基于剖面數值模擬的地下水流系統結構控制因素——以鄂爾多斯白堊系盆地北部典型剖面為例

張 俊,侯光才,趙振宏,尹立河,王 冬

(西安地質礦產研究所,陜西西安 710054)

1963年,Toth[1]基于理想的二維均質各向同性小型泄水盆地模型,利用解析解繪制了理論上的地下水流系統流網結構,發展了地下水流系統理論,使水文地質的研究視野拓展到了區域(流域或盆地)尺度,研究對象轉入到了以整個水系統與自然環境系統和社會經濟系統間相互關系為著眼點的生態環境巨系統下的區域地下水系統[2-5]。

地下水流系統結構的研究是地下水系統研究的重要內容,也是正確評價和合理開發利用區域地下水資源的基礎。流網分析是研究水流系統的有力工具,受限于當時的技術條件,Toth基于小型泄水盆地模型的流網分析采用解析法求解,涉及計算較復雜,且數學公式難以描述地下水運動復雜的交換條件和賦存條件,尤其是當含水層介質不是均質各向同性時,解析法計算難度更大,Toth對于復雜地形條件和非均質各向異性含水層對水流系統的影響只做了定性討論。隨后,Freeze等[6]用數值法繪制流網,討論了任意地形和非均質各向異性介質對水流系統的影響,其中,非均質性僅分析了2種不同滲透系數含水層簡單分層的情況,各向異性僅分析了簡單地形條件下的情況,對復雜地形條件下形成的多層分級嵌套結構的水流系統未作詳細分析。

Groundwater modelling system(GMS)軟件作為地下水模擬專業軟件,采用圖形化界面,建模過程簡單方便,圖形表達功能強大。借助GMS軟件建立剖面二維水流數值模型,自動生成剖面流網,通過自由改變模型的邊界條件和含水層結構或參數觀察流網的變化,可以幫助研究者方便直觀地分析影響水流系統結構的各種因素,深化對水流系統的認識[7-9]。……