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-1-1飞机场地区地下水资源评价1.1飞机场地区水文地质概况研究区位于Waterloo河外的飞机场附近。该地区表层的地质条件是由上、下两层沙土以及砾石组成的含水层，中间以粘土和泥沙作为隔水层组成的。地貌特征包括一个飞机加油站，一个市内的供水井区域，以及一个不连续的隔水层，如图1-1所示。就是因为在研究区中心部位隔水层的尖灭，造成了加油站向地下渗漏的污染物从浅层含水层通过尖灭区流入深层含水层，从而对供水井区域造成污染，是研究区的污染源。本文利用VisualMODFLOW软件对研究区地下水资源进行分析评价，并在此基础上增加开采规模，在建立一个水源地。图1-1飞机场地区位置图1.2飞机场天然条件下地下水资源评价1.2.1天然条件地下水均衡分析研究区在天然状态下，即未经开采的条件下，地下水均衡情况如表1-1所示：-2-表1-1天然条件下地下水均衡表单位：m3/d均衡项第一层第二层第三层合计数量比例数量比例数量比例数量补给项降雨1077.501.000.000.000.000.001077.50边界0.020.000.000.0090.670.3390.69越流0.120.00186.181.00186.260.67372.56小计1077.641.00186.181.00276.931.001540.75排泄项河流864.870.800.000.000.000.00864.87边界29.880.030.000.00280.961.00310.84越流186.060.17186.381.000.120.00372.56小计1080.811.00186.381.00281.081.001548.27从表中可以看出：研究区主要的补给项是降水和边界的侧向补给，主要的排泄项是河流和边界的侧向排泄。其补给量为1540.75m3/d，排泄量为1548.37m3/d。1.2.2天然条件流场分析由于该研究区共有上下两层含水层，所以在分析流场变化时就浅层含水层和深层含水层分别分析。1.2.2.1天然条件流场图图1-2天然状态浅层含水层流场图-3-图1-3天然状态深层含水层流场图由图中所示：研究区地下水自北向南流动，在浅层含水层地下水水位从19.0m下降到15.5m，深层含水层从18.0m下降到15.5m。1.2.2.2天然条件降深图由图1-4和1-5可以看出，该地区天然条件下，北侧地下水位降深小，南侧地下水位降深大，最大降深大达到5m。-4-图1-4天然状态浅层含水层降深图图1-5天然状态深层含水层降深图-5-1.2.2.3天然条件质点追踪图为了能够更好的研究地下水中污染物质流动的路径，在加油站设置了五个质点，通过追踪器路径来观察污染物的流动。图1-6天然条件质点追踪平面图图1-7天然条件质点追踪剖面图在天然条件下，污染物通过隔水层的尖灭区从浅层含水层流向深层含水层，在平面上-6-沿着西侧流向南侧边界。1.2.2.4天然条件溶质运移图图1-8模拟天然条件20年后浅层含水层溶质运移平面图图1-9模拟天然条件20年后深层含水层溶质运移平面图-7-图1-10模拟天然条件20年后溶质运移剖面图从图1-8、1-9和1-10可以看出，在20年后污染物已经扩散了很大的范围，并且污染到了深层含水层。1.2.3天然条件地下水资源评价由以上的图标和分析可以得出，研究区的补给资源量为：1540.75m3/d。而且在开采地下水时可以将补给给河流的地下水袭夺过来，因此，研究区的可开采资源量的主要由降水量、河流补给、侧向补给和越流组成。可开采资源量必须小于补给资源量。1.3飞机场现状开采条件下地下水资源评价1.3.2现状开采条件地下水均衡分析在研究区的东南侧，河的北岸，有两口井分别以400m3/d和550m3/d的速度开采地下水，此时地下水均衡情况如表1-2所示：表1-2现状开采条件下地下水均衡表单位：m3/d均衡项第一层第二层第三层合计数量比例数量比例数量比例数量补给项降雨1077.500.970.000.000.000.001077.50边界34.620.030.000.00637.910.66672.53越流0.060.00330.101.00330.370.34660.52小计1112.171.00330.101.00968.281.002410.55排泄项河流783.540.700.000.000.000.00783.54边界0.010.000.000.0027.980.0327.99开采0.000.000.000.00950.000.97950.00越流330.040.30330.431.000.060.00660.52小计1113.591.00330.431.00978.041.002422.05-8-从表中可以看出：研究区主要的补给项是降水和边界的侧向补给，被开采层主要的补给源为侧向补给和越流补给。主要的排泄项是河流和边界的侧向排泄，但与天然条件相比向河流的排泄量相比还是减少了，是由于开采地下水袭夺了一部分排泄量。其补给量为2410.55m3/d，排泄量为242.05m3/d。1.3.3现状开采条件流场分析由于该研究区共有上下两层含水层，所以在分析流场变化时就浅层含水层和深层含水层分别分析。1.2.2.1现状开采条件流场图图1-11现状开采状态浅层含水层流场图-9-图1-12现状开采状态深层含水层流场图由图中所示：研究区地下水自北向南流动，在浅层含水层地下水水位从19.0m下降到15.5m，深层含水层从18.0m下降到15.5m。由于井的开采，在深层含水层，即开采层，以开采井为中心，形成了一个降落漏斗。1.2.2.2现状开采条件降深图由图1-13和1-14可以看出，该地区天然条件下，北侧地下水位降深小，南侧地下水位降深大，最大降深大达到6m。由于井的开采，在深层含水层，即开采层，以开采井出降深最大，形成一个降落漏斗。-10-图1-13现状开采状态浅层含水层降深图图1-14现状开采状态深层含水层降深图-11-1.2.2.3现状开采条件质点追踪图为了能够更好的研究在现状开采条件下地下水中污染物质流动的路径，在加油站设置了五个质点，通过追踪器路径来观察污染物的流动。图1-15现状开采条件质点追踪平面图图1-16现状开采条件质点追踪剖面图-12-在现状开采条件下，污染物通过隔水层的尖灭区从浅层含水层流向深层含水层中的供水井1中，对供水安全造成了威胁。而且随着开采的进行，供水井2的水质也会受到污染。1.2.2.4现状开采条件溶质运移图图1-17模拟现状开采条件20年后浅层含水层溶质运移平面图图1-18模拟现状开采条件20年后深层含水层溶质运移平面图-13-图1-19模拟现状开采条件20年后溶质运移剖面图从图1-17、1-18和1-19可以看出，随着开采的进行，在20年后污染物已经扩散了很大的范围，并且污染到了深层含水层中供水井1，只是污染物的浓度还比较低，但是随着时间推移，污染物的浓度会越来越大，并且污染到供水井2。1.3.3现状开采条件地下水资源评价由以上的图标和分析可以得出，研究区的补给资源量为：2410.55m3/d。而且在开采地下水时将补给给河流的地下水袭夺过来一部分，因此，研究区的可开采资源量的主要由降水量、河流补给、侧向补给和越流组成。可开采资源量必须小于补给资源量。1.4飞机场扩大开采条件下地下水资源评价目前该区需要扩大开采，需要新增3眼开采井，单井出水量为100-200m3/d；井间距为300m，开采时间20年。根据之前在天然条件和现状开采条件下的分析，研究区地下水是自北向南流动，且加油站，即污染源在研究区的北侧，现有的两个开采井在东南侧，因此将新增的3眼开采井增加在研究区的西南侧比较合适，而且这里靠近河流，可以采用傍河取水的方式建设水源地。新增水源地离原有的开采井有一定的距离，这样就不会互相影响，造成降落漏斗的进一步增大。根据选取开采井的位置和建立水源地方式，设计了三种方案。由于是建设水源地，所以井的抽水量应该达到最大的抽水量才能使设备最有效的使用，因此，开采井的抽水量为200m3/d。具体见表1-3：-14-表1-3新增水源地设计方案方案井的位置井的坐标水源地型式方案1河的西南岸供水井1-1供水井1-2供水井1-3直线型XYXYXY7575375375676375方案2河的西北岸供水井2-1供水井2-2供水井2-3直线型XYXYXY75325375325675325方案3河的西北岸供水井3-1供水井3-2供水井3-3三角型XYXYXY3753256753255306001.4.1方案11.4.1.1方案1扩大开采条件地下水均衡分析在研究区的西南侧，河的西南岸，新增三口开采井，以200m3/d速度开采，原有两口井分别以400m3/d和550m3/d的速度开采地下水，此时地下水均衡情况如表1-4所示：表1-4方案1扩大开采条件下地下水均衡表单位：m3/d方案1第一层第二层第三层合计数量比例数量比例数量比例数量补给项降雨1077.500.970.000.000.000.001077.50边界36.430.030.000.001197.100.781233.53越流0.040.00342.481.00342.590.22685.11小计1113.971.00342.481.001539.691.002996.14排泄项河流780.290.690.000.000.000.00780.29边界0.000.000.000.000.020.000.02开采0.000.000.000.001550.001.001550.00越流342.440.31342.481.000.040.00684.96小计1122.731.00342.481.001550.061.003015.28从表中可以看出：研究区主要的补给项是降水和边界的侧向补给，被开采层主要的补给源为侧向补给和越流补给。主要的排泄项是河流和越流排泄，但与天然条件相比向河流的排泄量相比还是减少了，是由于开采地下水袭夺了一部分排泄量。而且与现状开采条件相比没有了向边界的侧向补给，是由于开采量增大了。其补给量为2996.14m3/d，排泄量为3015.28m3/d。1.4.1.2方案1扩大开采条件流场分析由于之前的研究，抽取深层含水层的地下水基本上不影响浅层含水层的流场，所以本节关于流场及降深的研究均针对深层含水层进行，旨在能够选取最佳的开采方案。（1）方案1扩大开采条件流场图-15-图1-20方案1扩大开采状态深层含水层流场图由图中所示：研究区地下水自北向南流动，在深层含水层从18.0m下降到15.5m。由于井的开采，在深层含水层，即开采层，以原有开采井为中心，形成了一个降落漏斗。虽然新增3眼开采井，但由于其是傍河取水，且远离原油开采井，并没有对原有的流场造成很大的影响。（2）方案1扩大开采条件降深图由图1-21可以看出，该地区天然条件下，北侧地下水位降深小，南侧地下水位降深大，最大降深大达到5m。由于原有井的开采，在深层含水层，即开采层，以开采井出降深最大，形成一个降落漏斗。在新增的开采井处也增加了单个小的漏斗。-16-图1-21方案1扩大开采状态深层含水层降深图（3）方案1扩大开采条件质点追踪图为了能够更好的研究在现状开采条件下地下水中污染物质流动的路径，在加油站设置了五个质点，通过追踪器路径来观察污染物的流动。图1-22方案1扩大开采条件质点追踪平面图-17-图1-23方案1扩大开采条件质点追踪剖面图在扩大开采条件下，污染物通过隔水层的尖灭区从浅层含水层流向深层含水层中的供水井1中，对供水安全造成了威胁。而且随着开采的进行，供水井2的水质也会受到污染。但是并未对新增的水源地造成污染。（4）方案1扩大开采条件溶质运移图图1-24方案1模拟扩大开采条件20年后浅层含水层溶质运移平面图图1-25方案1模拟扩大开采条件20年后深层含水层溶质运移平面图图1-26方案1模拟扩大开采条件20年后溶质运移剖面图从图1-24、1-25和1-26可以看出，随着开采的进行，在20年后污染物已经扩散了很大的范围，并且污染到了