Visual MODFLOW在煤矿建设地下水环境影响评价中的应用 ——以甘肃省灵台县安家庄煤矿为例

结合甘肃省灵台县安家庄煤矿地下水环境影响评价实例,建立了评价区水文地质概念模型,并基于Visual MODFLOW对评价区地下水进行了数值模拟计算和验证;预报了设计开采条件下研究区不同含水层的地下水水位。预报结果表明:矿坑排水使得煤层所在含水层出现疏干现象,并且疏干范围随着开采范围的增加而不断扩大;在煤矿开采作用下,随着模拟时间的延续,煤系层上覆白垩系洛河组—宜君组含水层地下水位降落漏斗的范围及地下水位下降幅度不断增大,但降落漏斗的范围基本上不超过采空区范围;煤矿开采对白垩系环河组含水层无影响,至矿区开采期结束,未引起含水层水位下降;对上部孔隙、裂隙潜水含水层也无影响,至矿区开采期结束未引起含水层水位下降。     

基于GMS应用的开采区地下水模拟的研究进展

人类对地下资源的开采常伴随着对地下含水层环境的影响,包括对地下水水质、流场或水量等造成周期长、难以治理、难以自然恢复的巨大影响,并且在开采区内,地下水在区内的涌水量等也会对开采区的安全生产形成较大隐患。随着科技兴起,涌现了一批优秀的地下水数值模拟软件,其中GMS有着全面的功能性和强大的可视性被用于模拟各类地下水问题。本文综述了GMS软件在开采区水文地质模型建立、地下水资源评价、地下水溶质运移及矿坑涌水量几方面的应用研究进展,以期为我国开采区的地下水环境保护提供技术支持和借鉴。     

GMS在地下水环境影响评价中的应用

地下水环境影响预测是地下水环境影响评价中的重要环节,采取适合的预测方法和模型能够保证预测结果的准确性和环境保护措施的合理性。以某建设场地为研究区,利用GMS软件建立地下水预测模型,考虑风险事故工况条件下,预测了对二甲苯的污染运移范围。结果表明:装置一旦发生事故,污染物泄露将会对建设场地周边区域地下水造成污染,污染影响范围随时间逐渐增大,需采取严格的防范措施,并建立应急机制,保证当地居民的饮用水安全。     

GMS在地下水数值模拟及断层处理中的应用——以盖孜河水源地为例

GMS（Groundwater Modeling System）是国际上流行的地下水模拟软件,且与ARCGIS属性数据有很好的兼容性,GMS3DGrids中的MODFLOW模块下的barrier边界条件可用于模拟地下含水层系统中薄层、垂向和低透水性、对地下水水平流具有阻碍作用的物体。在盖孜河研究区,近南北向分布的断层对地下水流具有控制阻碍作用,应用障碍边界处理断层,对研究区进行地下水流数值模拟,计算结果表明,地下水流受断层的影响很明显,应用barrier障碍边界对断层进行处理,模型中能够较好地反映出断层的这种影响作用。     

GMS在地下水环境影响评价中的应用——以某焦化厂为例

采用GMS软件求解,用MODFLOW计算模块求解水流运动数学模型,用MT3DMS模块求解污染物运移数学模型,预测厂区污染源泄漏后,特征因子的扩散范围,评价厂区在生产运营过程中对地下水的影响。     

Visual Modflow在甘肃某矿区地下水数值模拟中的应用

在分析甘肃某矿区的水文地质条件基础上,建立了研究区水文地质概念模型,运用国际的可视化标准软件 Visual Modflow 对研究区地下水进行了数值模拟计算,预测了区内地下水水位随时间缓慢上升,地下水处于微弱正均衡状态,地下水位将以高于1 m幅度升降,极限水位是1.6 m,矿区地下水水位边界线将向东南侧(厂址范围)移动约214 m,距离厂址范围边界最近287 m,地下水水位上升后对拟建厂址范围内项目建设无安全影响,同时为今后研究矿区地下水资源的合理开发利用、矿区建设及环境保护等提供了科学依据.     

纳林河矿区某大型矿井地下水环境影响数值模拟研究

矿井采煤对地下水环境的影响主要为对具有供水意义的含水层水位及水量产生影响,确定采煤引起地下水水位降及漏失量是煤矿地下水环境影响评价的关键。以纳林河矿区某大型矿井为例,运用Visual MODFLOW建立模拟区地下水流数值模型,利用实测流场和长观孔的动态观测资料识别和验证数值模型,利用模型来预测采煤对第四系-白垩系含水层水位及水量的影响。模拟结果显示:前25年采煤引起地下水最大水位降为3.6 m,引起地下水的漏失量最大为141.87万m^3/a,占矿井涌水量的29.88%;利用矿化度法确定的越流量占矿井涌水量的6.39%~34.89%,模拟结果基本合理,可作为矿井采煤对地下水环境影响的研究依据。     

多元统计方法在地下水环境研究中的应用——以山西大同盆地为例

运用快速聚类法和因子分析法对大同盆地原生高砷、高氟地下水的16个水化学指标的空间变化进行了分析。结果表明,采用快速聚类法结合实际地下水性质可将研究区地下水分为6类具有不同水化学特征的地下水。从山前到盆地中心河间洼地,地下水中的砷质量浓度逐渐升高,盐碱化程度逐渐加重,水环境呈恶化趋势。因子分析法解释了研究区81.6%的水化学数据,分别提取出反映地下水盐分、砷、氟和硝态氮、Fe和Mn及微量组分Sr的5个公共因子。结合当地水文地质条件及水化学类型特征分析发现,研究区地下水经历了较强的水-岩相互作用、蒸发浓缩作用、离子交换作用,同时受人为活动影响,最终形成了现有的地下水水化学特征。两种统计方法均发现高盐分、高砷及高氟地下水分布有一定的重叠性,水化学特征相似。利用因子得分判断地下水水质特征,划分出各公共因子高值区分布情况与快速聚类法结果基本一致。     

某铀尾矿库区地下水238^U迁移模拟

将铀尾矿库核素迁移问题概括为均质多孔介质中稳定的二维水流条件下的三维溶质迁移问题,利用Visual Modflow软件（MT3D）采用全隐式差分法对某铀尾矿库放射性核素迁移进行了模拟研究,模拟值结果与浓度实测值较吻合,揭示了尾矿库放射性核素时空迁移规律。     

悦康药业地下水环境数值模拟预测与评价

悦康药业在开发和生产过程中可能会对区域地下水环境造成影响。基于研究区水文地质条件,建立水文地质概念模型,分别对拟开采的第Ⅲ承压含水层,运用水流运动方程对项目开采15年后的地下水位进行模拟预测;运用溶质运移数学模型对药厂建成后污水处理站对潜水和第Ⅰ承压水进行污染物模拟预测。水位模拟结果表明,15年后含水层(组)中形成降落漏斗大于1 m的范围为0. 45 km~2,形成地面沉降的可能性较小。污染物模拟预测选取COD_(Mn)、氨氮作为预测因子,分别预测污染发生100天、720天及1 800天后污染物迁移情况。污染物模拟结果表明污水站溶质扩散范围较小,5年后COD_(Mn)最大迁移距离为40 m,中心体积质量降为5. 0 mg/L;氨氮最大迁移距离为35 m,中心体积质量降为0. 3 mg/L,对区域地下水水质影响不大。     

西北某干旱区多级储水洼地地下水数值模拟

西北某放射性废物处置场预选区,区域地下水系统包含多级独立第四系储水洼地,洼地出口以泉水排泄地下水,继而回渗补给下级洼地。根据含水层底板起伏特征,利用GMS模拟软件中的排水沟模块与溪流模块概化了泉水,通过泉流量校准与监测孔水位拟合,校正了研究区渗透系数、给水度、和储水率等水文地质参数,计算了地下水流速、流向以及地下水资源量。结果显示,研究区地下水由南向北东径流,东北部为最终排泄洼地,地下水流速缓慢,水资源相对匮乏,有利于放射性废物处置的安全。     

铀水冶尾矿库地下水流特征与模拟分析：以某矿为例

铀水冶尾矿库中地下水流动特征控制了核素向周围环境扩散与迁移。本文以某矿山谷型尾矿库为例,运用二维有限元模拟了库内地下水分布及流动,结合水文地质条件进行了分析与讨论。     

U(Ⅵ)在浅层地下水系统中迁移的反应-输运耦合模拟——以我国南方核工业某尾矿库为例

在对我国南方某大型尾矿库库区水文地质条件概化的基础上 ,运用国际最新版本的三维地下水流动与污染物运移的模拟软件VisualMODFLOW建立了研究区U(Ⅵ )在浅层地下水系统中迁移的反应 -输运耦合模型 ,讨论了不同条件下U(Ⅵ )在地下水中的迁移情况 .模拟结果指示 ,在不治理的条件下 ,U(Ⅵ )对库区地下水污染严重 ;而在尾矿库治理条件下 ,由于地下水系统的自净作用 ,对于尾矿库在运营期间下渗的U(Ⅵ ) ,地下水系统完全可以“消化” .     

数值模拟在岩溶塌陷预警系统建设中的应用 ——以临沂市城区岩溶塌陷为例

岩溶塌陷是近年来频发的主要地质灾害类型之一,其发生、发展主要受岩溶水不合理开采所致,水位是影响岩溶塌陷的重要因素.文章以临沂市城区岩溶塌陷为例,探讨在建立完善的监测网络基础上,通过水文地质模型模拟城区一带的岩溶塌陷区水位的变化趋势,预测分析可行的地下水开采方案,建立起完整的岩溶塌陷动力预警系统,为减少或避免岩溶塌陷的发生提供了科学依据,也为同类地质灾害的监测、预警、预防提供了借鉴模式.     

基于Modflow的某表面活性剂生产项目对地下水环境影响预测研究

利用数值模拟方法预测与评价生产项目对地下水环境的影响,是科学制定地下水影响跟踪计划、减轻不良影响的重要手段。Modflow是广泛采用的三维地下水流和溶质运移模拟软件。以某表面活性剂生产项目为例,将项目埋深40 m以浅的浅层地下水作为预测评价的主要影响层位,使用Modflow数值模拟软件,选取COD_Cr和BOD₅为水环境的特征污染物,结合建设项目特征、水文地质条件预测污染物运移趋势和对地下水环境保护目标的影响,结果表明：正常工况下,本项目的各装置区、储存区、生产区和污水处理池构筑物等都有严格的防渗措施,不会对地下水造成污染。对地下水的污染途径表现在非正常工况下污水处理站生化池的底部破损发生渗漏,污水下渗对地下水造成的污染。在非正常状况下,至30 a模拟结束,污染影响范围和超标范围均是COD_Cr>BOD₅,污染物最大迁移距离约0.82 km(COD_Cr),最大超标距离约0.39 km(COD_Cr)。根据预测结果,应有针对性做好分区防渗措施和地下水监测工作...     

GMS方法在某市政工程地下水控制中的应用研究

大规模市政工程建设中不可避免地会遇到地下水的控制问题,潜水和承压水问题是施工过程中较为常见,做好地下水的控制对工程建设的进度及安全具有重要意义.通过公式法分析不同类型地下水的影响程度和阈值,探究GMS方法在某市政工程施工中的具体应用,并计算地下水的各项指标,验证顶管施工方法对控制地下水的有效作用,以期为类似工程提供理论...     

地表水-地下水溶质运移耦合模拟研究——以某赤泥堆场项目地下水环境影响评价为例

目前的地下水环境影响评价中,地表水体常作为边界条件,不能体现地表水中的溶质运移过程。本文以某一赤泥堆场项目为例,采用GMS软件中的MT3D-USGS模块的SFT程序包建立河流—地下水—溶质耦合模型,预测氟化物在运营期14年运移扩散情况,评价污染物对区域地表水和地下水的影响。结果表明:(1)模拟流场能较真实的反应研究区的地表水和地下水流动特征;(2)在正常工况条件下,氟化物对地表水和地下水的影响较小;(3)在岩溶塌陷的情况下,氟化物仅2d就可运移至季节性河流,在运移2369d后最大超标距离已经达到河流,且氟化物有沿河流向下游运移的趋势,第14年氟化物沿河流运移到下游河流及沿岸地下水含水层,形成一个随河流扩散的污染晕。     

地下水污染——以莫斯科市为例

工业、日常生活设施的整体以及与这些设施相关的工程、交通运输和技术设施是城市条件下地下水污染源。     

岩溶区尾矿库渗漏机理与综合防治技术——以环江北山铅锌矿尾矿库为例

岩溶区尾矿库渗漏是矿山引发环境污染的主要途径之一,其形成机理复杂、治理难度大,已成为矿业开发中的重大隐患。岩溶区尾矿库渗漏是复杂的、多因素共同作用的结果。渗漏虽然受多种因素的影响,但其发生主要是由上部附加应力作用、下部岩溶发育程度和地下水侵蚀（掏蚀）作用3个影响因素决定。文章在总结和分析前人研究的基础上,结合北山铅锌矿尾矿库最新调查成果,通过调查分析尾矿库的地质构造、岩溶发育特征、工程地质条件、水文地质条件等因素,对影响尾矿库渗漏的3个主要因素逐一分解,研究了深层与浅层渗漏的形成机理与破坏机制,结果表明尾砂堆积、高水头压力等产生的附加应力导致了库底岩土体支撑应力的破坏,频繁、大幅度的水位波动以及地下水侵蚀（掏蚀）作用产生的负压效应引发岩溶管道的连通,是导致尾矿库渗漏的主要原因。通过螺栓堵塞技术、配制有机充填材料封堵渗漏通道、地下水引流、坡面防护等措施对渗漏区进行了治理,取得了较好的防渗效果。