基于GIS的孔隙水文地质层三维空间离散方法-南京师范大学图书馆.PDF

第 15 卷 第 5 期 水 科 学 进 展 Vol15 ,No5 2004 年 9 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　　Sep , 2004 　 基于 GIS 的孔隙水文地质层三维空间离散方法 1 1 2 陈锁忠 , 黄家柱 , 张金善 ( 1 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 , 江苏 南京 　210097 ; 2 南京水利科学研究院 , 江苏 南京 　210024) 摘要 : 针对 自然界中孔隙水文地质层空间分布的不连续性与厚度分布的不均匀性 , 研究基于 GIS 的孔隙水文地质层 三维空间离散实现的技术路线 , 提出基于 GIS 的孔隙水文地质层不规则六面体元的三维空间离散方法 。该法不仅能 最大限度地保证不规则六面体元中水文地质层类型的一元性 , 而且可充分利用 GIS 的空间分析与数据的自动提取功 能 , 快速提取各个计算结点上空间位置坐标与各类计算参数 , 大大缩短水文地质模型空间离散与相关数据文件组 织所需的时间 , 提高地下水三维有限差分数值模拟的时效性 , 具有较高的实用价值 。 关 　键 　词 : 三维空间离散 ; 孔隙水文地质层 ; 地理信息系统 ( ) 中图分类号 : P641136 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2004 随着计算机技术的发展 , 地下水流模拟模型已从一维模型发展到目前的三维模型 , 模型的解也相应地从解 析解过渡到数值解[ 1] 。在地下水流数值模拟过程中 , 必然涉及到对含水层的空间离散 。地下水流的二维数值模 拟 , 只考虑地下水流的水平运动 , 模拟的对象是单个含水层 , 含水层的空间离散也只是水平方向。地下水流的 三维数值模拟过程中 , 既有地下水流的水平运动 , 也有地下水流的垂直运动 , 并将含水层与隔水层视为同一个 ( 地下水含水系统 , 含水层与隔水层之间通过垂向传导力实现水量和能量的交换 , 模拟过程中水文地质层 包括 ) 含水层与隔水层 的空间离散不仅需要水平方向的空间离散 ,还需进行垂向空间离散 。 水文地质层的三维空间离散是将水文地质层离散成若干个多面体元 , 针对单个多面体元定义模型边界以及 模型参数的赋值 。为此 , 水文地质层三维空间离散精度的高低将直接影响模拟结果的精度 , 好的离散方法不仅 能提高模型的模拟精度 , 而且能大大缩短三维空间离散工作的时间 , 提高工作效率 。本文针对孔隙水文地质层 空间分布特征 , 分析了目前地下水流三维有限差分数值模拟中空间离散方法存在的问题 , 利用 GIS 的空间分析 功能 , 对孔隙水文地质层三维空间离散方法进行深入的研究 , 提出了基于 GIS 的孔隙水文地质层三维空间离散 方法 。 1 　孔隙水文地质层的空间分布特征 孔隙水文地质层大多形成于第四纪 , 其沉积环境的变迁直接影