洙赵新河滨湖段抽水试验数值模拟研究

李玥璿，陈立峰，王训诗

（1.济宁市洙赵新河管理处，山东 济宁 272000；2.山东省淮河流域水利管理局，山东 济南 250100）

2010年，洙赵新河列入沂沭泗水系重要支流治理规划，滨湖段（梁山闸桩号24+383以下）于2014年4月开工治理，2016年9月治理完成，治理标准为除涝5年一遇，防洪50年一遇。根据实测资料，现状河底宽一般在122.0～175.0m之间，河口宽在147～225.0m之间，两岸滩地宽在12.0～65.0m 之间，河底高程 30.73～32.37m，河型较规整。堤身断面较为完好，除局部堤段堤顶高程较低和路桥缺口外，堤身断面基本满足要求。

1 水文地质研究

从地质单元看，洙赵新河滨湖段分布最广泛的是第四系鱼台组。经过资料对比分析和野外勘察，决定在G105洙赵新河桥（桩号14+200）下游右岸布设水文地质探采结合孔 （钻孔编号为ZK01和ZK02）进行典型地层断面的水文地质研究。具体勘测过程分为两个部分：首先在典型地层断面先进行钻探取芯，然后在原地进行扩孔成井。

1.1 典型地层断面情况

主要通过水文地质探采结合孔来揭示洙赵新河在该段的地层情况。ZK01钻孔和ZK02钻孔的基本情况见表1。

表1 水文地质探采结合钻孔情况表

ZK01和ZK02岩性基本相同，这表明洙赵新河滨湖段的地层岩性相对均一，地层可概化为各向同性。岩芯总长为20m，主要岩体为粉质黏土，总长度为15.4m，占比为77%；其次为淤泥质黏土，总长度为2m，占比为10%；再次为粉细砂，总长度为1.7m，占比为8.5%；黏土总长度为0.9m，占比重最少，为4.5%。其岩性描述与第四系鱼台组地层相吻合。

1.2 断面补给与排泄条件

G105洙赵新河桥断面地处湖西黄泛冲积平原，沿线地势较低，沿岸地下水属第四系孔隙潜水或弱承压水，主要储藏于粉细砂、砂壤土及黏土层中。浅层地下水主要补给来源为大气降水，其次为灌溉回渗、地下径流等。

1.3 断面抽水试验

主井及观测孔基本情况如表2所示，以ZK01钻孔为主井，ZK02钻孔为观测井，设计井深均为20m，成井扩孔孔径为600mm，成井管材为水泥管，下置深度为20m，水泥管周围由砾砂填护，填砾深度为0～20m，滤管长度为20m。成井完成之后洗井，直至达到抽水试验要求。待水位稳定后进行抽水试验，稳定水位在地表以下7.007m。

表2 抽水试验主井及观测孔情况表 m

本次抽水试验为1个抽水井和1个观测井的1个落程的潜水含水层完整井定流量非稳定流抽水试验，同时，抽水试验时间和降深达到了稳定流抽水试验对稳定延续时间的要求，所以可以根据稳定流试验参数计算方法计算渗透系数K=8.753m/d、影响半径R=76.296m，本次试验主要数据见表3。

2 抽水试验数值模拟

2.1 构建典型断面地质模型

采用GMS构建地质模型时技术路线为：采用Boreholes输入钻孔的勘测地层数据和指标→用TINs规整构建地质模型的图层→导入散点或地面高程以提高地层表层的精度→用Horizons-Solids

表3 抽水实验数据一览表

生成可视化效果Solids地质模型，如图1示。

图1 典型断面地质模型实体图

2.2 构建典型断面水文地质模型

采用GMS构建水文地质模型时技术路线为：采用Solids-MODFLOW将三维地质实体整体转化为MODFLOW模型→将岩性的水文地质参数赋给MODFLOW模型→完成水文地质模型建模，如图2示。

图2 典型断面水文地质模型实体图

2.3 边界条件和补给排泄条件

在研究中，将底边界处理为隔水边界，上边界作为开放边界；将河道上下两侧侧向边界概化为定水头边界，即侧向边界为补给河道的影响边界。通过给概化的模型高程赋值，使模型底边界有一个在1/5000～1/10000之间的水力坡度。

2.4 抽水试验数值模拟及精度分析

通过对典型断面实地钻探勘测，洙赵新河滨湖段的含水层厚度不一，普遍为潜水，一般为5～10m，主要含水层为7.0～12.5m的薄层砂层，具中等透水性，综合渗透系数为8.753m/d，滩地高程与河底高程的垂直距离为7.0m。

将数值模拟结果与实际抽水试验相对比，模拟的抽水试验数值模拟结果为：数值模拟的中心降深为10.840m，影响半径为79.000m；抽水试验的中心降深为10.895m，影响半径为76.296m。由于受河道存在的影响，数值模拟中抽水井的影响半径并不是一个均匀的圆形，在此处抽水井影响半径取在河滩地的影响半径值。中心降深的误差率为-0.51%，影响半径误差率为3.54%，均在数值模拟允许的误差范围内，所概化水文地质模型可用于群井数值模拟。

3 结语

在GMS中采用MODFLOW模块对G105洙赵新河桥断面的抽水试验进行了模拟。模拟实验表明，数值模拟结果与抽水试验结果存在一定的误差，但是在数值模拟允许的误差范围内，因此所建立的数值模型可用于群井抽水试验数值模拟，优化湖西滨湖河道施工降排水方案。

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