基于T-PROGS的石嘴山市三维水文地质结构模型建立

（宁夏回族自治区水文环境地质勘察院 宁夏银川750011）

（宁夏回族自治区水文环境地质勘察院 宁夏银川750011）

基于石嘴山市水文地质钻孔资料，利用T-PROGS软件，通过数据整理概化、结构建模、模型识别验证、模型可视化等建立石嘴山市三维水文地质结构模型，并选取A-A’和B-B’剖面进行验证，得出利用T-PROGS软件建立的模拟剖面与手绘剖面表现规律一致。

T-PROGS水文地质结构模型

近年来，随着计算机技术的发展及其与数学理论的结合，数值模拟模型在地下水资源的定量分析评价研究中的得到了广泛的应用。水文地质结构的认识是影响地下水数值模拟模型建立合理性的一个重要因素。GMS软件中的转移概率地质统计模块T-PROGS可以通过分析已有的空间地质数据，利用统计学方法对空间各单元的地质情况进行插值模拟，然后建立误差目标函数，计算各种模型的误差，寻求最佳模型。本文利用石嘴山市的水文地质之钻孔资料，通过T-PROGS软件建立石嘴山市水文地质结构模型。

1 研究区概况

研究区位于贺兰山东麓山前洪积扇上，行政区划属石嘴山市惠农区所辖，面积21.58km2，其地理坐标为：北纬39o18′55"-北纬39o22′30"，东经106o41′26"-东经106o44′03"（图1）。研究区内地堆积了120—340米第四系堆积物，基底为新近系红色碎屑岩层,使该区已成为良好的地下水储水盆地。根据研究区地质、地貌和地下水埋藏条件及赋存形式，将研究区地下水分为第四系松散岩类孔隙潜水和新近系碎屑岩类孔隙裂隙水两大类。

2 模型的建立

2.1 数据整理概化

由于研究区内地下水主要赋存于第四系地层中，所以将新近系及更早地层作为基底处理。根据研究区水文地质条件，确定含水层底板在220m到250m之间，为考虑模型大小和充分刻画该区域水文地质结构，最终确定模拟深度为250m。考虑石嘴山地区含水层介质沉积特点，按照含水层组岩性的颗粒大小、渗透系数及水理性质，将区内第四系岩性概化为四类，以颗粒大小为序分别为：中粗砂、细砂、粉土、粘土。中粗砂和细砂为含水层，粉土和粘土为弱透水层。

2.2 结构建模

研究区内岩性空间变化过程具有马尔科夫链性质，首先利用钻孔资料计算垂直方向转移概率，然后根据沃尔索沉积相序定律——侧向岩性与垂向岩性表现相同的变化规律，由此利用马尔科夫链计算出任意方向的转移概率，最后条件模拟技术进行空间插值。

2.3 模型识别验证

在实际建模研究中，由于有限的勘探资料，描述含水层结构具有很大的不确定性，为满足含水层不确定性分析和描述，利用随机模拟技术同时产生多个结果。为判断模拟结果的好坏，除与实际地质剖面对比外，应对模型的正确性进行检验。研究区随机模型产生的多个模拟结果中，利用预留的30个钻孔资料进行模型识别与验证。

2.4 模型可视化

在研究区内采用水平方向500m500m，垂向2m进行剖分，利用条件模拟技术，进行克里金插值，先使用编写的软件程序对TSIM进行转换，再利用tecplot软件进行三维可视化显示（图2）。为了验证所建立模型与实际符合情况，本文选择位于研究区北部的A-A’剖面和位于研究区中南部B-B’剖面（图1），根据钻孔资料手绘剖面与模拟剖面进行对比（图3，图4）。

A-A’概化剖面与模拟剖面结果对比（图3）显示，研究区水文地质结构在山前地带，绝大部分为颗粒粒度较大的中粗砂，向下游渐渐过渡为中细砂和粉细砂夹粘性土，并且细颗粒越来越发育，三维地质结构模拟出的沉积规律与实际资料分析的沉积规律基本一致。A-A’手绘概化剖面（图3a）与B-B’手绘概化剖面中（图4a），冲积扇上部山前地带，冲积物颗粒较粗大，地势坡度大，向下游地势逐渐平缓，冲积物等沉积颗粒渐渐变细，在山前过渡到平原区地带，有一条明显的粘性土细粒带。A-A’模拟剖面（图3b）与B-B’模拟剖面（图4b）均刻画出了山前到平原过渡区细粒带问题，并且模拟出连续的粘土隔水层。

3 结论

根据条件模拟结果，整个研究区的沉积结构具有一定的旋回性，自上而下第四系粒度由细变粗又变细，构成一个较完整的沉积旋回。在山前地带，绝大部分为颗粒粒度较大的中粗砂，到中部平原过渡为细砂，并且细颗粒越来越发育，如粉土、粘土，在山前到平原过度区，存在细粒带，与人工手绘地层剖面表现出一致的规律。

基于T-PROGS的石嘴山市三维水文地质结构模型建立

■陆文庆 孙玉芳

P641[文献码]B

1000-405X（2016）-10-295-1