。但该模型是基于一定的假定水文地质条件下的，在开采井的长期运行过程中，需根据真实情况调整开采方案，以降低取水影响。