【摘要】本文以某水利枢纽工程库区为研究对象，在前期水文地质测绘、勘探工作的基础上，对上述均衡计算区建立地下水数学模型，以定量评价羌河一级水电站、二级水电站及三级水电站建成运行以后，对规划河段河谷地下水环境的影响，进行定量或定性的分析，并做出预测评价。 　　【关键词】水文地质；数值模型；水资源量 　　1、含水层结构概化 　　评价区地处羌河谷中，与周边中低山区对照比较，地形地貌及堆积物有明显的区别，可综合归属为一个独立的水文地质单元。区内含水层在河床中自上到下为第四系全新统-上更新统冲积卵砾石层；在河谷两侧分布冲洪积扇，由上到下依次为第四系全新统冲洪积碎石土层、第四系全新统冲积卵砾石层及第四系上更新统冲积卵砾石层。含水层的岩性较不均一，为非均质含水层，其非均质性用含水层参数（导水系数T、给水度μ）分区概化处理。根据勘探试验获取的参数系列值做成含水层参数分区图，给出各区的参数均值作为数值计算的初值，经模型调试和识别，最终将试验参数系列转化为模型参数系统。由于浅层与深部含水层之间存在较好的水力联系，所以将计算区含水层概化为与地表水有密切水力联系的单层各向同性平面二维渗流的潜水含水层。根据模型范围内地质、水文地质条件分析，现有条件下，模拟区主要接受侧向补给（包括基岩裂隙水和河谷潜流补给量）和田间灌溉水入渗补给，以及少量降水入渗补给，对概念模型可概化。 　　2、地下水模型中数据选用 　　在1∶1000的比例尺的地形图上获取地面高程数据及羌河水位，用surfer软件进行对插值，得到地面等高线及地下水等水位线图，再利用MODFLOW自带的插值模块Field Interpolator，确定了模拟区各个单元的高程和河流单元水位。根据地形图上地形和河水水位，以及现场调查的资料，绘出地下水初步流场图，作为稳定流模型的地下水初步水头。各单元的河水水位确定主要依据尾部水文站断面实测流量―水位关系曲线及规划报告水文章节中相关断面的水位―流量关系曲线来模拟确定。对地形图中规划河段，在地形图上切割出一级电站、二级电站、尾部水文站等12个横断面。其他各断面依据上述两已知断面模拟参数结果，采用水力学公式（曼宁公式）计算各个断面水位―流量关系。利用已有的工程地质资料，结合不同岩性的经验值，确定不同岩性的水平、垂向渗透系数和给水度。根据岩性的空间分布规律，利用渗流等效原理和克里格插值方法确定各单元渗透系数和给水度。地下水入渗补给量则是分不同的灌区，根据各灌区的灌溉入渗系数等计算单位面积地下水入渗补给量。河流采用River程序包进行模拟。 　　3、地下水数学模型的校验 　　模型校验过程分为三方面，（1）地表河流水位拟合。利用尾部水文站断面的实测水位流量资料对曼宁公式计算的各断面水位流量关系过程进行校核。（2）初始流场拟合。（3）识别各参数区水文地质参数。 　　4、地表河流水位拟合 　　由于资料缺乏，只有尾部水文站断面的实测水位流量关系数据，以及羌河枢纽以下至尾部拦河枢纽河段水力发电规划报告中根据曼宁公式计算的二级水电站断面水位流量关系图，需要得到河流各个断面的水位过程，就要先做出各个断面的水位流量关系曲线。首先用曼宁公式计算尾部水文站断面的水位流量关系表，并利用尾部水文站断面的实测水位流量关系数据进行校核。 　　5、初始流场拟合 　　经反复调试计算，模拟潜水初始流场与实测流场，大部分拟合差小于0.5m。特别指出的是：在调试过程中，不单纯追求拟合曲线的完全符合，而是综合计算区的水文地质条件，从地下水流场、水位年变幅分带及区域水量均衡方面综合考虑，这样使模型拟合更加符合实际。 　　6、现状年地下水均衡模拟结果及评价 　　模型模拟区地下水总补给量为0.4729×108m3/a。河床潜流量为0.0402×108m3/a，占总补给量的8.49%。灌溉入渗量（渠系入渗和灌溉入渗合并计算）为0.1033×108m3/a，占总补给量的21.85%。基岩裂隙水量为0.2054×108m3/a，占总补给量的43.43%。河道渗漏补给量为0.1240×108m3/a（5月―9月），占总补给量的26.23%。模型模拟区地下水总排泄量为0.5139×108m3/a。腾发量为0.2252×108m3/a，包括河道地表水面蒸发和潜水蒸发腾发量，占总排泄量43.83%。地下水向河道排泄量为0.1344×108m3/a，占总排泄量26.15%。地下水侧向流出量为0.1543×108m3/a，占总排泄量30.02%。 　　水均衡法与地下水模型模拟结果差异不大，本次模拟的地下水补排量基本代表了本区的现状实际情况，至于各项量仍存在着一定的差异，这是两种不同方法各自考虑的角度不同、参数取值不同等所带来的误差。 　　7、规划年地下水均衡模拟结果 　　模型模拟区地下水总补给量为0.5253×108m3/a。河床潜流量为0.1095×108m3/a，占总补给量的20.85%。灌溉入渗量（渠系入渗和灌溉入渗合并计算）为0.0983×108m3/a，占总补给量的18.72%。基岩裂隙水量为0.2030×108m3/a，占总补给量的38.64%。河道渗漏补给量为0.1145×108m3/a，占总补给量的21.80%。模型模拟区地下水总排泄量为0.5505×108m3/a。腾发量为0.2416×108m3/a，该量中包括河道的水面蒸发量以及二级电站水库建成以后的水库水面蒸发量，占总排泄量43.89%。地下水向河道排泄量为0.1548×108m3/a，占总排泄量28.12 %。地下水侧向流出量为0.1541×108m3/a，占总排泄量27.99%。 　　8、地下水数值模型成果结论 　　通过数值模拟，在规划项目实施以后，一级电站――二级电站闸址段规划河谷段，地下水埋深小于3m区，地下水位年下降值平均为0.25～0.75m；在地下水埋深3～6m区，地下水水位下降小于0.20m；在埋深大于6m区，地下水位基本保持不变。地下水位下降值距河道愈近则愈大，距河道愈远则愈小。二级电站闸址由于蓄水导致水位雍高，其相应的回水区两侧地下水位还会有所升高。 　　在规划项目实施以后，二级电站闸址――尾部拦河枢纽河谷段地下水埋深小于3m区，地下水位年下降值平均为0.40～0.70m；在地下水埋深3～6m区，地下水水位年下降值小于0.40m；在地下水位埋深大于6m区，地下水位基本保持不变。 　　由于规划河段河谷内河道两侧及河漫滩区地下水位埋深较浅（小于2m），规划年地下水位埋深小于1m的区域减少的面积较小，上述两段河谷地下水位年内分别只下降了0.25～0.75m、0.40～0.70m，地下水埋深1―3m区面积反而增大，地下水埋深大于3m区面积基本无大的变化。因此规划年规划河段河谷区地下水蒸发量减少量较小。则规划项目实施后，对减水河段河谷内的陆生野生植被影响较小。 转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-5826833.htm