分级地下水流系统的地下水年龄分布数值模拟（以济南为例）

摘要

掌握地下水年龄信息对于含水层的有效管理具有重要意义。本项研究以济南市一个具有代表性的水文地质剖面为对象，构建了地下水流动与年龄传输相结合的耦合模型。模拟所得数据指出，在泰山北麓至齐光断裂区域，地下水流动系统呈现出嵌套式的层级结构，包括局部子系统、中间子系统以及区域子系统。这些不同尺度的流动单元主要受到地形条件的制约，同时含水层岩性变化也会对地下水流动模式产生影响。地下水年龄的空间分布特征与流动系统的结构存在紧密联系，其年龄值在流经路径中逐渐增大，并在局部滞留区附近出现突增现象，这一特征可作为区分不同层次地下水流动系统的标志性界面。研究成果不仅有助于揭示济南市地下水流体循环机制，推动地下水资源的科学开发与可持续利用，同时也为地下水流动系统理论在实际工程中的应用提供了理论依据和实践参考。

1. Introduction

地下水的年龄作为其固有属性，蕴含着关于地下水循环与演变过程的关键信息。因此，掌握地下水年龄对于水资源的有效管理具有重要意义。地下水年龄的评估是判断含水层可再生能力、补给特性以及系统脆弱性的核心手段，同时有助于明确地下水流动路径、估算含水层特征参数及地下水流速和补给速率[1-3]。
通常有两种途径可用于估算地下水年龄：（i）检测地下水中天然或人工添加的示踪物质；（ii）通过数学方法求解输运方程以模拟地下水年龄。在利用环境示踪剂分析地下