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水资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,是当今世界第一资源,也是关系到人类社会发展的重要因素。随着社会经济的发展,人口不断增长,水资源供、需矛盾日益尖锐,人们对地下水的开采急剧增加。长期以来,由于对运城盆地地下水资源的开发利用缺乏统一规划与管理,对地下水超量开采引起了一系列的环境地质问题,尤其是运城市城区水源地深层承压水的开采量急剧增加,有些地区多年掠夺式的集中开采已形成了永久性的地下水下降漏斗。地下水水位的持续下降已引起了一系列的环境地质问题,在涑水盆地已形成了面积达1486km2的中深层承压水下降漏斗(1998年末),其中心水位与边界水位相差110余米。由于漏斗区水位逐年下降,漏斗局部水位已明显低于盐池、硝池水位,倒灌(浅层咸水越流补给中深层承压水)问题已客观存在。对此,运城地区也提出了加强沿黄水源地开发,努力完善提黄灌溉系统。1991年进行了运城市地下水资源预报与管理,采用水量模型对地下水与盐湖、硝池的补排量及转换关系进行研究,间接了解地下水咸化的发生和发展,并建立了数学模型,提出方案和相应的对策和建议,这些研究对运城地区地下水资源的可持续发展有重要意义。本文对做的工作以及成果如下:
(1)本次地下水资源评价,运用了大量的钻孔、地质剖面资料、试验资料、以及以往的水文地质研究成果,用多种方法分析确定运城盆地水文地质参数,主要包括:潜水含水层给水度、渗透系数、储水系数、降水入渗补给系数、田间灌溉入渗补给系数、潜水蒸发系数等。
(2)本文充分分析了运城盆地地质及水文地质条件,并以此为基础,建立了研究区的水文地质概念模型,并建立了运城盆地三维地下水流动数学模型。
(3)利用美国地质调查局通用地下水数值模拟软件GMS软件建立了盆地三维流数值模型。GMS软件中采用MAP模块来建立水文地质概念模型,使模型的建立过程直观,且易于操作。使用GMS时,运用MAP下的Recharge模块和GMS中2D SCATTERPOINT模块,以及由MAP向MODFLOW转换时特别需要注意一些关键的问题,如存在不合理的操作则可能会导致模型不能运行,或是出现不合理的运算结果。
(4)根据最近收集到的数据,模型识别时间选在2005年5月至10月,同时对参数进行优化从而使得模拟获得通过。
(5)在数学模型识别的基础上,给出预测模型的初始条件,边界条件及源汇项后,即可进行地下水位预测。以2005年为基准年,预测2010年运城盆地区域的地下水资源情况。本次水位预报采用三种方案:方案1:维持现有开采量、开采方式和分布状况,降雨量为近10年平均降雨量时,预测5年后研究区地下水水量与水位的变化情况;方案2:原则是在地下水流场已出现降落漏斗的地方应减少开采量,未出现降落漏斗的地方适当增加开采量,并依据当地经济及人口增长速度,用水量逐年增加情况,按开采量5年增长2%的速度,即平均按每年递增0.4%的速度开采,降雨量仍为近10年平均降雨量时,预测5年后研究区地下水水量与水位的变化:方案3:通过前面两个方案模拟预测的结果,设计方案位为在永济黄河低阶地区水源地布置开采井,同时减少盆地内部原有的开采井量,以达到水均衡。得出结论,为了使得持续开采运城盆地地下水资源,将必须关闭永济河河岸的抽水井,如果既不使补排过度失调也不使当地经济受到重大影响,可是适当的允许保留3个开采井进行适量的开采。