地下水模拟技术及应用培训.ppt

4 Development-- GMS简介 4 Development-- GMS简介 优点 适用面广，几乎可用于建立所有类型的地下水模型 前处理程序好：源汇项、各类边界均有单独模块处理 有大量的参考手册和源程序代码，便于根据自己的需要修改 技术支持好，软件更新快 对硬件要求不高 价格合理 缺点 功能强大，但操作过于复杂。 计算结果的输出、可视化表达需进一步完善。 无法处理一些特殊条件，如：蒸发、排水沟、多和方向的各向异性、….. 4 Development-- GMS简介 3.5 地下水模型的发展趋势 地下水模拟技术展望 逐级加密技术（upscale） 高精度并行算法 最优参数估计（不确定性理论和方法、人工智能算法） 替代模型理论与方法（孙讷正等） 饱和带~非饱和带耦合模型 地下水~地表水耦合模型 流域模型（大气水、地表水、包气带水、地下水） 多项流模拟（核废料、CO2储存研究） 地下水模拟与水资源管理系统整合研究 地下水模拟软件发展趋势 界面化(交互式图形界面) 图形界面、下拉菜单、对话框 通用化 一维、二维、三维 水流、水质运移、热运移、地面沉降 饱和带、非饱和带 地下水-地表水耦合模型 前后处理的智能化 自动剖分 离散点插值 水文地质结构识别 错误的自动检测 均衡计算 图形、表格表示 前后处理的智能化 自动剖分 离散点插值 水文地质结构识别 错误的自动检测 均衡计算 图形、表格表示 基于GIS技术（概念模型） 边界、参数、源汇项、几何参数 Conceptual models overlay with meshes to transform the properties of conceptual models 3.6 一点体会和经验 地下水流数值模型 地下水溶质运移数值模型 地下水热运移数值模型 5 3.6.1 地下水流数值模型 要求的资料（水文地质概念模型） 水文地质结构； 边界条件和边界值； 水文地质参数； 地下水流场，地下水长观资料； 地下水的补排项； 准三维流（多层）与三维流 区域模型与局部地段（水源地模型）的差异及关系—模型间套技术 体会与经验 初始流场不准：稳定流模型； 垂向水文地质结构的确定：要注意开采分层； 混合开采井的处理：等效越流； 泉及向河流排泄：处理成排水沟； 大面积地表水灌区，有大量排水沟存在，仍是难题； 尽量避免疏干等水流不连续情况的出现； 各向异性含水层的处理：等效； 应力期（抽水时期）的确定：地下水动态特征和补排在时间上的分布规律； 河流的处理：尽量避免一类边界条件，处理为三类边界条件较为灵活； 有咸水、微咸水地区的地下水资源评价：分区评价。 3.6.2 地下水溶质运移数值模型 所需资料 地下水流模型所需所有资料； 通过综合分析，搞清研究区主要的污染组分，给出其以下数据： 该组分的水溶性特征（溶于水、不混容）； 该组分的来源、释放量以及本底值 该组分的浓度场、动态监测数据； 该组分在含水层中的水文地球化学作用及相关参数； 弥散系数（弥散度，难点！）； 含水层的有效孔隙度。 体会与经验 注意溶质运移模型与水质模型的差别，只有搞清运移和演化机理才能对其进行模拟，在没有搞清机理的情况下，通过大量长观资料的分析，用概率统计分析其时空分布特征不失为好办法； 由于地下水化学组分时空变异性很强，初始浓度场的确定非常重要，而且非常困难。要在充分水文地质条件分析和污染源调查的基础上，绘制典型污染组分的初始浓度等值线（去伪存真）； 弥散系数具有很强的尺度效应，虽然具有明显的物理意义，但也只是个模型参数，得到办法：室内实验、野外试验、经验值+灵敏度分析； 污染组分的运移范围一般比较有限，故模拟区范围一般100—101数量级足矣，大区域的污染质运移模拟难度大、无意义； 采用模型嵌套技术，在区域水流模型的基础上，嵌套局部地段污染质运移模型是可行的办法； 注意在模拟海咸水入侵问题时，要考虑溶液的密度随浓度的变化。 3.6.3 地下水热运移数值模型 所需资料 地下水流模型所需所有资料； 通过综合分析，对于有热源的，搞清地热成因，提供相关资料： 地下热水温度场； 地热边界条件及边界值（横为边界、热通量、自由边界等）； 地下水温度动态观测数据； 热物理参数 水、固体的热容； 水、固体的热传导率； 含水介质的热动力弥散系数。 体会与经验 目前国内和少有人建立地下水热运移模型（张远东），我也没有实际建模经验； 对于有热源的热运移模型，要搞清地热地质、水文地质条件，最好以地热地质单元或水文地质单元为模拟区； 对于以浅层地温能利用为目的地下水热运移模型，则要简单得多了，要提供区域地下水背景温度，该模型范围也不需要很大，也需采用模型嵌套技术，与区域地下水流模型耦合； 地热作为清洁环保能源日益受到重视，因而作为地