1、用MODFLOW和MT3DMS對Rafsanjan含水層的地下水定量和定性的數(shù)值模擬摘要：農(nóng)業(yè)部門是伊朗最大的淡水消費者，它消耗著80%的淡水資源。在過去十年中，農(nóng)業(yè)施肥加之水資源的過度使用導致大量的鹽分積累，土壤物理性質(zhì)衰退。在沙漠和干旱地區(qū)等，例如Rafsanjan平原地下水資源的使用比地表水資源多得多。因此，關(guān)于這些資源的質(zhì)量信息仍然是必要的。最優(yōu)管理的任務(wù)是保護水資源，阻止未來的損失。在這項研究中,Rafsanjan平原的地下水數(shù)量和質(zhì)量將通過MODFLOW和MT3DMS研究。這種含水層的定量模型進行了觀測數(shù)據(jù)的比較和校準。這個模型被用來預測10年間地下水的變化。結(jié)果表明，十年來這個平

2、原水位下降了大約15來。定性模型結(jié)果表明，大多數(shù)質(zhì)量參數(shù)將會增加。導電性增加將超過其他參數(shù)。未來5年參數(shù)值將達到16000PS/ITo因此，我們建議，應減少水資源的剝削和減少農(nóng)業(yè)用井；我們還建議增加地下水資源，使用現(xiàn)代平原灌溉系統(tǒng)來增加農(nóng)業(yè)活動。關(guān)鍵詞：地下水Rafsanjan平原定性和定董模型MODFLOW和MT3DMS.介紹在農(nóng)村和城市地區(qū)水是全面發(fā)展的一個重要的角色。生活農(nóng)業(yè)工業(yè)都離不開水。地下水資源是最大的淡水儲備。地區(qū)地表水資源是有限的，不容易為農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動供水、地下水資源分布廣泛，隨處都可以利用。伊朗是水資源匱乏的國家,年平均降雨量250毫米,大約是世界年平均雨量的三分之一。在伊

3、朗干燥的氣候下地下水是很重要的。人口快速增長，城市和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，有限的地表水資源，和額外的地下水資源開發(fā)對地下水資源造成了不可彌補的持續(xù)性損害持續(xù)。因此,適當?shù)墓芾砗妥屑氀芯康叵滤谶@些領(lǐng)域是必要的。在這種背景下，在最近的兒十年里，利用計算機模型對地下水建模是一種有效的和快速的研究水平衡的評價和水地下水運動的方法。利用計算機建模管理資源引起了極大關(guān)注。模擬的地下水流動數(shù)學模型的研究是一種間接的方法與直接方法和比（像砂槽模型）更經(jīng)濟；數(shù)學模型的目的是模擬真正的含水層條件使用一系列的數(shù)學方程，如果合理使用數(shù)學模型它可以預測未來水資源的狀態(tài)也可以體現(xiàn)各種條件對含水層的影響，這其中一個模型，有許多功能

4、的研究地下水是MeDonald和Harbaugh模型，它是在1998年提出了己知的作為處理MODFLOWWindows(PMWIN)和廣泛被很多研究人員使用(MeDonald和Harbough1988)。Rafsanjan東南平原是一個位于伊朗的干燥沙漠。它是世界上最大的開心果生產(chǎn)基地。農(nóng)業(yè)、啤酒行業(yè)的水供應主要來源為Rafsanjan平原地下水。近年來,由于農(nóng)業(yè)活動農(nóng)業(yè)水井的增加造成了該地區(qū)嚴重的水位下降。由于該地區(qū)造酒業(yè)和農(nóng)業(yè)用水量的增加導致水質(zhì)惡化和導電性(EC)的水越來越多。所以這片平原的地下水使用是禁止的，仔細研究這些資源是非常重要的。Kazemi和rahnama(2006)的Raf

5、sanjan含水層使用MODFLOV/模擬地下水流動并且他們研究了在這平原降低地下水位的影響消退的土地。他們的研究結(jié)果表明，水位降低消退呈線性(KazemiandRahnama2006).研究地點Rafsanjan研究區(qū)是Kerman平原盆地，位于伊朗東南部(圖la)。這片平原包括三個子流域如Rafsanjan,Nogh,和Anar平原(圖lb)。這個地區(qū)夏天溫暖冬季寒冷干燥。Rafsanjan含水層被用于家庭、農(nóng)業(yè)和丄業(yè)。水位高，年降水量在60毫米到120毫米之間的低地。補給的含水層,很大程度決定于降水和灌溉的滲透。六到八月份蒸發(fā)量最大,年平均為3m；rafsajan平原的一般特征在表1中給

6、出；圖lb顯示Fig.I歲LocationofRatsanjanPlain,bGeologicmapofRafsanjanPlainlahleI(icncraicharactcrishcsofRatsanjanplain.Altea12.421km2Annualprecupitation90mmKvaporation3inl-nngitudc5452-56341jititudc251-31*31Height1,400-3,434mrafsajan平原地質(zhì)圖。東、東北和西部地區(qū)的平原覆蓋了沖積階地，河流沖積物和小沙丘砂礦床。實驗結(jié)果表明，平均的沖積層厚度為140米，最大厚度為270米。根據(jù)電力部

7、克爾曼，辦公室記錄的信息,RafsanjanT*原地下水在1996年排放到1381深和淺井和153暗渠的年排放總量約850MCM/Yo地下水的流動和運輸解決方案模型在程序模擬的地下運動水，經(jīng)常用到PMWIN和MT3D。大多數(shù)是基于地下水數(shù)值模型解決兩個偏微分方程，其中包括地下水三維運動方程和方程運輸解決方案。運動方程的三維地面水(恒定密度)在多孔介質(zhì)表示為如下(SchwartzandZhang2003andAlmasriandKaluarachehi2007):其中，Kxx,Kyy,Kzz是水力傳導系數(shù)沿X,Y和Z坐標值，h是一個液壓頭,是一個泵的流量項，補給，或其他來源和匯;Ss是一種特殊的

8、儲存t是時間，考慮到在地下水中的一個單一的化學成分，考慮對流，分散，流體匯/源，平衡控制吸附，和一階不可逆反應速率如下描述（ZhengandBennett1995）:（內(nèi)簫）仙O+詈G(2)在這里，C是溶解的濃度，C是吸附濃度，t為時間，0丿是水動力彌散系數(shù)張量，是孔隙水流速，是每單位體積的含水層的體積流量和流體的源或匯的代表，Cs是濃度的流體源或匯流量，入是反應速率常數(shù)，R是延遲因子，Pb多孔介質(zhì)的體積密，e是孔隙度。兩種因素都對地下水污染的轉(zhuǎn)移有影響：1平流：輸運方程的平流項，?（c）,描述同流速下混溶污染物的運移.對于許多領(lǐng)域規(guī)模的污染物運移問題，對流項占主導地位的其他條件。要用一個無量

9、綱的數(shù)測量對流的控制程度，它被定義為：P皿匕_D在這里，IV丨是滲流速度向量的大小，L是長度，通常作為網(wǎng)格單元寬度，D是色散系數(shù)。2色散:分散在多孔介質(zhì)是指污染物的擴散區(qū)域大于將預測單獨從平均地下水速度矢量（Anderson,1979年，1984年）色散是由于機械分散，結(jié)果偏差的實際速度在微尺度地下水平均速度和分子擴散由濃度梯度驅(qū)動的。分子擴散通常是次要的，可以忽略不計,而機械分散的影響，只有在地下水速度很低時將變得非常重要。機械分散和分子擴散的總和稱為水動力彌散或簡單地分散。水動力彌散張量各向同性，U丿中，定義如下：TOC o 1-5 h zDl=仇嶺4/(4)Dr=a/Vf+D(5)在這里

10、，Dl和5是縱向和橫向動力彌散系數(shù)，D*有效擴散系數(shù)；業(yè)和血分別為是縱向和橫向彌散，用于估計分散性，下列關(guān)系可用于如下表示(XuandEckstein1995):aL=0.83xlog()24H1(6)在這里，L是地下水流的空間尺度。橫向比縱向彌散性為0.1(Gelharetal.1992年)。方法在這項研究中，首先制備M0DFL0W地下水流動的定量模型，然后對模型進行校準和驗證(Chiang,andKinzelbach1998).在下一階段，這個模型用于預測在未來兒年的水位。然后，定量模型被用來準備定性模型。在本研究中，制備了MT3DMS定性模型(鄭春苗1999)。對各種定性參數(shù)，如鈣(鈣)

11、，鎂(鎂),氯(氯)，和其他離子導電性進行了評價和建模。用于提供量化和數(shù)據(jù)定性模型Tabk*2DatathatusedforsupplymodelsMocfclIkeddataNumberofwcBsBoundaryconditionsInitulconditionsQuantitativeQualitativeWaterclcvaticmValueofCl.Mg.Ca.EC72Mxz-szwAoKnp=oo0二三匸P(HqoxilbomS3wssT.vs-vPUC3.X二ou二o占三u.2_CJq-oOIXHU.5JsonwAPQJmsEWpuPJ三ONOu爼.22uosuedwous0遼冬

12、uu4SFLt-43一ram73m-grM:oa8MJs-5HB:z753V9WH易-eg-C笆caaSBF7usaa！g14416*ebservawon1441.5$1441.51441.451441.41441.35-slmulahcnoooiA555Oct2W6Now2006D&S2006Jan2007Feb2OO7Mar2C07TimHMonth)1441.42144142441441.061441.481441.51441521041.54141561441.581441.61337船18E133738133736-13J734-133732W隔135728133726133724-

13、1337221WZ133i7.251337313J735dUrvaiA343Time(month)Fig.6Gonnknisincalculationandobsenffltionhydrographsatlheendofveiriificiitionperiodforwellsno.23and71441eU4158|1441.563144!.M8U4152S1441.5SU-1148|切461441.44obscrratJon泅t(e)卜Ug7Fittmj;observationandcalculatingheadvaluesallheendperiodofverificationforwe

14、llsno.23anid7Fig.8aHydrographofMediationheadinwlln*o.11for10ymrstowin亡.bHydrographofprJic*ionhead出wellno.53for10yarstocome,cHydrugniphofpredictionheadinwellno.49fur10yearstocomeMTlwinMMlhlF城.9HydrographofchlondeconceiHralioninRafkinjunplain7G6767.GG7G2OCQO2Ob-rrvaFig.10Comparisonofmeasuredandcalcula

15、tedvaluesforchlorideCtmCCiitritionihdObcrv-vi206.802CorepksiisonofCalculatedondObtservedthloridB7.86757GG762O&.8O2OburvedcHarideZ7?206,802Oh環(huán)詔cHkrideFig.11ComparisonofmeasuredandcalculatedchlorideconcentrattaninvcriGcauoiistep:aforthenext2years,bforthenext5years7&S76ComparisonoiCalculatedandObservod

16、clllflride206EO230Ti*75FivayairsAgoCoeyoaragoiNowTwanextaarsFwnoxtyears;TimeTimeFig.12aHydrographofchloridecoiwcirtraiionvaluesforalfl-yr卩ciodinagriculturalwellnu60bHydrographofcblondeexmeentrationvaluesforaiO-wcarperiodinagriculturalwellno.3J.cHydrographofchlorideconcentraricnivaluesfora10-yorperio

17、dinKigriculiuralwellno.10Time(rear)200720012012201232200丿iwntom20102011ion忡)7t117065/7zwcc/50:on2009201ccntia(i0iivaluofoi5yea”tocutnc.dIlydiogruphof|xcdivtiunsodiumconcetiirationvaluesfor5yearstocuniec1lydrographofpicdkiionECcuncciuratiunvalueribr5ycaistuuhbc.fHydiu段aphofpredictionSolconcentrationv

18、aluesfor5yearstoconicgIIvckugraphofptediaiunplIvMiz(bnitaldispersionratiotndispersionlength,JJtPKvctticaldispersionurtiotolengthofdispersion.KDabsorptioncoetTicienrLDlengihofdispersionTable7QualityparaineiersValuesexistingingroundwaterfortenycaraperiodinRalsanjunaqiulcrWellmumberNo.10No.33No.60ParameterCa（加&）Previous5years7.339.7&Prcvioux1year9.340.26.2New12.140.363Next2yearns13.64036.3Next5y鈕於16341