应用数值模拟法研究隐伏岩溶区水文地质条件_以北京大兴研究区为例.docx

应用数值模拟法研究隐伏岩溶区水文地质条件—以北京大兴研究区为例南天１，李星宇１，李鹏２，王新娟２，谢振华２，邵景力１（１．中 国 地 质 大 学 ，北 京 １０００８３；２．北京市水文地质工程地质大队 ，北 京 １００１９５）摘 要 ：大兴迭隆起地区岩溶水为北京市地下水资源的重要组成部分 。为 了 查 明 南 苑 －通 县 断 裂以及永定河断裂的水 文 地 质 性 质 ，以大兴迭隆起地区隐伏岩溶水 系统为研究对象 ，利 用 ＧＭＳ 地下水流数值模拟软件 ，建立了岩溶地下 水 系 统 模 型 。分别将研究断层设置为侧向隔水边界和侧 向透水边界的条件进行模拟计算 ，对比分析了不 同 水 文 地质条件下观测水位与模拟水位的拟合效果 ，结合水量均衡分析表明 ，南 苑 －通 县 断 裂 、永 定 河 断裂均为侧向隔水性质 的 断 裂 ，研究区岩溶含水系统主要来源于上覆第四系松散层的垂向越流补给 。研 究 表 明 ，数值模拟法在研究 隐 伏 型 岩溶含水系统水文地质条件具有一定的优势 。关 键 词 ：数 值 模 拟 法 ；水 量 均 衡 ；越 流 补 给 ；边 界 条 件 ；岩 溶 地 下 水 ；大 兴 迭 隆 起 ；北 京 地 区中 图 分 类 号 ：Ｐ６４１文 献 标 识 码 ：Ａ文 章 编 号 ：１６７２－１６８３（２０１４）０３－０１４３－０５ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＦｌｏｗＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏＳｔｕｄｙｔｈｅＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＣｏｖｅｒｅｄＫａｒｓｔＡｒｅａ －ａｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｎＤａｘｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＮＡＮ Ｔｉａｎ１ ，ＬＩＸｉｎｇ－ｙｕ１ ，ＬＩＰｅｎｇ２ ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｊｕａｎ２ ，ＸＩＥＺｈｅｎ－ｈｕａ２ ，ＳＨＡＯＪｉｎｇ－ｌｉ１（１．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＴｅａｍｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｕｐｌｉｆｔａｒｅａｏｆＤａｘｉｎｇ，ｔｈｅｋａｒｓｔｗａｔｅｒｉｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＢｅｉ－ ｊｉｎｇ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＮａｎｙｕａｎ－ＴｏｎｇｘｉａｎｆａｕｌｔａｎｄＹｏｎｇｄｉｎｇＲｉｖｅｒｆａｕｌｔ，ａｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｃｏｖｅｒｅｄｋａｒｓｔｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｕｐｌｉｆｔａｒｅａｏｆＤａｘｉｎｇｕｓｉｎｇｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ ＧＭＳ．Ｂｏｔｈｆａｕｌｔｓ ｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｓｔｈｅｉｍｐｅｒｖｉｏｕｓｂｏｕｎｄａｒｙａｎｄｐｅｒｍｅａｂｌｅｂｏｕｎｄａｒｙｉｎｔｈｅ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｈｅａｄｓａｎｄ ｗａｔｅｒｂａｌａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｔｗｏ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｂｏｔｈｆａｕｌｔｓａｒｅｉｍｐｅｒｖｉｏｕｓｆａｕｌｔ．Ｔｈｅｒｅｃｈａｒｇｅｏｆｋａｒｓｔｗａｔｅｒａｑｕｉｆｅｒｉｓｔｈｅｌｅａｋａｇｅｆｒｏｍｏｖｅｒｌｙ－ ｉｎｇＱｕａｔｅｒｎａｒｙｐｏｒｏｕｓａｑｕｉｆｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｈｙｄｒｏｇｅｏ－ ｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｃｏｖｅｒｅｄｋａｒｓｔｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｂａｌａｎｃｅ；ｌｅａｋａｇｅ；ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ｋａｒｓｔｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｕｐｌｉｆｔａｒｅａｏｆＤａｘ－ｉｎｇ；Ｂｅｉｊｉｎｇ我国北方岩溶水的主要形态 为 岩 溶 大 泉 ，其 分 布 集 中 于奥陶系和寒武系的石灰岩 、白 云 岩 含 水 层 中 ［１］。 按 照 补 给 特 征 ，岩溶地下水系统可分为隐 伏 型 和 裸 露 型 ［２］。 北 方 隐 伏 型 岩溶水系统规模大 、资源要素构成和转换关系复杂 、环 境 质 量 较 脆 弱 ［３］，岩溶发育受构造控制 ，补径