地下水流数值模拟软件介绍要点.ppt

GMS 地下水流数值模拟软件 中国地质大学环境学院 2010.10 提 纲 什么是数值模拟 什么是GMS软件 实例操作 如何学习GMS软件 如何安装GMS软件 什么是数值模拟 数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。 地下水数值模拟的目的和意义 地下水数值模拟的基本目的是预测地下水未来动态，为水质和水量的评价提供理论依据。 任务：模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。 地下水流数值模拟资料需求 模拟步骤 建立概念模型 选择数学模型 将数学模型进行数值化 模型校正 校正灵敏度分析 模型验证 预测 预测灵敏度分析 给出模拟设计与结果 后续检查 模型的再设计 什么是GMS软件 GMS是Groundwater Modeling System的简写，是美国Brigham Young University的环境模型研究室和美国军队排水工程试验工 作站开发的用于地下水模拟的软件包。 GMS软件的功能 GMS运行方式以地下水流模拟为基础,在地下水流模拟的基础上,建立一系列的水质模拟。 水量模拟软件：MODFLOW/FEMWATER MODFLOW:有限差分法 FEMWATER:有限元法 水质模拟软件：MT3D/RT3D MT3D：a modular 3-D transport model RT3D：multi-species reactive transport model MODFLOW的由来 MODFLOW是英文名称Modular Three-Dimensional Finite-difference Ground-water flow model (三维有限差分地下水流模型)的简称。由美国地质调查局于80年代开发出的一套专门用于孔隙介质中地下水流动数值模拟的软件。自问世以来, MODFLOW已经在全世界范围内,在科研、生产、环境保护、城乡发展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用,已经成为最为普及的地下水运动数值模拟的计算机程序。 MODFLOW软件的程序包 水井 补给 河流 沟渠 蒸发蒸腾 通用水头边界 MODFLOW地下水建模的方法 Grid Approach Conceptual Model Approach Solid Approach 实例操作:MODFLOW 研究区域概况 MODFLOW: Conceptual Model Importing the Background Image Defining the Boundary Building the Local Source/Sink Coverage Delineating the Recharge Zones Locating the Grid Frame Creating the Grid Initializing the MODFLOW Data Converting the Conceptual Model Running MODFLOW 如何安装GMS软件 如何学习GMS软件 水流 Chapter 2：Grid Approach Chapter 4： Conceptual Model Approach 溶质运移 Chapter 6：Grid Approach Chapter 7： Conceptual Model Approach 概念模型 根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况等 模拟的区域: 含水层层数: 分层数据 维数:一维、二维、三维 水流状态：稳定流/非稳定流、饱和流/非饱和流 介质状况: 均质和非均质/各向同性和各向异性 孔隙/裂隙/双重介质 流体的密度差 边界条件和初始条件 必要时需进行一系列的室内试验与野外试验, 以获取有关参数, 如渗透系数、弥散系数、分配系数、反应速率常数等。 选择数学模型 根据概念模型进行选择 一维、二维、三维数学模型 水流模型 溶质运移模型 反应模型 水动力-水质耦合模型(热) 水动力-反应耦合模型 水动力-弥散-反应耦合模型 将数学模型进行数值化 绝大部分数学模型是无法用解析法求解的，数值化就是将数学模型转化为可解的数值模型。 有限差分法: GMS -MOFLOW 有限单元法: FEFLOW 模型校正 将模拟结果与实测结果比较,进行参数调整, 使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合。调参过程是一个复杂而辛苦的工作, 所调整的参数必须符合模拟区的具体情况。 最近国外已花费巨力开发研究了自动调参程序(如PE