基于91衛(wèi)圖助手創(chuàng)建MODFLOW/GMS模型在地下水環(huán)評(píng)中的運(yùn)用

農(nóng)少年

廣西壯族自治區(qū)二七二地質(zhì)隊(duì)

1 前言

近年來(lái)我國(guó)十分重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，特別是地下水環(huán)境保護(hù)方面。隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長(zhǎng)，各類(lèi)新興項(xiàng)目不斷落地實(shí)施，建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，通過(guò)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)部分對(duì)建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期及服務(wù)期滿后對(duì)地下水水質(zhì)可能造成的直接影響進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ 610—2016），建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)方法包括數(shù)學(xué)模型法和類(lèi)比分析法，預(yù)測(cè)方法的選取應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目工程特征、水文地質(zhì)條件及資料掌握程度來(lái)確定，一般情況下，一級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)采用數(shù)值法，不宜概化為等效多孔介質(zhì)的地區(qū)除外。因此，根據(jù)規(guī)范導(dǎo)則要求對(duì)涉及水源地的Ⅰ類(lèi)項(xiàng)目，需創(chuàng)建水文地質(zhì)模型進(jìn)行地下水模擬預(yù)測(cè)。

2 前期水文地質(zhì)勘察資料收集

與建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的區(qū)域水文地質(zhì)資料、項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)資料、地形地貌、地層巖性、項(xiàng)目區(qū)各含水巖組水文地質(zhì)參數(shù)及項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)勘察各類(lèi)鉆孔數(shù)據(jù)等。首先，對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，查明項(xiàng)目區(qū)主要含水巖組分布及厚度、包氣帶及各類(lèi)巖組滲透系數(shù)、地下水水力坡度、含水巖組彌散系數(shù)。對(duì)項(xiàng)目區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件進(jìn)行調(diào)查，對(duì)可能影響的下游或周邊飲用水源及自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行調(diào)查，查明項(xiàng)目區(qū)與周邊各地下水敏感點(diǎn)的水力聯(lián)系關(guān)系。收集上述資料后繪制出項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)圖、項(xiàng)目區(qū)等水位線圖等圖件，以備后續(xù)創(chuàng)建三維水文地質(zhì)模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 收集地面高程數(shù)據(jù)及項(xiàng)目區(qū)遙感影像圖

拾取數(shù)據(jù)前先安裝好91衛(wèi)圖助手、Global Mappe、Visual MODFLOW/GMS等應(yīng)用軟件，利用91衛(wèi)圖助手和Global Mappe拾取項(xiàng)目調(diào)查區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)及高程數(shù)據(jù)，然后生成項(xiàng)目區(qū)遙感地形圖，并保存項(xiàng)目區(qū)地形數(shù)據(jù)，如圖1、圖2。

圖1 生成高程數(shù)據(jù)

圖2 在CAD軟件中校準(zhǔn)底圖與生成的3維等高線

4 根據(jù)勘察數(shù)據(jù)拾取各個(gè)巖組頂板數(shù)據(jù)

水文地質(zhì)勘察中，根據(jù)收集鉆孔編錄數(shù)據(jù)，分別對(duì)各巖土層頂?shù)装甯叱踢M(jìn)行拾取。對(duì)于項(xiàng)目區(qū)周邊，如分布有民井、機(jī)井等水點(diǎn)，應(yīng)盡可能多收集到機(jī)/民井成孔數(shù)據(jù)或鉆孔柱狀圖，增加控制點(diǎn)密度，以提高各巖土層頂?shù)装甯叱淌叭〉木?。?jì)算機(jī)拾取地形高程數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)收集各含水巖組頂?shù)装鍖訑?shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。

表1各層高層數(shù)據(jù)

5 整理數(shù)據(jù)運(yùn)用Visual MODFLOW/GMS生成三維水文地質(zhì)預(yù)測(cè)模型

在軟件中對(duì)項(xiàng)目區(qū)遙感影像底圖進(jìn)行校正，并確定模型層數(shù)、模型平面網(wǎng)格數(shù)及高程值范圍等如圖3。

圖3 模型校正及網(wǎng)格生成

然后在“網(wǎng)格”－“輸入高程”中對(duì)各層高程值進(jìn)行插值，生成三維立面效果如圖4、圖5。

圖4 模型三維效果圖

圖5 模型剖面示意圖

6 創(chuàng)建模型邊界及附參數(shù)

創(chuàng)建好三維水文地質(zhì)模型后，根據(jù)項(xiàng)目水文地質(zhì)條件圖及等水位線圖等，給水文地質(zhì)模型賦值等水頭邊界、河流邊界、隔水邊界等水文地質(zhì)邊界。并對(duì)各含水層賦滲透系數(shù)、補(bǔ)給量、補(bǔ)給濃度、定濃度等參數(shù)。

7 模型校驗(yàn)及識(shí)別

運(yùn)行模型得到計(jì)算流場(chǎng)，與實(shí)際測(cè)量的地下水流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，不斷調(diào)整相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)，使計(jì)算流場(chǎng)與實(shí)測(cè)流場(chǎng)相吻合。識(shí)別方法采用試估校正法，模型中使用Visual Modflow程序中自帶的PEST子程序包進(jìn)行。對(duì)模擬水位變化進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得數(shù)值模擬地下水水位動(dòng)態(tài)變化與實(shí)測(cè)的地下水水位動(dòng)態(tài)變化基本一致。

8 事故情景模擬運(yùn)行模型及輸出

對(duì)各類(lèi)情景事故進(jìn)行模擬，模擬運(yùn)行輸出各類(lèi)事故狀態(tài)下污染物隨時(shí)空運(yùn)移情況，并對(duì)事故污染情況進(jìn)行分析如圖6。

圖6 模擬運(yùn)移結(jié)果示意圖

9 結(jié)語(yǔ)

91衛(wèi)圖助手、Global MappeVisual MODFLOW/GMS等軟件在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，本文是結(jié)合各軟件平臺(tái)功能，及實(shí)際生產(chǎn)工作中創(chuàng)建與建設(shè)項(xiàng)目相擬合的水文地質(zhì)模型。為建設(shè)項(xiàng)目提出預(yù)防、保護(hù)或者減輕不良影響的對(duì)策和措施，制定地下水環(huán)境影響跟蹤監(jiān)測(cè)計(jì)劃，為建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。