A new package for simulating periodic boundary conditions in MODFLOW and SEAWAT

Modeling of coastal groundwater systems is a challenging problem due to their highly dynamic boundary conditions and the coupling between the equations for groundwater flow and solute transport. A growing number of publications on aquifers subject to tides have demonstrated various modeling approaches, ranging from analytical solutions to comprehensive numerical models. The United States Geological Survey code SEAWAT has been a popular choice in studies of this type. Although SEAWAT allows the incorporation of time-variant boundary conditions, the implementation of tidal boundaries is not straightforward, especially when a seepage face develops during falling tide. Here, a new package is presented, called the periodic boundary condition (PBC) package, that can be incorporated into MODFLOW and SEAWAT to overcome the difficulties encountered with tidal boundaries. It dynamically updates the boundary conditions for head and concentration during the simulation depending on a user-defined tidal signal and allows for the development of a seepage face. The package has been verified by comparing it to four different published models of tidally influenced groundwater systems of varying complexity. Excellent agreement was obtained in all cases. The new package is an important extension to the existing capabilities of MODFLOW and SEAWAT with respect to simulating periodic boundary conditions.     

大沽河下游咸水修复试验及方案的优化研究

在系统分析大沽河下游李哥庄地区水文地质条件的基础上,利用Visual MODFLOW的SEAWAT模块建立了研究区的水流和溶质运移模型,运用水位和浓度监测资料对模型进行了识别和检验。在示范区内进行了咸水修复试验,但效果不够显著,因此利用模型对修复方案进行了优化,最终确定了两种方案。结果表明,抽注水方案一和二对于示范区咸水体的修复是可行和有效的;在系统停止运行后的自然状态下,修复效果能够长期维持下去;抽注水方案二更为快速、彻底,且总抽注水量小。     

滨海盆地变密度地下水流与溶质运移三维耦合数值模型研究

针对滨海含水层的复杂性,以北部湾经济区合浦盆地地下水资源应急潜力评价为例,通过概化出合浦盆地水文地质概念模型的基础上,采用SEAWAT模块建立了合浦盆地变密度地下水流与溶质运移三维耦合数值模型。在对模型进行识别、验证的基础上,假设2025年10月出现极端干旱,在保证不发生海水入侵的条件下,获得了度过整个枯水期各水源地地下水资源应急潜力。结果表明:合浦盆地地下水资源应急潜力为83.13万m~3/d,集中开采区中心地下水水头下降3～8 m, 2 a后水位基本恢复;集中开采区降落漏斗远离海岸线,不受到海水入侵的影响。该方法将滨海水源地地下水应急供水预测和盆地的水文地质结构及当地发展规划紧密结合起来,为合浦盆地地下水资源的合理开发利用和应急能力建设提供了可靠依据。     

区域性地下水流河谷区排泄咸淡混合特征分析

西南高山峡谷区,地形及地层岩性特征造就了温度、矿化度异于局部地下水流系统的区域地下水流系统,季节变动或人为因素造成地表水水位抬升甚至淹没地下水的排泄点,从而影响该系统排泄端地下水与地表水的混合特征。为了研究该区域的地下水流和地表水的盐分混合特征,采用砂槽物理模型以及SEAWAT模块数值模型从盐分浓度分布特征方面研究排泄端混合特征的变化规律。结果表明:区域地下水流系统与地表水之间存在水头差与密度差,在二者共同作用下,淡水侵入含水层,发生水动力弥散作用,形成低矿化度淡水逐渐过渡到高矿化度咸水的混合过渡带,其边界呈抛物线形;通过模拟不同密度差条件下的混合过程,进一步表明咸淡水密度差越大,混合过渡带后退距离越远,形态越扁长。研究结果将为分析咸淡水混合过程中温度分布特征提供参考,进而为深入研究西南地区多级次地下水流系统的混合特征作铺垫。     

基于SEAWAT的海水入侵数值模拟

基于三维有限差分理论,运用地下水模拟软件Visual MODFLOW中的SEAWAT模块,模拟了大连海洋大学新校区变密度条件下的海水入侵.模拟中考虑了有防渗墙和无防渗墙两种工况,并分析和比较了这两种工况下,新校区的地下水位和盐分浓度,其分布及变化规律.模拟结果表明:防渗墙对新校区地下水位和盐分浓度的分布及变化,影响都很小;盐分最终侵入校园区域,并且随着时间的增长,浓度上升至较高水平.