德州市地下水运动数值模拟研究

王希科等

摘 要：根据德州市区水文地质条件，将含水层概化为非均质、有越流向的二维承压水流模型，根据水量均衡原理建立三角网格剖分节点的差分方程，采用逐次超松弛迭代方法解系数矩阵；根据实测资料对模型进行识别与调试，采用识别后的有关数据，进行地下水量均衡计算和资源量计算，发现补给量小于排泄量，年超采量为393万m3/年，对未来地下水动态进行了预测，不同条件下地下水位降深达5.6～61.3m。研究发现随着超采时间的延长及超采量的加大，地下水位将持续下降，地下水漏斗面积不断扩大，导致地面沉降、水质恶化等环境地质问题进一步恶化。为防止地下水超采引起的环境地质问题进一步恶化，提出了科学的防治措施及建议。

关键词：地下水运动；数值模拟；地下水漏斗；地面沉降；环境地质问题

1 数学模型

近年来，德州市地下水开采量大于补给量，地下水位处于持续下降状态。根据深层水水资源概念，不仅将补给资源全部开采了出来，还利用了一部分储存资源。本文在充分研究德州市水文地质条件的基础上进行了模型概化与计算。

1.1 数学模型的建立

根据研究区水文地质条件，将主要开采含水层分为两个含水岩组，上部称为第一含水层（埋深300～500米以上），下部称为第二含水层（埋深500～800米），中间为一越流层（见图1）。第一、第二含水岩组均可概化为非均质、有越流项的二维承压水流模型，数学模型如下：

式中：H1、H2为第一、第二含水层水位标高（m）；……