gms_地下水应用说明课件.ppt

* * GMS及其基本功能简介 一、GMS简介 二、各数值模型及功能 三、GMS的建模模块 四、GMS的后处理 * * 一、GMS简介 GMS是地下水模型系统（Groundwater Model System）的英文缩写。 GMS由Brigham Yong University的环境模型实验室和美国军工水道实验站合作开发。 GMS是具有功能强大的图形界面、综合化的地下水模型构建和数值模拟环境的软件包。 GMS按模型前处理（建模、初值和边界条件给定），数值模拟计算，和后处理（数据处理、计算结果图形图像及动画显示等）结构设计。 GMS的数值模型是由其他大学或研究机构开发，GMS为这些数值模型提供了前处理和后处理开发程序。GMS实现了程序间的无缝联结，而所有这些程序都是开放的，提供了FORTRAN程序源代码，使用户可在GMS基础上进行二次开发。 GMS不断更新发展，2000年推出了GMS4.0版，2003年新的GMS5.0已通过测试，投放市场。 * * 二、各数值模型及功能 GMS可使用的数值模型有11个，将其功能简介如下： MODFLOW：由美国地质勘探局的McDonald 和 Harbaugh在 1988开发， 2000年推出MODFLOW_2k版。MODFLOW用可变有限差分网格，单元中心算法，可求解饱和地下水的稳定和非稳定流动问题三维数值模型。可分析的地下水流动影响因素的水文地质特性有（1）各类地理层渗透系数；（2）点源或汇（反映了潜水层及承压层的井流特性）；（3）面源或汇（反映了地表入渗或蒸发特性）；（4）线及面元属性（反映河渠及水库等渗透、水位）。 MODPATH：由美国地质勘探局为MODFLOW开发的后处理软件，其将MODFLOW的输出生成质点轨迹并将其显示出来。该软件可用于分析污染源的扩散问题、演示污染影响区域。 FEMWATER：是由美国环境保护署的Athens实验室和美国军工水道实验站在1990年分别开发后经整合而成的三维有限元地下水数值模型。该模型可分析地下饱和状态和非饱和状态下的地下水流动和输运问题中的稳定、非稳定问题；还可模拟密度相关问题，这为分析海水入浸问题提供了有力的分析工具。 * * 4。 SEEP2D：是二维有限元稳定流动模型。主要用以模拟土坝、防渗桩墙区域内的二维渗流流场分析。 5。 MT3DMS：是三维有限差分数值模型，用于分析地下水中的溶质间的对流、扩散和化学反应的数值模拟。MT3DMS是在完成了MODFLOW模拟后进行的，它需要MODFLOW提供网格水头值和网格间通量值。 6。 RT3D：为多物种三维模型，用于模拟自然衰减和生物恢复过程。 7。 SEAM3D：用于模拟复杂的生物衰减问题中的反应输运模型。由Virginia Tech University的Mark Widdowson开发。 8。 NUFT：用于模拟三相非等热的流动、输运模型。由Lawrence Livermore National Laboratory （国家实验室）的John Nitao开发。 9。 UTCHEM：是多相流动和输运问题的3维有限差分模型。由德州大学 Geosystems 工程和石油中心开发。 10。ADH：是3维有限元流动和输运模型。除能模拟地下水的流动、输运外，它还可以模拟3维 Navier-Stokes 表面流动，且具有水文自适应能力。 11。ART3D ：是3维反应输运问题的解析幕景模型。用户可随意设置观测点， ART3D可准确计算每一观测点的每种物质的集度。ART3D可进行前进计算，反向计算和随机计算。 * * 三、GMS的建模模块 TINs：不规则三角形网络； Borehole Module：探孔地质资料； Solid Module：地理层实体； 2D Scatter Module：2维散点； 3D Scatter Module：3维散点； 2D Grid Module：2维有限差分网格； 3D Grid Module：3维有限差分网格； 2D Mesh Module：2维有限元网格； 3D Mesh Module：3维有限元网格； Map Module：与GIS相接的水文地质概念化建模地图模块。 * * 1、TINs模块功能 TINs可将离散的点按Delauney法构建三角形网络，可表示3维空间曲面（如地质构造层面，潜水面等）并可选用立体图、等值线或色层图表示； 由TINs面可拉出Solid实体； 两个TINs面可填充出Solid实体； TINs可构造2D和3D有限元网格； TINs和Scatter联用可按给定插值规律对曲面进行插值、对网格加密； 可将TINs上的线段、等值线或区域转化为Map中的弧与复盖以表示河流及湖泊等。