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1、专题四专题四 FEFLOW 应用实例第五章FEFLOW 在宿迁市的应用5.1 水文地质条件概化本研究区周长为 758km,面积为 7489km2。模拟区边界除西北部骆马湖和东南部洪泽湖概化为一类水头边界(1st head)外，其余均概化为三类水头边界(3rd head)。补给主要为大气降雨入渗。排泄为人工开采地下水和垂向蒸发。从地下水动态资料来看，模拟区的孔隙水水位呈非稳定状态。模拟区内部结构视为非均质各向同性，根据不同区域的水文地质条件对不同参数进行相应的参数分区，同一参数分区内可视为均质。水流服从达西定律，可视为平面二维流。5.2 数学模型的建立根据上述水文地质概念模型，可建立起相应的数学
2、模型：，tHQtyxhtyxHmk yHTyxHTxV *),(),(Dyx,， , t0tyxHtyxH,111,yx， yxHtyxHt,00Dyx,式中：H ：承压含水层水位(m)；h ：潜水含水层水位(m)；：弹性储水（释水）系数；*：越流系数； mkT：导水系数(m2/d)；QV：承压水开采强度(m/d)；H0：初始水位(m)； H1：计算区一类边界水位(m)；1：一类水头边界。D：计算区范围。 5.3 含水层系统的识别地下水流系统的模拟，要解决两大问题，即参数识别问题和预报问题。解决这两个问题的前提是要建立一个尽可能反映实际含水层地质体与边界条件的数学模型。本次评价中，因无最新资料
3、可用来进行模型识别，所以直接参考1999 年江苏省宿迁市地下水资源评价报告 ，仅利用模型进行预报。5.3.1 空间离散根据研究区含水层系统的垂向分布特征，将研究区含水层系统分为三层（layer）四片（slice） ，上层为潜水和微承压含水层，下层为、承压水含水层，中间为弱透水层。平面上将其剖分成 32991 个有限元网格，共 23680 个节点（图 51） 。图图 51 平面网格剖分图平面网格剖分图5.3.2 时间离散FEFLOW 中的时间步长形式主要有三种（见图 52）：定步长（constant time steps） 、变步长（varying time steps） 、自动时间步长（aut
4、omatic time steps） 。为了数据的输入和输出的方便，此处选择变步长。预报期选定在 2007 年 1 月 1日到 2020 年 12 月 31 日，共 5114 天。采用变步长，按照月为单位计，共 168个时间步长。图图 52 时间步长控制图时间步长控制图5.3.3 初始流场初始水位根据 2000 年第一季度宿迁市深层地下水监测季报 （表 51、52）而确定。研究区深层的初始流场如图 53 所示。表表 51 宿迁市宿迁市 2000 年年 13 月份深层地下水监测井水位埋深统计表月份深层地下水监测井水位埋深统计表县（区）井号地理位置1 月 1 日埋深（m）宿城区1302002市供电
5、局5.941318001龙集水利站27.371318003天岗湖乡政府12.691318004金锁镇自来水厂4.501318005陈圩乡水利站10.001318006魏营乡王拐村王元庄24.821312008成河自来水厂1.821312009孙园乡井村16.061311010双沟中心卫生院11.981312011峰山乡黄岗村翟岗33.781312012重岗乡水利站8.971313013界集自来水二厂20.061313014大楼乡11.01泗洪县1318016县人民银行9.111328002王集自来水厂7.921328003新源自来水厂19.53泗 阳 县1328004八集粮管所7.33宿豫区1
6、338001侍岭缫丝厂（3 号井）16.761342001高墟乡政府2.731342002吴集乡柳树村4.491342004吴集乡柳树村2.801348005悦来乡双蔡村16.741348006耿圩乡沂南村10.021348007沂涛乡敬老院3.241348009胡集乡盆荡村6.061348010扎下乡11.44沭阳县1342011刘集乡吉湖村10.08表表 52 宿迁市宿迁市 2000 年年 13 月份逐日深层地下水监测井水位埋深统计表月份逐日深层地下水监测井水位埋深统计表县（区）井号地理位置1 月 1 日埋深（m）1348012华冲镇淀粉厂1.63 沭阳县 1348013庙头村乡政府2.4
7、4宿城区1301001井头乡彩塑厂2.71318002太平乡粮管所14.891311007归仁镇政府11.77泗 洪 县1313015半城镇大新庄14.911321001县绢纺厂14.141328005林河乡水厂26.00泗 阳 县1328006卢集粮管所12.151338002丁嘴中学12.941338003洋北中学19.12宿 豫 县1338004王官集中学4.361342003南关乡杨店村9.87 沭阳县 1342008钱集乡钱东村6.71宿城区1301001井头乡彩塑厂2.701318002太平乡粮管所14.891311007归仁镇政府11.78泗 洪 县1313015半城镇大新庄14
8、.961321001县绢纺厂14.141328005林河乡水厂25.86泗 阳 县1328006卢集粮管所12.161338002丁嘴中学12.931338003洋北中学19.32宿 豫 县1338004王官集中学4.331342003南关乡杨店村9.82 沭阳县 1342008钱集乡钱东村6.63-10-8-6-4-202468101214161820222426图图 53 研究区深层初始流场研究区深层初始流场5.3.4 边界条件本模型第一片（slice）骆马湖和洪泽湖给定为第一类边界，其余片（slice）上边界均为第三类边界，见图 54。模拟区内开采井众多，仅较大的水源地就有：沭阳县沭城镇
9、面积 90 km2，开采量高达 2.58 万 m3/d；泗阳县众兴镇面积 86 km2，开采量高达 1.63 万m3/d， ；宿城区洋河镇面积 36 km2，开采量高达 1.82 万 m3/d。为了加强市区地下水资源的管理和保护，避免因过量抽取地下水而引发地质灾害，合理配置水资源，实现有限的水资源持续利用，宿豫区和宿城区自2001 年起，对市区深层地下水源井分期分批封填并逐步取缔手压井等浅层水源井。根据宿迁市政府关于加强市区水资源统一管理工作的通知 （宿政发2001165 号） 关于市区封井工作会办会的会议纪要 （宿迁市人民政府办公室 2005 年 10 月 21 日） ，到 2006 年 6
10、 月 10 日，将完成封井计划。所以，本次评价认为市区在预测期内不再进行地下水的开采。图图 54 研究区的一类和三类边界研究区的一类和三类边界随着宿迁市节约用水工作进一步深入，城镇生活生活节水器具普及率 75以上，管网漏失率低于 12，工业用水万元 GDP 取水定额 120 m3，水重复利用率 65%以上，年节水量 2 亿 m3，建筑业及第三产业万元产值用水量为 40 m3和 12 m3，年节约用水 0.41 亿 m3。农业综合毛灌定额 650 m3/亩，年节水量5.12 亿 m3。节水后，年节水总量将达 7.53 亿 m3。全市多年平均用水量为 32.417 亿m3，其中取用地表水 30.0
11、92 亿 m3，占总用水量的 92.82%；取用地下水 2.325亿 m3，占总用量的 7.18。按照地下水在总供水量中所占的比例，预计“十一五”后(2010 年后)，每年可节约地下用水 0.5 亿 m3左右。为了便于研究，本模型中把各个乡镇的开采量都集中在一眼井开采。因资料的限制，根据各区镇 2001 年度深井的开采量，相应于多年平均地下水开采量进行比例分配。开采井分布情况如图 55 所示，详细资料见表 53、54、55。图图 55 开采井分布图开采井分布图表表 53 沭城县各乡镇深井开采量沭城县各乡镇深井开采量沭阳县各乡镇名2007-2009 年开采量（m3/d）2010-2020 年开采
12、量（m3/d） 沭城镇25800.0 20263.0 贤官镇1087.5 854.1 马厂镇12290.9 9653.1 北丁集乡1718.9 1350.0 十字镇7748.1 6085.3 汤涧镇1946.9 1529.1 胡集镇8962.8 7039.2 悦来镇19157.7 15046.2 刘集镇17434.4 13692.8 耿圩镇18368.4 14426.3 庙头镇13632.7 10706.9 七雄镇10287.0 8079.3 张圩乡4371.8 3433.5 章集镇12233.9 9608.4 塘沟镇17829.1 14002.7 沂涛镇4950.6 3888.1 颜集镇19
13、42.5 1525.6 东小店乡2249.5 1766.7 高墟镇1363.7 1071.0 茆圩乡7169.3 5630.7 官墩乡3538.6 2779.2 新河镇1026.1 805.9 万匹乡1126.9 885.1 桑墟镇1819.7 1429.2 华冲镇3867.5 3037.5 吴集镇8169.1 6415.9 李恒镇8265.6 6491.7 青伊湖镇482.3 378.8 周集乡9725.7 7638.5 西圩乡1968.8 1546.3 陇集镇11036.8 8668.2 钱集镇12549.6 9856.3 龙庙镇1232.2 967.7 韩山镇6331.8 4972.9
14、扎下镇3793.0 2978.9 合计265479.4208504.1 年合计（亿 m3）0.9690.761表表 54 泗洪县各乡镇深井开采量泗洪县各乡镇深井开采量泗洪县各乡镇名2007-2009 年开采量（m3/d）2010-2020 年开采量（m3/d） 青阳镇67310.8 52865.0 双沟镇21982.7 17265.0 峰山乡924.3 725.9 天岗湖乡1709.7 1342.8 上塘镇4365.3 3428.5 魏营镇1501.4 1179.2 车门乡954.6 749.8 瑶沟乡1952.7 1533.6 石集乡1015.4 797.5 城头乡694.3 545.3 临
15、淮镇199.6 156.8 陈圩乡5033.6 3953.3 半城镇1501.4 1179.2 孙园镇7758.6 6093.5 重岗乡1189.0 933.8 梅花镇902.6 708.9 归仁镇338.5 265.8 金锁镇2360.6 1854.0 曹庙乡5988.2 4703.1 朱湖镇1241.0 974.7 界集镇1640.2 1288.2 太平镇3106.9 2440.1 龙集镇1353.9 1063.3 四河乡43.4 34.1 合计135068.7106081.1 年合计（亿m3）0.4930.387表表 55 泗阳县各乡镇深井开采量泗阳县各乡镇深井开采量泗阳县各乡镇名200
16、7-2009 年开采量（m3/d）2010-2020 年开采量（m3/d）众兴镇16300.012801.8 王集镇26208.5 20583.8 新袁镇15173.3 11916.9 裴圩镇1379.4 1083.4 爱园镇17932.1 14083.7 李口镇1379.4 1083.4 城厢镇1379.4 1083.4 临河镇6897.0 5416.8 穿城镇13793.9 10833.6 张家圩镇2758.8 2166.7 高渡镇1379.4 1083.4 三庄乡4138.2 3250.1 来安乡6897.0 5416.8 合计115616.490803.6年合计（亿m3）0.4220.3315.3.5 水文地质参数分区第一、二层即潜水和微承压水、弱透水层单井涌水量小，富水性差，只进行零星分散式开采，第三层（深
