建立三姑泉岩溶含水系统水文地质模型

（一）水文地质概念模型

本次模拟计算的区域为整个延河泉域岩溶含水系统，计算区面积2840km2。计算区四周均为第二类边界，依据前面边界的划分全为隔水边界。

根据计算区水文地质条件，选择奥陶系中统岩溶含水层作为地下水数值模拟计算的目标层。整体上该含水层可概化为非均质、各向异性的潜水—承压水含水层，地下水具有统一水位。含水层下部奥陶系下统裂隙溶隙不发育，构成含水层稳定的隔水底板。泉域中、北部地区含水层顶部被第四系松散层和石炭、二叠系砂页岩覆盖，为透水或弱透水的补给边界，南部地区为裸露灰岩区，为透水的补给边界。含水层顶板标高如图9-12所示。

计算区岩溶地下水在裸露区和半裸露区主要接受大气降水入渗补给，在覆盖区主要接受上覆含水层的越流补给，此外还接受沁河、芦苇河、获泽河、长河及董封水库的渗漏补给。岩溶地下水的排泄以泉水出露及人工开采为主。

计算区内地下水受气候、人工开采等因素影响，水流呈非稳定状态。由于裂隙、溶隙呈网格状发育，全区岩溶地下水有统一的地下水面，符合达西定律。所以把延河泉岩溶地下水系统概化为二维、非均质、各向异性、非稳定态层流运动的潜水—承压水水流系统。

（二）数学模型

其数学模型类同“三姑泉域计算模型的建立”中的式（8-3）。(www.xing528.com)

（三）计算剖分

根据岩溶地下水系统特征，对计算区域进行三角形单元离散，共被剖成1774个三角单元，1064个节点（图9-13）。其中二类边界点140个，内节点924个。

本次计算采用由冰岛大学研制的基于Galerkin（迦辽金）有限单元法的AQUA3D软件进行数值模拟计算。用Galerkin（迦辽金）有限单元剖分插值，即可将上述数学模型离散成常微分方程初值问题，然后对时间取对称差分格式，将其离散成一个线性代数方程组，即可得到数学模型的数值解。

图9-12　延河泉域奥陶系中统岩溶含水层顶板标高图

图9-13　计算区剖分图