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兖州地区是我国重要的能源基地之一,蕴藏着丰富的煤炭资源。近年来,随着本地区煤炭、电力工业的发展,现有水源地已不能满足用水需求,唐村水源地即是在这种背景下上马的。本研究的目的就是建立山东唐村地下水数值模型,用以评价地下水可开采资源量并且预测新水源地投入使用后对地下水流场的影响。由于研究区内第四系孔隙水相对较为贫乏,而岩溶地层分布面积广,补给条件好,岩溶水资源较为丰富,水源地开采的主要是岩溶水,因此本次研究以岩溶水为主。
首先,综述了岩溶水资源评价方法,并且讨论了数值模拟模型在水文地质学上的应用。在详细分析唐村水源地地质和水文地质条件的基础上,建立了研究区的水文地质概念模型和地下水流数学模型,采用基于有限差方法的VisualModflow软件对所建立的三维地下水流方程进行了求解,对模型参数进行了识别和验证。运用该模型,对多年平均条件下的地下水补给资源量和可采资源量进行了评价和分析。最后,对不同开采方式下岩溶水流场变化趋势做了预测,并以不改变岩溶水动力学性质为约束条件对不同开采方式的合理性做了评价。
研究表明,模拟期(1985.1~1998.12)地下水系统总补给量为22.80×108m3,总排泄量23.00×108m3,均衡差为0.20×108m3,基本处于均衡状态。岩溶水可开采资源量为1.31×108m3/a。新增的三个水源地黄路屯、唐村、西龙河开采量为5×104m3/d、1.5×104m3/d、1.25×104m3/d时,为最佳开采方案。
通过模型识别及运行结果可以看出,唐村岩溶水具有渗透系数大、导水性强、与地表水联系密切的特点,因此,容易受人类活动的干扰,必须加强对岩溶水的监测以及保护。另一方面,由于对第四系含水层研究不够,资料和数据不充分以及农业灌溉和农村分散开采量数据统计不准确等原因,使上层孔隙水模拟效果相对较差。