賀州市花崗巖稀土礦區(qū)地下水流場數(shù)值模擬

賀州市花崗巖稀土礦區(qū)位于廣西賀州市鐘山縣花山，是廣西賀州市唯一一處大型稀土礦床。研究區(qū)域面積較大，資料不齊全，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，要準(zhǔn)確掌握地下水與地表水之間的水力聯(lián)系和地下水的流動規(guī)律是十分困難的，數(shù)值模擬軟件的誕生為解決這一問題提供了很好的幫助，模擬軟件（GMS）中的MODFLOW程序包能方便、快捷、準(zhǔn)確地進行地下水流場模擬。從而正確的反應(yīng)地下水動態(tài)變化的特征，判斷污染物遷移方向，為花崗巖地區(qū)礦山開采地下水保護與防治提供科學(xué)指導(dǎo)；還能為后續(xù)的“溶質(zhì)運移模擬”

提供水文地質(zhì)參數(shù)和分區(qū)參考。

在模擬過程中對比發(fā)現(xiàn)：分單元單獨模擬的結(jié)果較整個區(qū)域模擬精確，但過程復(fù)雜，工作量大，需重復(fù)多次模擬工作，耗時長，最后還需要將各單元模擬結(jié)果拼接才可以進行區(qū)域流場分析與評價；而整個區(qū)域一起模擬工作量較小，方法簡便快捷，模擬結(jié)果與實際情況吻合，且相差不大，同時，還能更為直觀地了解和把握研究區(qū)地下水流動的整體變化規(guī)律，直接分析預(yù)測各擬選車間污染物遷移方向。

自習(xí)課上，教室里一片沙沙的寫字聲。教學(xué)樓旁的生物園里，鳥兒的叫聲異常嘹亮，似乎穿透了白云，直飛向藍天深處。

因此，建議今后在花崗巖地區(qū)

進行地下水?dāng)?shù)值模擬時優(yōu)先考慮整體模擬；在多個相對獨立的水文地質(zhì)單元共同存在的非花崗巖地區(qū)的研究區(qū)，也可以優(yōu)先考慮此法。

1 研究區(qū)的環(huán)境地質(zhì)特征

1.1 氣象水文

研究區(qū)位于北回歸線稍北，地處中低緯度，同時兼有熱帶與亞熱帶季風(fēng)氣候特征，主要表現(xiàn)為大陸性氣候，一年四季分明。夏長春短，夏洪秋旱，春遲秋早，冬干春濕。年平均日照1628.8小時，無霜期322天。歷年平均氣溫為19.9℃，年極端高氣溫為39.5℃，年極端低氣溫為-4.0℃。多年平均降雨量1738.7mm，年降雨量最大達2327.1mm，最小為1010.6mm。5～9月為豐水期，總降雨量占全年的66.6%；平水期為10月及第二年的3、4月份；枯水期則為11、12月及第二年的1、2月份，其中降雨量最小的是12月份。

要根據(jù)入學(xué)季、畢業(yè)季不同時間段的不同特點和讀者對文獻信息的不同需求，提供不同的信息服務(wù)。如果以往做過類似的分類服務(wù)，就需要對以往的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)受眾面、滿意度等適時進行調(diào)整相關(guān)服務(wù)，爭取各類服務(wù)做得更好。若以往沒有做過，就要從現(xiàn)在開始注意留意這方面的數(shù)據(jù)、資料、方案，為以后更好的開展類似服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)研究區(qū)各個水文地質(zhì)單元的長期水位監(jiān)測值進行反演模擬，得到各水文地質(zhì)參數(shù)如下：①各單元包氣帶的入滲系數(shù)值及分區(qū)情況：按照區(qū)域水文地質(zhì)普查資料，并參照鄰近地區(qū)取值經(jīng)驗：中生代花崗巖地區(qū)降雨入滲系數(shù)α取0.21m/d～0.29m/d。同時還考慮到研究區(qū)的地貌為丘陵地區(qū)，山勢陡峻，降雨量大時，雨水大多直接順山勢下流至溝谷，因此豐水期和平水期的入滲系數(shù)均較枯水期的少一些。最后經(jīng)過數(shù)值擬合所得的降雨入滲系數(shù)α為0.17m/d～0.24m/d。②各單元含水介質(zhì)的滲透系數(shù)（k）分區(qū)：模擬時，參考了水文地質(zhì)普查報告所提供的經(jīng)驗值和地層巖性進行初步分區(qū)，并根據(jù)研究區(qū)花崗巖風(fēng)化程度、滲水試驗和抽水試驗結(jié)果對各區(qū)設(shè)定初始值，最后再對參數(shù)進行調(diào)整，使模型檢測孔水位與實測水位相吻合，最后的滲透系數(shù)（k）為0.003m/d～3.200m/d。

1.2 地形地貌

2.1.3 模擬結(jié)果

1.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)的地層有耕土（Q

）；沖洪積層（Q

）；坡-殘積層（Q

），巖性為粉質(zhì)黏土；全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖，花崗巖的類別分別為中生代花崗巖（γ

）、印支期花崗巖（λδ

）和花崗巖體之補充侵入體（γ

）；微風(fēng)化大理巖（D）。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)大部分為花崗巖侵入體，僅東南角有少量圍巖出現(xiàn)，圍巖呈小背斜狀，斷裂構(gòu)造則出現(xiàn)在研究區(qū)范圍之外。

1.5 水文地質(zhì)條件

按含水介質(zhì)分，研究區(qū)內(nèi)的地下水類型有第四系松散巖類孔隙水、花崗巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水兩種。①第四系松散巖類孔隙水：主要分布于思勤江兩岸一級階地及河漫灘沖洪積層及更新統(tǒng)黏土礫石層或砂礫石層內(nèi)，該類型的地下水位埋藏較淺，水量豐富。②花崗巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水：多分布于山區(qū)山嶺之中。研究區(qū)內(nèi)泉眼眾多，花崗巖風(fēng)化裂隙水經(jīng)常流出成泉狀，本次調(diào)查了14處泉點，泉水流量多在0.1L/s～0.5L/s，地下水徑流模數(shù)大于3.0L/s?km

。鉆孔單位涌水量一般0.35～6.91t/d?m?；鶐r裂隙率一般0.58%～4.13%，最大13.5%，風(fēng)化強烈。

西漢元光六年（前129年），匈奴入侵上谷郡（今河北懷來）。劉徹決定派四位將軍各領(lǐng)一萬騎兵反擊匈奴。李廣、公孫敖都吃了敗仗，公孫賀沒有遇到匈奴人，徒勞無功。

地下水補給來源主要為大氣降雨垂向滲入補給；地下水徑流方式為無壓網(wǎng)狀裂隙層流，自西北向東南排泄徑流；以泉水出露方式排泄或通過裂隙排泄于河流、溝谷中。研究區(qū)地下水水位埋深5m～8m，本項目工程建設(shè)活動均在地下水位之上，水文地質(zhì)條件良好。

1.6 水文地質(zhì)參數(shù)初值

根據(jù)研究區(qū)的地形地貌和水文地質(zhì)特征，將研究區(qū)劃分為4個獨立的水文地質(zhì)單元，各個水文地質(zhì)單元布置1-3個監(jiān)測點；盡量利用已有的民井、溶潭、泉（井）點作為觀測點；本區(qū)共對25個監(jiān)測點（其中8個鉆孔水位監(jiān)測孔，3個居民使用井，14個泉水出露點）進行了長期觀測。

由于藥理學(xué)要求學(xué)生具有生理學(xué)、病理生理學(xué)等先修課程的良好基礎(chǔ)，綜合性較強，因此課程較之單一課程的難度大。在講授藥理學(xué)的過程中，往往因為學(xué)生先修課程基礎(chǔ)較單薄，授課教師不得不花一定時間補充和回顧基礎(chǔ)知識，不但占用藥理學(xué)的授課時間，也會打亂教學(xué)安排，嚴(yán)重影響教學(xué)效果[9]。因此，確保學(xué)生對生理學(xué)、病理生理學(xué)等課程有較扎實的理論基礎(chǔ)是首先要解決的問題。

2 地下水流場模擬

綜合分析研究區(qū)的水文地質(zhì)條件之后，圈定研究區(qū)范圍確定模擬邊界，分析地下水動態(tài)特征及含水層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，采用等效連續(xù)導(dǎo)水介質(zhì)體的概化方法對研究區(qū)的水文地質(zhì)條件進行概化，構(gòu)建孔隙、裂隙發(fā)育流域地下水?dāng)?shù)值計算模型，模擬過程中運用GMS軟件中的Modflow子程序包，進行水文地質(zhì)參數(shù)賦值，構(gòu)建研究區(qū)地下水流場模型，模擬時采用了2種方案分別進行嘗試，第1種方案是各個水文地質(zhì)單元單獨模擬，分別進行，最后再把結(jié)果整合；第2種是4個單元聯(lián)合整體模擬，把各單元之間的分水嶺視為內(nèi)隔水邊界；根據(jù)模擬結(jié)果對研究區(qū)進行地下水污染遷移進行分析。

2.1 分單元模擬

2.1.1 邊界概化

“什么太嫩了？你在床上躺這么長時間，屋里陰氣重，弄點亮色，沖一沖，房間里也多點生氣！”婉容呼地把被子扔在他身上，瞪了他一眼，轉(zhuǎn)身出房間，一邊嘀咕：“愛蓋不蓋，隨你的便，好像我多喜歡管一樣！”

研究區(qū)總面積為59km

，采礦區(qū)占地面積20km

，分成4個水文地質(zhì)單元的邊界概化如下圖1（其中，紅色（為研究區(qū)河流區(qū)段）為第一類邊界，定水頭邊界；黑色為第二類邊界，隔水邊界）所示。

2.1.2 參數(shù)分區(qū)

研究區(qū)內(nèi)的河流有思勤江及其支流、北曹河、湯公河、梓里溪等。

研究區(qū)所在區(qū)域為丘陵地區(qū)，主要為花崗巖剝蝕地貌，屬于低山窿丘谷地貌，地形起伏較大，整個地勢由北西向東南傾斜。研究區(qū)內(nèi)的山頂多呈渾圓狀，坡角30°～60°山脊呈窿丘狀，谷地呈“U”型。山上植被發(fā)育，主要為林地、灌木。思勤江由北向南蜿蜒流過，思勤江南部地面標(biāo)高為197m～204m，北部為250m～260m。研究區(qū)的西南邊界為花山水庫及花山河下游，其地面標(biāo)高208m～250m。研究區(qū)的南部、北面也以地面地下分水嶺為界，南部邊界山脊標(biāo)高325m～762m，北部山脊標(biāo)高可達700m～900m。

從模擬的地下水流場圖（圖2）可知：研究區(qū)地勢由西北向東南降低，地下水流動方向隨地勢變化，主要從山脊向山腳流動，最后匯入各單元的河流中，等水位線西北方向密集，東南方向稀疏，各單元的模擬結(jié)果均與野外監(jiān)測的數(shù)據(jù)基本吻合，模擬的結(jié)果是可信的。

2.2 整體模擬

2.2.1 邊界概化

在重點研究區(qū)內(nèi)，對8個水文孔進行了抽水試驗，對10處具有代表性的試驗點進行了雙環(huán)滲水試驗，通過試驗可知：研究區(qū)的滲透系數(shù)均較大，坡殘積層的平均滲透系數(shù)為3.131m/d；全風(fēng)化層為1.542m/d；強風(fēng)化層為0.32m/d；中風(fēng)化層為2.897×10

m/d。

康熙四十七年（公元1708年），已經(jīng)七十五歲且已還俗成家再次改變身份的明代末朝三太子——永王朱慈炯在山東被捕，全家處斬。

研究區(qū)總面積為59km

，采礦區(qū)占地面積20km

，具體概化邊界為：整個研究區(qū)河流為定水頭邊界；其他隔水邊界。

就改革屬性歸類而言，監(jiān)察體制改革不屬于行政管理事務(wù)，并涉及到修憲權(quán)的行使，由全國人大常委會做出授權(quán)，顯然缺乏合法性依據(jù)。因此，為了保障改革前期憲法設(shè)計的合法化，對于試點授權(quán)要區(qū)別對待：第一，要明確授權(quán)試點不能涉及到制憲權(quán)的范疇，比如不能就人民民主專政、人民代表大會制度等國體和政體的憲法基本原則內(nèi)容試點授權(quán)改革；第二，涉及到憲法修改或者觸動基本法律基本原則的試點授權(quán)，必須由全國人大做出，其他授權(quán)則可由全國人大常委會做出。

2.2.2 參數(shù)分區(qū)

根據(jù)研究區(qū)6個監(jiān)測孔及3個民井的長期水位監(jiān)測值進行反演模擬，得到各水文地質(zhì)參數(shù)如下：①包氣帶的入滲系數(shù)值及分區(qū)情況：按照區(qū)域水文地質(zhì)普查資料，最后數(shù)值擬合所得的降雨入滲系數(shù)α為0.17m/d～0.24m/d。②含水介質(zhì)的滲透系數(shù)分區(qū)：參考了搜集資料的經(jīng)驗值和地層巖性特征進行初步分區(qū)，并根據(jù)研究區(qū)花崗巖風(fēng)化程度、滲水試驗、抽水試驗結(jié)果賦值，模型反演后對參數(shù)和分區(qū)大小進行調(diào)整，擬合后的滲透系數(shù)（k）為0.003m/d～3.100m/d。

2.2.3 模擬結(jié)果

從的地下水流場圖（圖3）可知：研究區(qū)整體地勢為西北高，東南低，地下水整體從西北向東南流動，匯入思勤江，等水位線則呈現(xiàn)出在高陡處較為密集，在平緩處較為稀疏的現(xiàn)象；同時，研究區(qū)內(nèi)沒有斷裂構(gòu)造出現(xiàn)，基底為隔水性能良好的微風(fēng)化花崗巖，因此研究區(qū)內(nèi)各條河流的匯水流域自成體系，形成4個相對獨立的水文地質(zhì)單元，各單元內(nèi)地下水主要從單元邊緣地表分水嶺處向山腳流動，最后匯入各單元的河流中。

3 分區(qū)模擬和整體模擬結(jié)果比較

根據(jù)分單元模擬結(jié)果，將4個水文地質(zhì)單元的結(jié)果進行拼接，得到整個研究區(qū)的地下水等水位線圖（圖4），在此基礎(chǔ)上和整體模擬結(jié)果（圖3）進行比較。

分水文地質(zhì)單元模擬的地下水流場結(jié)果和整個區(qū)域模擬的地下水流場結(jié)果均與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)吻合，兩種方法的地下水大體流向均符合自然條件下的地下水流動特征，證明運用GMS軟件模擬花崗巖地區(qū)的地下水流場是正確可行的。將圖3和圖4進行分單元局部對比可知：這兩種方法的模擬結(jié)果十分相近，只有在河流附近的部分等水位線分布差別較大，其他地方基本相同（誤差均在2㎡范圍內(nèi)）。分析其原因，可能是由河流系統(tǒng)分區(qū)段補給和整段補給引起的。小區(qū)段補給時，計算的是單個水文地質(zhì)單元的水量變化，而整段補給則計算的是多個水文地質(zhì)單元的水量共同影響的結(jié)果。但這個影響不大，因為在分單元模擬時，采用的是該單元內(nèi)所經(jīng)河流的上下游水位值進行計算。

快遞公司不快的原因主要是：一是快遞公司人員配備及硬件的更換跟不上業(yè)務(wù)量的增長；二是快遞公司人員素質(zhì)不高，服務(wù)意識有待加強；三是快件在投遞過程中存在眾多不可控因素，如天氣等；四是消費者對快遞服務(wù)企業(yè)的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高。

在模擬過程中對比發(fā)現(xiàn)：分單元單獨模擬的結(jié)果較整個區(qū)域模擬精確，但過程復(fù)雜，工作量大，需重復(fù)多次模擬工作，耗時長，最后還需要將各單元模擬結(jié)果拼接才可以進行區(qū)域流場分析與評價；而整個區(qū)域一起模擬工作量較小，方法簡便快捷，模擬結(jié)果與實際情況吻合，且相差不大，同時，還能更為直觀地了解和把握研究區(qū)地下水流動的整體變化規(guī)律，直接分析預(yù)測各擬選車間污染物遷移方向。因此，在多個相對獨立的水文地質(zhì)單元共同存在的研究區(qū)，采用對整個區(qū)域進行模擬的方法即可，無需分區(qū)單獨模擬。

[1]易立新,徐鶴．地下水?dāng)?shù)值模擬GMS應(yīng)用基礎(chǔ)與實例[M]．化學(xué)工業(yè)出版社,2009：10-80．

[2]仝曉霞,寧立波,董少剛．運用GMS模型對某垃圾場地下水污染的研究[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2012,35(7)．

[3]蔣亞萍，陳余道．MODFLOW—一套水文地質(zhì)學(xué)實用計算軟件[J]．廣西地質(zhì)，1999，12（3）：75-78．

[4]李國敏,陳崇希．地下水溶質(zhì)運移三維有限元模擬軟件的設(shè)計與應(yīng)用[J]．地球科學(xué),1996,21(1)：106-110．

[5]李錄,李春江,張吳平．單裂隙花崗巖中核素遷移的連續(xù)數(shù)學(xué)模型研究[J]．山西大學(xué)學(xué)報,1998,21(1)：1-9．

[6]劉君,劉春雨,江宇．239Pu(Ⅳ)在花崗巖裂隙介質(zhì)中遷移的數(shù)值模擬[J]．核化學(xué)與放射化學(xué),2013,35(4)：252-256．

[7]劉君．放射性核素在花崗巖裂隙介質(zhì)中遷移數(shù)值模擬[D]．哈爾濱工程大學(xué),2013．1-55．

[8]Takeo TANIGUCHI,Harald KASPER．A Study on Finite Element Modeling for Numerical Analysis of Groundwater Flow and Transport through Fractured Rock Matrix[J]．Journal of applied mechanics,1998,1：233-240．