地下水数值模拟讲解.ppt

地下水数值模拟简介 数值模拟理论的发展 1956年斯图尔曼(R·W stallman)开始将数值法应用于地下水计算,但是其发展受制于其所需的大量运算, 60年代华尔顿(WC·W alton)首次将电子计算机引入水文地质数值模拟,使得数值法的应用更加方便快捷,从而促进了数值法在解决地下水问题的应用发展。 数值模拟理论的发展 数值模拟理论的发展 模拟任务 反应运移模拟　模拟地下水运移过程中所发生的各种反应, 如溶解与沉淀、吸附与解吸、氧化与还原、配合、中和、生物降解等。这种模拟将地球化学模拟( 包括动力学模拟) 和溶质运移模拟( 包括非饱和介质二维、三维流) 有机结合, 是地下水模拟的发展方向。 数值模拟理论的发展 常用软件 基于有限差分方法的Visual Groundwater、GMS、Visual MODFLOW 、 Processing Modflow及Visual MODFLOW Flex?地下水数值模拟软件。 基于有限元方法的FEFLOW地下水数值模拟软件。 数值模拟理论的发展 数值模拟理论的发展 地下水数值模拟书籍 GMS各模块介绍 3D Mesh，包括FEMWATER模块，用来模拟饱和流和非饱和流环境下的水流和溶质运移的三维有限元耦合模型，还可用于模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。 GMS各模块介绍 3D Grid，是计算模块，网格建模法即在此模块中实现。包括MODFLOW模块，MODPATH模块，MT3D模块，UTCHEM模块，ART3D模块。 2D Grid模块：将控制点数据插值后分配到二维网格 MODFLOW用来进行地下水流数值模拟；包括wells、recharge、river、drain、ET以及边界等子程序包 MODPATH是确定给定时间内稳定或非稳定流中质点运移路径的三维示踪模型。它和MODFLOW一起使用，用来描述给定时间内的截获区、质点运移路径的长度和到达指定位置的时间。 质点追踪包括正向追踪和反向追踪。 MT3D是三维地下水溶质运移程序，能够模拟地下水系统中的平流、扩散、衰减、溶质化学反应、线性与非线性吸附作用等现象； UTCHEM是模拟多相流和运移的模型，主要应用于抽水和恢复。 RT3D是模拟地下水中多组分反应的三维运移模型,适合于模拟自然衰减和生物恢复。例如自然降解、重金属、炸药、石油碳氢化合物、氯化组分等污染物治理的模拟。 GMS各模块介绍 GIS(地理信息系统）：可以将shape文件导入模型，在mapping中通过shapes to Feature Objects将文件和属性导入map模块。 Map模块：利用GIS导入的文件和属性建立水文地质概念模型，或者以TIFF、JEPG等图件为底图，在图上确定表示源汇项、边界、含水层不同参数区域的点、曲线、多边形的空间位置，快速建立起概念模型。 GMS各模块介绍 地下水流模型——数据准备 数值模型 模拟软件（GMS,VM,Feflow，PMV等） 空间离散 网格大小、活动单元格数目 时间离散 模拟期、应力期和时间步长 地下水流模型——数据准备 源汇项处理——与GIS相结合 recharge子程序包：降雨入渗、面状农业开采、灌溉回渗 wells子程序包：开采、侧向 ET子程序包：蒸发 Drain子程序包：排水沟、湖淖 地下水流模型——数据准备 结构模型 资料：钻孔、剖面、高程等值线、厚度等值线等 软件：线上提高程、mapgis、arcview和surfer 数据格式： x、y、z 地下水流模型——数据准备 初、末刻水位 资料：流场图，长观孔、统测孔等原始水位数据 软件：mapgis、arcview、surfer 数据格式：x、y、z 地下水流模型——数据准备 观测孔 资料：长观孔、统测孔等原始水位数据 软件：vba 数据格式： 地下水流模型——数据准备 边界条件 资料：水位、流量和相应参数 软件：arcview（arcgis）、vba 数据格式： 水头边界 ： ? 流量边界：.well文件 三类边界：.ghb文件 地下水流模型——数据准备 参数： 资料：前人资料（参数分区图等）、抽水试验资料 软件：mapgis、arcview（arcgis） 数据格式：.shp文件 地下水流模型——数据准备 源汇项 资料：源汇项对应基础资料 软件：mapgis、arcview（arcgis）、 vba、access 数据格式：GMS子程序包对应格式或井文件 地下