14.4.4 泉与排水沟 |
  
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14.4.4 泉与排水沟 |
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泉
泉是地下水的天然露头。只要在地形、地质和水文地质条件适当的地点，地下水自然流出地面便形成泉，许多泉的形成是由于各种侵蚀作用使含水层暴露于地表所致，也有一些泉是因断层活动，地下水能沿着具导水性的断层带上升而流出地面，所以泉水多分布在山区或山前地带。有时地下水也集中排泄于河底、湖底或海底，这类水下泉与一般泉的区别是出露于水下而不是地面。
泉眼的出水面应属于自然边界，由于泉的流量和水位是可测量的，因此泉眼可以是第一类边界、第二类边界或者第三类边界。需要注意的是，若以己知的泉水位将泉眼作为第一类边界处理，则计算出来的泉流量往往大于实测的泉流量；反之，若以已知的泉流量将泉眼作为第二类边界处理，则计算出来的泉眼所在单元的水位往往高于实际的泉水位；两者的差异可能十分大。所以，实践中最为常见的处理办法是将泉设置为第三类边界。当地下水位低于泉口时，泉就会干涸。这与排水沟的理论设定极为相似，所以通常使用排水沟边界来模拟泉，控制水位和流量，通过调参确定取值，使其接近实际情况。
一些水源地或矿坑建在泉眼附近，对这些水源地作地下资源评价或矿坑涌水量预测时，应当对由于抽取地下水而引起泉流量的衰减进行预测。如果只考虑新设水源地能采出多少水量，而不预测由此引起的泉流量减少多少流量，是不能对该水源地做出正确评价的。同样，不考虑矿坑排水后会引起附近泉流量的减少，矿坑涌水量也是难以预测的。
排水沟
水力传导系数的确定对于排水沟边界的设定至关重要，这一参数的确定应联系本边界周边的实际物理情况综合确定。以下分情况介绍本参数的估算方法。
水平渗井
假定水平渗井的渗流量由如下公式确定。
其中：Kr为有效渗透系数，即水平渗透系数与垂直渗透系数的几何平均值；L为水平向井段长度；re为井在网格内的有效半径
；rw为井的实际半径；hjik为网格中水头；hw为井内实际水位。
结合排水沟边界中水力传导系数CD的定义可知：
渗沟
假定渗沟的渗流量由如下公式确定。
其中：KH水平渗透系数；H为渗流截面高度；L为水平向渗沟长度；sina为渗沟附近水力坡度。
假定渗沟附近坡度较陡，sina约为1，此时结合排水沟边界中对水力传导系数的定义，可有：
