潍坊市潍北区地下水模型研究

1 研究区概况

潍坊市位于山东半岛中部，东与烟台、青岛两市为邻，西与淄博、东营两市接壤，南与日照、临沂两市相连，北临渤海莱州湾[1]。气候属暖温带大陆性季风气候，春季多风少雨，夏季炎热多雨，秋季凉爽干旱，冬季寒冷少雪[2]，年平均气温12.3℃。潍北区包括寿光、寒亭、昌邑三个县市区，境内主要的河流有5条，自西向东依次为小清河、弥河、白浪河、潍河、北胶莱河；降水量时空分布不均，年际年内变化大，1990～2012年平均降水量为573.17 mm。总面积约4 850 km2,海岸线全长113 km；潍北平原水文地质区，是河流冲洪积及海水作用形成的平原区，含水层厚度、岩性发育不均，所以富水性差异很大。研究区地下水连年超采，地下水位持续大幅下降，地下水漏斗区形成并迅速发展，引发了地下水污染，咸水入侵等一系列环境地质问题[3]。

2 地下水模型的建立

2.1 水文地质概念模型

通过整合在现场和实验中收集到具体的水文地质数据，将潍北区的含水层的组成、特征和整体结构概化地表示出来。在地下水系统的研究中，水文地质概念模型往往反映了地下水系统的整体特点，是建立地下水各种特性数值模拟模型的重要基础。

2.1.1 含水层结构的概化

潍北区主要分布于潍北平原水文地质区，地下水含水岩组大致可分为第四系孔隙水含水岩组。为了方便计算，我们将垂向含水层厚度在40～60 m之间，根据其特性将含水层介质假定为各向同性。

只是平素过日子，还是有些不习惯。往日一大家子热闹惯了，突然间只剩下我跟大梁两个，怪冷清的。我们之间好像也变得有些生分了，话也越来越少，在一个桌上吃饭，有时眼光碰到一块儿了，又很快挪开，瞄到别处。

结合潍北区地层成井柱状图，确定其含水层主要岩性分区图，见图2，其岩性分区表见表1。

语言学国家社科基金项目（1991—2016）研究动态分析 …………………………………………… 苏 红（1.33）

建筑木模板组件中的木枋、对拉螺杆、环形紧箍、“山”形压接件和锁紧螺母一同构成了对直筒结构的胶合面板起紧固作用的紧固组件。在进行混凝土浇筑，荷载力传递给胶合面板，胶合面板再将荷载力均匀地传递给对拉螺栓的2个对称锁紧端，使得紧固组件整体受力合理，从而提升承载力。

2.1.3 观测井及集中水源地

本区内共有44眼水位观测井，大致均匀分布全区，选取18眼有长期观测资料的水位观测井，代表区域内地下水的基本运动规律。

2.2 地下水数学模型

(1)降水入渗补给系数α。根据已有的研究资料成果，α系数在0.15～0.20之间。

1)垂向边界：模拟区的上边界是地表，接受大气降水和地表水体的水量补给，工农业用水取水主要集中在含水层40～60m范围内。

(1)

式中：Ω为潜水渗流域；Γ1、Γ2为渗流域的第一类、第二类边界；h为潜水水位标高，m；b为含水层底板高程，m；h0为潜水含水层初始水位标高，m；h1为Γ1边界上水头分布，m；q为含水层二类边界单位面积流量，m3/(d·m)-1；μ为给水度；k为渗透系数，m/d。

2.3 地下水流模型

2.3.1 模型范围确定

潍坊漏斗区形成于上世纪70年代后期，以潍坊北部的寿光、寒亭、昌邑最为严重，故选取此三个行政区的部分区域作为此次地下水流场模拟范围，面积共计2 101.96 km2。

2.3.2 网格的剖分

⑤灌浆浆液及浓度变换：坝土采用1∶2的水泥黏土浆，接合部采用1∶1水泥黏土浆，基岩采用纯水泥浆；浆液浓度，水泥黏土浆采用密度1.2 g/cm3、1.3 g/cm3、1.35 g/cm3、1.4 g/cm3、1.5 g/cm3五级，纯水泥浆采用 5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1（或 0.5∶1）六个比级。 灌浆浆液浓度由稀到浓逐级变换，当灌浆压力保持不变注入率持续减小，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变浆液浓度；当某一比级的浆液注入量已达30 min、而灌浆压力和注入率无显著改变时，应换浓一级浆液灌注。

(4)给水度μ。结合已有的水源地勘查资料，根据长系列地下水等值线和分区降雨量资料求取分区给水度。计算公式为：

面对菲越的继续挑衅，2012年11月中共十八大报告明确提出：坚决维护海洋权益，建设海洋强国。对于菲律宾提出的南海仲裁，中国表示：不参与、不接受、不承认。2013年3月中国重组国家安全委员会并强化国家海洋执法力量，9月中国南沙岛礁建设开工。[注] 南沙岛礁建设详细可参见周桂银：《中国南沙岛礁建设的战略战术博弈》，《世界经济与政治论坛》2017年第4期，第48-63页。在维护南海利益上，中国的举措越来越具有针对性，精确界定目标、精准发力，效果明显。

2.3.3 初始条件的确定

根据潍北区地下水观测井资料，选择2010年1月1日至2011年12月31日作为模型的识别阶段，选择2012年1月1日至2014年12月31日作为模型的验证阶段，选择2010年1月1日的地下水观测井统测水位作为模型的初始水位，初始流场见图1。

图1 2010年1月地下水流场图

2.3.4 模型参数设置

2.1.2 模型边界条件的确定

图2 潍北区岩性分区图

表1 潍北区含水层岩性分区表

分区粗砂中砂细砂岩性描述一622612主要以粗砂为主,伴有少量中砂和细砂。二553510主要以粗砂为主,伴有少量中砂和细砂。三106624主要以中砂为主,伴有少量粗砂和细砂。四246016主要以中砂为主,伴有少量粗砂和细砂。

结合现有的资料条件，确定其模型参数如下：

根据水文地质概念模型,建立数学模型方程如下：

(2)渗透系数K。利用水源地勘查中抽水试验的有关成果，该区域K的范围在1.5×10-4～5×10-4 m/s，其中含水层的垂向渗透系数是水平渗透系数的1/10。

1．极品类蓝宝石。有的蓝宝石毛料，开采出之后，未经任何人工改色和优化处理，品质就能达到世界公认的极品类型蓝宝石标准，如矢车菊颜色、卡蓝等。这类宝石产出不到O.5%。

(3)灌溉回归系数β。根据已有研究资料成果，β系数在0.10～0.12范围内。

2)侧向边界：(1)北部边界：潍北区的北部为莱州湾，对模型存在一定的入流补给，因此通过水力坡度差值将它定义为定水头边界[4]。(2)侧向边界：其与潍北区内存在较强的水力联系，因此将东部、西部、南部边界分别设置为通用水头边界。根据边界观测井的长期观测资料，赋予边界水头值。

根据潍北区域内地层、流场、边界条件等特征，经综合考虑，将潍北区域剖分为50行×100列×1层的网格结构。

(2)

式中：t为水位过程线上平缓上升时间(d)；Pc为时段内的降水总量(mm)；tc为时段内的历时(d)。

(5)潜水蒸发系数。潍北区地下水埋深普遍在10 m以上，故不考虑潜水蒸发。见表2。

2.3.5 方程的源汇项[5]

潍北区地下水的补给来源主要有大气降水、侧向径流补给、河道渗漏补给、农业灌溉回归补给等。地下水排泄方式主要有潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量和地下水开采量，因为区域内地下水埋深较大，故不考虑蒸散发的排泄方式。经计算，多年平均地下水补给资源量为22 824.51 m3/d，多年平均地下水排泄量为27 635.60 m3/d，天然状态下地下水资源均衡量差为-4 811.09 m3/d，已处于超采状态。见表3。

表2 水文地质系数汇总表

区域降水入渗补给系数α渗透系数K/m/s灌溉回归系数/β给水度/μ一0.184×10-40.120.16二0.25×10-40.120.17三0.151.5×10-40.10.12四0.172×10-40.110.13

表3 天然状态下多年平均地下水资源均衡量表 m3/d

地下水补给量地下水排泄量项目资源量项目资源量大气降水入渗量16656.98地下水开采量27635.60侧向补给量3114.23侧向流出量0.00河流渗漏补给量1113.30河流流出量0.00灌溉回归补给量1940合计22824.51合计27635.60均衡差-4811.09

在Visual ModFlow软件中，降雨补给量和农业开采量两者进行叠加处理，以面状补给的形式进行赋值，流入为正，流出为负；水源地集中开采地下水和其他则通过点状的形式进行赋值。弥河、白浪河、潍河则按线状进行赋值，输入河水位、河底板高程，河宽，河床厚度、渗透系数等参数。

2.4 模型识别

根据已有的地下水动态观测井资料，选取2010年1月至2011年12月两年的观测资料来进行模型识别，观测井为18个。

当模型收敛时，可通过评价模型的标准化均方差(RMS)来检验模型模拟结果，如果模型模拟的RMS值小于1 m，或是标准化的RMS值小于10%，则说明模拟结果达到精度要求，相关系数越接近1，则说明模拟结果越好。

从校准程度图可以看出，在模拟结果收敛的情况下，模型的RMS值为1.314，标准化RMS为3.46%，相关系数为0.99，均达到了精度要求。总体来说，所建立的模型能够真实反映地下水流场情况。

2.5 模型验证

为了进一步验证模型整体的准确性以及所调参数的准确性，需要对模型进行验证。选择2012年1月至2014年12月作为模型的验证，每月做为一个应力期，模拟时间为三年，各水文地质参数、边界条件等与识别期保持一致，并输入相应的源汇项。

中效消毒剂。抗有机物能力强。毒副作用大：剌激性；毒性；不易清洗；环保问题。用于场地消毒，禁止带动物消毒。

从校准程度图可以看出，在模型模拟结果收敛的情况下，模型的RMS值为1.778，标准化RMS为4.353%，相关系数为0.98，均达到了精度要求。建立的模型能够真实反映模型取得地下水流场情况。

钦州石夹水库位于著名的钦防海槽中部，发育有一条晚古生代硅质岩带(图1)。研究区出露有两套整合接触的地层，分别为上泥盆统石梯水库组(D3s)的硅质岩、下石炭统石夹组(C1sj)的硅质泥岩和泥质硅质岩。岩石矿物主要以灰绿色、黑色薄层状硅质岩夹灰黑色、灰褐色薄层泥岩为主，其次为夹有灰黑色硅质的凝灰岩。

3 模型的适应性分析

根据前期潍北区内各地下水观测井成井柱状图概化其地下含水层结构，建立水文地质概念模型；通过输入一系列的水文地质参数、边界条件、初始条件、源汇项等，建立地下水流数学模型；在识别阶段通过不断进行水文地质参数的调整，使其精度达到模型模型的要求。通过对潍北区验证阶段观测井模拟水位与实测水位之间的差值进行统计，并对水位拟合小于1 m的绝对误差进行统计，统计结果表明，各个典型井在验证阶段，水位拟合绝对误差小于1 m的水位结点占已知水位结点的比例均大于70%，符合水位拟合精度要求。潍北区模型验证期的水流模型模拟结果满足精度要求，整体上看，潍北区的水流模型能够真实的反映出潍北区的水流场情况。

4 结语

通过对潍北区水文地质数据和地层情况分析研究，利用数学方法建立地下水流模型，依据潍北区已有的地下水动态观测井资料，选取2010年1月至2011年12月两年的观测资料用来进行模型的识别，选择2012年1月至2014年12月的观测资料作为模型的验证。得出以下结论：

从模型模拟试验的结果看，模型模拟计算的结果基本与实测的水位相符合，潍北区的水流模型能够真实的反映出潍北地区的水流场情况，表明模拟调试得到的参数是可靠的，可据此对潍北区地下水开采量和地下水动态作出较为可靠的预测、预报[6]，从而提出合理的地下水采、补方案，为潍北区超采区治理，水源地的合理开采，城乡供水安全，水资源管理及开发调度提供科学依据。

顾名思义，此类抱杆顶端形似羊角，最大的缺点是只适用于单相导线相关工作，作业中仅能稳固中相导线，如图2所示。

参考文献

[1]唐培军.潍坊市水资源评价报告[R].潍坊：潍坊市水文局.2004.

[2]高树东.潍坊市地下水资源评价[D].南京：河海大学.2005.

[3]隋伟,苗乃华,陈吉贤,等.潍坊市地下水超采现状及对策[J].地下水.2010.32(3)，51-52.

[4]薛禹群.地下水动力学[M].北京：地质出版社.1997.37-4.

[5]姚磊华.非平稳随机地下水流模拟[J].煤炭学报.2000.25(增)：16-21.

[6]王刚，周启友，魏国孝，等.酒泉盆地地下水系统数值模拟与预测[J].工程勘察.2009.(2): 37-41.

综合考虑各方面可能影响多列车运行的因素，选取发车间隔、停站时间、旅行时间和安全距离等多个重要的约束条件进行分析。