1. 模型用途 |
  
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1. 模型用途 |
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人们对地下水模型的需求，归根结底都是为了预测未来，从而为决策提供支持。预测未来必须建立在充分了解过去、当前情况以及系统演变机制的基础上。有些决策单纯通过借助以往经验和对宏观情况的把握就可以做出，而另外一些情况下人类的认知能力无法系统地整合已有的信息进行预测，这时就需要借助一些外在工具，而地下水模型是帮助地下水工作者进行预测的最好工具。常见的模型用途有：
● 评价地下水安全供水量
● 地下水环境影响评价
● 评价地下水修复系统
● 优化灌溉抽水量
● 圈划水源保护区
● 模拟自然降解过程
● 确定风险评估的暴露途径
● 确定含水层存储和恢复的可行性
● 计算矿坑涌水的影响
● 预测海水入侵造成的影响
● 评估污染羽空间分布和演化过程
● 指导野外数据收集
地下水模拟工作的核心是深入理解研究区地下水赋存和运移规律，选择适当的数学工具对问题进行表征和求解，创造性地使用可用信息对模型进行校正，其后才可以对现实世界进行一定程度的预测，而且这一预测结果必须经过审慎考察方能使用。由于地下水循环的不确定性较高，在创建地下水模型时极少遇到初始的模型结构和参数就能再现现实世界，所以建立地下水模型的重要工作之一就是使用现场测得的水位、水量、水质信息对模型进行校准和验证，在合理范围内反复调整模型结构和参数，只有当模型的可靠性得到充分验证后，方可使用此模型进行更深入的工作。
环境影响评价中的地下水模拟
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国环境影响评价法》，规范和指导地下水环境影响评价工作，保护环境，防止地下水污染，环境保护部于2016年1月7日发布了国家环境保护标准《环境影响评价技术导则——地下水环境（HJ 610-2016）》。地下水环境影响评价的基本任务中包含如下表述：“预测和评价建设项目对地下水水质可能造成的直接影响，提出有针对性的地下水污染防控措施与对策”。标准中根据建设项目行业分类和地下水环境敏感程度，将地下水环境影响评价工作划分为一、二、三级，其中一级评价要求使用数值法进行地下水环境影响预测；二级评价要求使用数值法或解析法进行地下水环境影响预测。标准中对于地下水环境预测模型的要求（第九节）全文摘录如下：
9 地下水环境影响预测
9.1 预测原则
9.1.1 建设项目地下水环境影响预测应遵循HJ 2.1 中确定的原则。考虑到地下水环境污染的复杂性、隐蔽性和难恢复性，还应遵循保护优先、预防为主的原则，预测应为评价各方案的环境安全和环境保护措施的合理性提供依据。
9.1.2 预测的范围、时段、内容和方法均应根据评价工作等级、工程特征与环境特征，结合当地环境功能和环保要求确定，应预测建设项目对地下水水质产生的直接影响，重点预测对地下水环境保护目标的影响。
9.1.3 在结合地下水污染防控措施的基础上，对工程设计方案或可行性研究报告推荐的选址（选线）方案可能引起的地下水环境影响进行预测。
9.2 预测范围
9.2.1 地下水环境影响预测范围一般与调查评价范围一致。
9.2.2 预测层位应以潜水含水层或污染物直接进入的含水层为主，兼顾与其水力联系密切且具有饮用水开发利用价值的含水层。
9.2.3 当建设项目场地天然包气带垂向渗透系数小于1×10-6cm/s 或厚度超过100m 时，预测范围应扩展至包气带。
9.3 预测时段
地下水环境影响预测时段应选取可能产生地下水污染的关键时段，至少包括污染发生后100d、1000d，服务年限或能反映特征因子迁移规律的其他重要的时间节点。
9.4 情景设置
9.4.1 一般情况下，建设项目须对正常状况和非正常状况的情景分别进行预测。
9.4.2 已依据GB 16889、GB 18597、GB 18598、GB 18599、GB/T 50934 设计地下水污染防渗措施的建设项目，可不进行正常状况情景下的预测。
9.5 预测因子
预测因子应包括：
a）根据5.3.2 识别出的特征因子，按照重金属、持久性有机污染物和其他类别进行分类，并对每一类别中的各项因子采用标准指数法进行排序，分别取标准指数最大的因子作为预测因子；
b）现有工程已经产生的且改、扩建后将继续产生的特征因子，改、扩建后新增加的特征因子；
c）污染场地已查明的主要污染物；
d）国家或地方要求控制的污染物。
9.6 预测源强
地下水环境影响预测源强的确定应充分结合工程分析。
a）正常状况下，预测源强应结合建设项目工程分析和相关设计规范确定，如GB 50141、GB 50268 等。
b）非正常状况下，预测源强可根据工艺设备或地下水环境保护措施因系统老化或腐蚀程度等设定。
9.7 预测方法
9.7.1 建设项目地下水环境影响预测方法包括数学模型法和类比分析法。其中，数学模型法包括数值法、解析法等方法。常用的地下水预测数学模型参见附录D。
9.7.2 预测方法的选取应根据建设项目工程特征、水文地质条件及资料掌握程度来确定，当数值方法不适用时，可用解析法或其他方法预测。一般情况下，一级评价应采用数值法，不宜概化为等效多孔介质的地区除外；二级评价中水文地质条件复杂且适宜采用数值法时，建议优先采用数值法；三级评价可采用解析法或类比分析法。
9.7.3 采用数值法预测前，应先进行参数识别和模型验证。
9.7.4 采用解析模型预测污染物在含水层中的扩散时，一般应满足以下条件：
a）污染物的排放对地下水流场没有明显的影响。
b）评价区内含水层的基本参数（如渗透系数、有效孔隙度等）不变或变化很小。
9.7.5 采用类比分析法时，应给出类比条件。类比分析对象与拟预测对象之间应满足以下要求：
a）二者的环境水文地质条件、水动力场条件相似。
b）二者的工程类型、规模及特征因子对地下水环境的影响具有相似性。
9.7.6 地下水环境影响预测过程中，对于采用非本导则推荐模式进行预测评价时，须明确所采用模式适用条件，给出模型中的各参数物理意义及参数取值，并尽可能的采用本导则中的相关模式进行验证。
9.8 预测模型概化
9.8.1 水文地质条件概化
根据调查评价区和场地环境水文地质条件，对边界性质、介质特征、水流特征和补径排等条件进行概化。
9.8.2 污染源概化
污染源概化包括排放形式与排放规律的概化。根据污染源的具体情况，排放形式可以概化为点源、线源、面源；排放规律可以简化为连续恒定排放或非连续恒定排放以及瞬时排放。
9.8.3 水文地质参数初始值的确定
预测所需的包气带垂向渗透系数、含水层渗透系数、给水度等参数初始值的获取应以收集评价范围内已有水文地质资料为主，不满足预测要求时需通过现场试验获取。
9.9 预测内容
9.9.1 给出特征因子不同时段的影响范围、程度，最大迁移距离。
9.9.2 给出预测期内场地边界或地下水环境保护目标处特征因子随时间的变化规律。
9.9.3 当建设项目场地天然包气带垂向渗透系数小于1×10-6cm/s 或厚度超过100m 时，须考虑包气带阻滞作用，预测特征因子在包气带中迁移。
9.9.4 污染场地修复治理工程项目应给出污染物变化趋势或污染控制的范围。