潜水稳定井流的剖面二维数值模拟方法

经典Dupuit井流模型与考虑入渗的改进Dupuit井流模型,都受到Dupuit假定的影响,可能存在系统误差。建立反映三维流或轴对称二维流特性的潜水井流数值模型,是检验Dupuit模型可靠性的重要手段。提出一种模拟潜水稳定井流的剖面二维数值模拟方法,通过参数转换把柱坐标系的渗流方程变换为等效的直角坐标系方程,利用MODFLOW方体网格有限差分模型实现剖面二维流场模拟。数值模型以抽水井的井中水位为已知条件,渗出面的排水量按照Darcy定律差分公式计算,潜水面则通过MODFLOW对干-湿单元的处理加以识别,抽水流量经水均衡计算得到。通过采用精细化网格建立典型案例模型,获得模拟精度很高的结果,使反算抽水井流量的相对误差不超过0.2%。以此检验Dupuit井流模型,发现解析公式得到的水位线总体与数值模拟结果一致,仅在抽水井附近由于没有考虑水跃而偏低,且误差受到含水层渗透系数各向异性的影响。在有入渗的情况下,分水岭附近的渗流违反Dupuit假定。然而,改进的Dupuit井流公式计算的分水岭水位相对误差低于1%。这一数值模拟方法简单实用,但也受到MODFLOW本身局限性的约束。