SMS8.1地表水模拟软件使用说明与开发
SMS软件使用入门
1.2定义节点
具体操作如下：
1、点击图标 增加节点，利用图标 选择节点，以便对节点进行修改；
2、选中两节点，在SMS8.1版本中在窗口下方偏右出现distance项为两节点距离，如图2所示。已知两点距离，可在Node/Interpolation Option项中调整插入的节点数，根据实际情况插入节点。
图9图10图11图12
网格构造完后，要对模型定义底高程。确定模型所用的单位（米或英尺及其它），在edit\current coordination中改变unit选项调整单位。
图13网格的类型
1.4模型质量检查
整个计算区域的网格划分完毕后，为使网格收敛，点击 图标选中Mesh quality选项，对网格进行检查，检查内容包括：
3、File选项：该选项中设计到文件的存储功能。若是冷启动，则保持选项中的默认值即可；若为热启动，则需在进行初次计算时打开Write hotstart按钮，计算完毕后，系统会自动生成“*.hot”文件，若需要利用同一地形继续进行计算，则可以打开Hotstart input按钮，找到“*.hot”文件，便可进行热启动计算。
图15 RMA2模型控制General选项对话框
2、Timing选项：模拟类型Simulation Type中恒定计算选择Steady state，动态模拟则选择Dynamic；设置迭代次数Iteration For Flow Calculations/Initial；在Depth Convergence Parameters/Steady state depth选项中输入模拟计算的收敛标准（一般取0.0001）；非恒定计算选择Dynamic，迭代次数和收敛标准设置同上，并在Computation Time中输入各项值。
第五讲 地下水模拟软件Visual Modflow上机操作
Time-Drawdown Time-Drawdown with Discharge Specific Well Capacity
含水层
滤
水 Screen 管
单井结构示意图
井的分类
水头
承 压 完 整
线 隔水
层
滤
含水层 水
井
管
隔水层
越 水头
流 承
线
decline of hydraulic head 8. diameter of pumping well is very small so that storage
in the control well can be neglected 9. values of u are small
Cooper-Jacob solution
在讨论时，我们将该场地在平面上的视图指定为上北下南左西 右东。如图所示，地下水在一个由上部潜水含水层、中间弱透 水层和下部承压含水层所组成的三层系统中自北向南（平面图 上是从上到下）流动。上下含水层的水力传导系数为2e4m/s，弱透水层的水力传导系数为1e-10m/s。
模块I：模型输入
设置数值引擎 生成模型网格 细化模型网格 添加井位 设置模型的属性 设置模型边界条件 设置质点 设置模型的运移参数 MT3D96 标志污染源
Step Test Solution Methods
Theis (Confined) Cooper-Jacob (Confined) Recovery Test Theis-Jacob (Theis)
Slug Test Solution Methods
Hvorslev Bouwer-Rice Well Loss Solution Methods Hantush-Bierschenk
地下水模拟软件GMS中文使用手册
1.12.1 创建概念模型..................................................................................................................... 13 1.12.2 根据 GIS 数据作图............................................................................................................. 13
地下水预测常用软件简介#(精选.)
3 常用地下水模拟软件简介3.1 GMS地下水模拟系统(Groundwater Modeling System)，简称GMS，是美国Brigham Young University的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合已有地下水模型MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、RT3D、SEEP2D、SEAM3D、UTCHEM、PEST、UCODE、NUFT等地下水模型而开发的可视化三维地下水模拟软件包。
可进行水流模拟、溶质运移模拟、反应运移模拟；建立三维地层实体，进行钻孔数据管理、二维(三维)地质统计；可视化和打印二维(三维)模拟结果。
其图形界面用起来非常便捷。
由于GMS软件具有良好的使用界面，强大的前、后处理功能及优良的三维可视化效果，目前已成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件。
1 GMS各模块功能简介GMS由MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、SEEP2D、SEAM3D、RT3D、UTCHEM、PEST、UCODE、MAP、SUBSUR-FACECHARACTERIZATION、BoreholeData、TINs(Triangulated Irregular Nets)、Solid、GEO-STATISTICS等模块组成。
各模块的功能如下：MODFLOW是世界上使用最广泛的三维地下水水流模型。
专门用于孔隙介质中地下水流动的三维有限差分数值模拟，由于其程序结构的模块化、离散方法的简单化及求解方法的多样化等优点，已被广泛用来模拟井流、溪流、河流、排泄、蒸发和补给对非均质和复杂边界条件的水流系统的影响。
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质点示踪模型。
在指定各质点的位置后，MODPATH可进行正向示踪和反向示踪，根据MODFLOW计算出来的流场，MODPATH可以追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出污染物的运动。
GMS地下水模拟软件软件帮助文档
第一卷第二章用TINs（不规则三角网）做地表模型GMS中的TIN模块是用来做通用的地表模型。
TIN是不规则三角网，是由一系列三角形的x，y，z点形成的，被认为是随着每个三角形线性的变化。
TINs 可以被用来代表一个地质单元，地表可以用一个数学方程来定义。
TIN上的高程或者其他值可以用等值线的形式显示，TINs被用来构建实体模型和三维有限元网格。
2.1开始2.2需要的模块和界面●Sub－surface 特征●Geostatistics地质统计学2.3导入节点1.切换到TIN模块。
2.选择打开按钮。
3.在打开对话框中，定位到路径tutfiles\tins。
4.选择verts.gpr，然后点击打开。
在屏幕上就会出现一系列的点，这些点还没有被三角形连接起来。
2.4三角化为了建立一个三角网，我们必须三角化我们导入的节点。
三角化这些节点：1.选择BuildTINs|Triangulate命令。
节点应该和边界连接起来以便建立一个三角网。
三角化是通过Delaunay 方法自动的插值实现的。
2.5等值线现在三角网已经建好了，我们可以用TIN的高程来建立一个等值线图。
1.选择显示按钮。
2.选中Contour和TIN边界选项，取消三角网边界和节点选项。
3.选择OK按钮。
等值线已经生成了，假设TINs根据地表每个三角网线性的变化。
2.6光亮另外的显示TIN的方法是用光源。
1.选择显示按钮。
2.关闭等值线和TIN边界选项，然后选中三角形面的选项。
3.选择ok按钮。
4.选择三维显示按钮。
5.选择“Display”菜单下面得到“光照”命令。
6.改变光照的角度为0.7，然后点击ok。
7.选择旋转工具，然后在图形窗口中拖动鼠标，旋转视角。
2.7编辑TIN因为TIN是被用来建立实体和网格的，一旦它建立以后通常要修改一下，在大多数情况下，TINS都是由离散点生成的。
1.选择显示选项“Display option”。
2.选中Vertices和Contour选项。
SMS地表水模拟软件使用说明
SMS地表水模拟软件的使用说明SMS是英文Surface Water Modeling System地表水模拟系统)首个字母的组合，是美国陆军工程兵水利工程实验室(United States Army Corps of Engineers Hydraulics Laboratory)和扬•伯明翰大学(Brigham Young University)等合作开发的商业软件，可用来模拟水体的流场和浓度场。
它由FESWMS-2DH、RMA2、RMA4、SED2D等软件包组成。
本章对将使用的RMA2和RMA4软件包及其强大的后处理功能作较详细地说明。
1水动力模型的建立水动力模型建立的步骤如图1所示:图1 RMA2二维水动力模型的工作流程1.1输入底图采用SMS进行地表水模拟时，首先要输入较详细的底图。
SMS8.1 软件输入底图的途径主要有两种：一、打开tiff格式的图形文件，将地图中随机的三点的坐标输入定位，使底图与实际地形吻合；二、此外SMS8.1软件还支持AutoCAD转换成的R12的.dxf格式的电子地图，可以直接打开.dxf格式的地图。
1.2定义节点具体操作如下：1、点击图标二!增加节点，利用图标上I选择节点，以便对节点进行修改；2、选中两节点，在SMS8.1版本中在窗口下方偏右出现distanee项为两节点距离，如图2所示。
已知两点距离，可在Node/Interpolation Option项中调整插入的节点数，根据实际情况插入节点。
3、节点坐标包括x、y、z值可在坐标框中输入，确定节点的确切位置及高程，如图3所示。
图2两节点间距离显示图图3节点坐标显示图1.3构建网格1.3.1网格的构建应满足以下条件：1、据水力特征流速大小和过水能力的大小使网格疏密有致；2、构建模型者所估计的流线平行；3、三角形与四边形注意过渡。
边界、流场复杂区域用三角形，流速均匀、航道、湖区等地使用四边形。
1.3.2构建方法：1、手动添加网格单元：选中三个节点，点击也，形成形如图标的六节点三角形网格；选中四个节点，点「「I形成八节点的四边形网格；点囲分割四边形网格或将两相邻的三角形网格合成为四边形网格；点国将内含两个三角形网格的四边形网格调转方向，使得网格满足适应流线，避免出现网格质量的原则。
地下水模拟软件GMS中文使用手册
2.1.1 纲要....................................................................................................................................... 17
2.2 开始.............................................................................................................................................. 18 2.3 属性对象...................................................................................................................................... 18
1.12.1 创建概念模型..................................................................................................................... 13 1.12.2 根据 GIS 数据作图............................................................................................................. 13
2.4 结论.............................................................................................................................................. 24 25 3 MODFLOW—概念模型法................................................................................................................ ................................................................................................................25 3.1 简介.............................................................................................................................................. 26
SMS8[1].1地表水模拟软件使用说明与开发
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SMS8.1地表水模拟软件使用说明与开发SMS是英文Surface Water Modeling System(地表水模拟系统)首个字母的组合，是美国陆军工程兵水利工程实验室(United States Army Corps of Engineers Hydraulics Laboratory)和扬·伯明翰大学(Brigham Young University)等合作开发的商业软件，可用来模拟水体的流场和浓度场。
它由FESWMS-2DH、RMA2、RMA4、SED2D等软件包组成。
本章对将使用的RMA2和RMA4软件包及其强大的后处理功能作较详细地说明。
1 水动力模型的建立水动力模型建立的步骤如图1所示：图1 RMA2二维水动力模型的工作流程1.1 输入底图PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建采用SMS进行地表水模拟时，首先要输入较详细的底图。
SMS8.1软件输入底图的途径主要有两种：一、打开tiff格式的图形文件，将地图中随机的三点的坐标输入定位，使底图与实际地形吻合；二、此外SMS8.1软件还支持AutoCAD转换成的R12的.dxf格式的电子地图，可以直接打开.dxf格式的地图。
1.2定义节点具体操作如下：1、点击图标，形成形如图标的六节点三角形网格；选中四个节点，点分割四边形网格或将两相邻的三角形网格合成为四边形网格；点满足适应流线，避免出现网格质量的原则。
2、通过节点线构造三角形、四边形网格：节点如图4所示，点选择节点线，三边界须构造三角形网格单元，选中三条边界，在Element/Triangular Patch构造三角形单元，点Preview预览，如图7；图7四边形网格构造与三角形网格构造大体相同，选其四条边界，在Element/Rectangular Patch中构造,如图8；另外可根据图中的四条边界End1、End2、Side1、Side2中Distribute命令可在中间插入若干个节点，此方法适合构建大规模、结构简单的四边形网格。
SMS中文使用手册
SMS中文使用手册地表水模拟软件SMS教程翻译北京东方泰坦科技股份有限公司二○一一年北京东方泰坦科技股份有限公司BeijingOrientalTITANTechnologyCo.,LTDI目录地表水模拟系统－综述(1)1简介(1)2开始练习(1)3SMS屏幕(1)3.1主要图形窗口(2)3.2工具栏(2)3.3项目浏览器窗口(4)3.4时间步长窗口(4)3.5编辑窗口(5)3.6菜单栏(5)3.7TheStatuBar状态栏(5)4使用背景图像(6)5使用Feature对象(6)6创建新的特征弧段(8)7操作coverage文件(10)8节点重新分布(11)9定义多边形(12)10网格参数分配(13)10.1Paving方法创建加密点(13) 10.2定义CoonPatch(14)11应用边界条件(16)11.1定义弧段组(17)11.2边界条件赋值(18)12给多边形赋材质值(19)13特征对象转变为网格(20)14编辑生成网格(22)15对网格插值(22)17保存工程文件(23)18结论(23)地表水模拟系统-离散点数据模块-TINS-TINS............................................................ ............................................................................................ ................................241简介.(24)2导入地形数据-Cimmaron调查数据(24)3编辑TIN数据(26)3.1删除边界三角形(26)3.2修改离散点数据组(37)4导出为表格数据(41)5在大文件中筛选数据(42)北京东方泰坦科技股份有限公司BeijingOrientalTITANTechnologyCo.,LTDII5.1文件导入筛选选项(42)5.2基于度的筛选(44)6将D某F文件转换为离散数据(46)7虚线(47)8结论(48)地表水模拟系统-GIS模块(49)1打开一个已有的GIS数据文件并查看属性(49) 1.1一般方法(49)1.2ArcGIS模式(50)2将图层文件投影到活动图层上(51)3地图模块显示选项(52)5结论(54)基础RMA2分析(55)551引言(55)2定义介质性质(56)3模型参数(56)4保存模型(57)5运行模拟(57)6结论(58)地表水模拟系统-RMA2导向模块(59)591引言(59)2定义模型单位(59)3定义模型参数(60)3.1一般选项(60)3.2时间(60)3.3文件(61)3.4整体方法(61)4定义边界条件(62)4.1创建Nodetring(62)4.2定义流量边界条件(63)4.3定义水头边界条件(63)4.4定义介质性质(64)5保存模拟(65)6运行模型(65)7利用RMA2修改(67)7.1检查较高的测深值(67)7.2改变初始水面高程(68)7.3创建修改(68)7.4运行一个新的模拟(69)8结论(69)地表水模拟系统-RMA2模块(71) 71北京东方泰坦科技股份有限公司BeijingOrientalTITANTechnologyCo.,LTDIII1水动力模型的建立(71)2输入底图(72)3定义节点(72)4构建网格(73)4.1网格的构建应满足以下条件：(73) 4.2构建方法：(73)5模型质量检查(76)6定义材质(77)7设置边界条件(78)8模型控制参数设置(78)9RMA2模型检查(79)10模型运行(80)地表水模拟系统-RMA4分析(81)811引言(81)2例1(81)2.1RMA4模型控制(82)2.2边界条件(83)2.3介质特征(84)2.4运行RMA4(84)2.5FilmLoop(85)3例2(85)3.1RMA4模型控制(86)3.2边界条件(87)3.3介质特征(87)3.4运行RMA4(88)3.5FilmLoop(88)4例3(88)4.1RMA4模型控制(88)4.2边界条件(89)4.3介质特征(89)4.4运行RMA4(90)4.5FilmLoop(90)5其他变化(90)6结论(90)北京东方泰坦科技股份有限公司BeijingOrientalTITANTechnology Co.,LTD1地表水模拟系统－综述1简介本教程讲述SMS界面的主要功能，并对不同的模块做一个简要的介绍，建议在开展其他教程前先进行本教程学习，教程中所有文件都能在数据文件中找到。
基于虚拟现实地管道供水仿真系统使用介绍说明资料
第一章系统概述1.1 系统介绍“基于虚拟现实的管道供水仿真系统”是基于客户／服务器模式,其中服务器提供VRML文件及支持资源客户通过网络下载希望访问的文件，并通过本地平台上的VRML浏览器交互式访问该文件描述的虚拟境界。
因为浏览器是本地平台提供的，从而实现了和硬件平台的无关性。
VRML象HTML一样，是一种ASCII码描述语言，它是一套告诉浏览器如何创建一个三维世界并在其中航行的指令，这些指令由再现器解释执行，再现器是一个内置于浏览器中或外部的程序。
由于VRML是一个三维造型和渲染的图形描述性语言，复杂的3D术语转换为动态虚拟世界是高速的硬件和浏览器，又由于其交互性强和跨平台性，使虚拟现实在Internet上有着广泛的应用，例如远程教育、商业宣传等等。
为此本公司研发出“基于VRML的虚拟模型软件”,从用户的角度来说，基本上是HTML加上第三维，但从开发者角度来说， VRML环境的产生提供了一套完全的新标准，新过程以及新的Web 技术。
交叉平台和浏览器的兼容性是首先要解决的问题。
设计之前，必须明确指定目标平台（PC、 Mac、SGI的新O2等等），CPU速度、可以运行的带宽以及最适合使用的VRML浏览器。
1.2系统功能概述1.建模“基于虚拟现实的管道供水仿真系统”的建造概念和其他工程建模概念相似，必须解决交流的问题，画出草图并研究材质的处理，生成模型、空间、化身，但必须考虑一些技术的限制，如，考虑到目标平台，决定在VRML文件中放入多少多边图形；预先考虑到基于虚拟现实的管道供水仿真系统执行的动作，把相应的目标归类，用于设定三维物体之间的相互联系，建模与动画相互配合，如果归类正确合适，就会缩小生成动画效果之后文件的体积。
虚拟现实的设计中必须考虑加入重力和碰撞的效果，以使虚拟现实的场景和生活中的相似。
建模者需要生成代理几何模块（一系列的调用指令），其作用在于是浏览器在虚拟现实场景中只需监测一个很小的子目标，而无须计算虚拟场景中所有目标的重力和碰撞效果，最大限度的减少浏览器的工作量，并改善VRML的演示效果。
地下水模拟
移，进行地质废物处置、填埋物浸出、盐
水入侵、淡水回灌与开采、放射性废物处
理、水中地热系统和能量储藏等问题的分
析。
TNTmips
TNTmips为图像处理系统，是用于地质空间 统计的最先进的软件，包括光栅、矢量、 TIN、CAD、地域、数据库和文本等目标模 块。可以制作地貌、地质、水文地质、地 形、地质构造、卫星遥感、土壤及农业等 图，定量刻画出模拟目标的体积、面积、 深度和形状等。
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模拟任务
大多数地下水模拟主要用于预测，其模拟任 务主要有4种： 1)水流模拟 主要模拟地下水的流向及地下水水头与时间 的关系。 2)地下水运移模拟 主要模拟地下水、热和溶质组分的运移速率。
尽管世界上地下水及其相关模拟软件多达数百个，
但由于地下水系统的复杂性，到目前为止，还没
有任何一种地下水软件能解决一切地下水问题。 模拟者应根据自己所从事的研究领域及模拟任务 选择合适的软件。
模拟的关键是概念模型的建立和模型的校正与验
证。
任何模型都是建立在一定基础理论之上的，模型
的发展与完善也依据于基础理论的完善与发展。
地下水模拟任务
3)反应模拟
模拟水中、气-水界面、水-岩界面所发生的物 理、化学、生物反应。 4)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。
模拟步骤
对于某一模拟目标而言，模拟一般分为以 下步骤：
地下水数值模拟任务、步骤及常用软件
地下水数值模拟任务、步骤及常用软件1 地下水模拟任务大多数地下水模拟主要用于预测，其模拟任务主要有4种：1)水流模拟主要模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。
2)地下水运移模拟主要模拟地下水、热和溶质组分的运移速率。
这种模拟要特别考虑到“优先流”。
所谓“优先流”就是局部具有高和连通性的渗透性，使得水、热、溶质组分在该处的运移速率快于周围地区，即水、热、溶质组分优先在该处流动。
3)反应模拟模拟水中、气-水界面、水-岩界面所发生的物理、化学、生物反应。
4)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趋势。
要成功地进行这种模拟，还需要研究许多水-岩相互作用的化学机制和动力学模型。
2 模拟步骤对于某一模拟目标而言，模拟一般分为以下步骤：1)建立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，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数(一维、二维、三维)，水流状态(稳定流和非稳定流、饱和流和非饱和流)，介质状况(均质和非均质、各向同性和各向异性、孔隙、裂隙和双重介质、流体的密度差)，边界条件和初始条件等。
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。
2)选择数学模型根据概念模型进行选择。
如一维、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，水动力-反应耦合模型，水动力-弥散-反应耦合模型。
3)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。
常用数值化有有限单元法和有限差分法。
4)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。
水处理实验仿真系统操作手册
环境工程—水处理实验仿真系统操作手册北京东方仿真控制技术有限公司2003年2月目录环境工程—水处理实验安装手册 2环境工程—水处理实验操作手册自由沉淀实验8 混凝实验16 曝气充氧实验36 过滤实验41 气浮实验50 活性污泥实验57环境工程—水处理实验安装手册欢迎您使用本公司的软件并希望您提出宝贵意见！建议配置：Windows98操作系统，PentiumII-233以上，至少32M内存，800x600x16位真彩（标准小字体），至少200M的硬盘空间。
安装步骤：1、如果您是Windows95用户，要能正常的使用本软件，则系统需要用DCOM95升级，运行光盘中的dcom95.exe即可。
2、安装程序主体（1）、启动安装程序：用鼠标双击Wes2003.exe安装向导将引导您安装程序，下图为安装时的信息画面，点击“Next”按钮进行下一步。
在安装过程中点击“Cancel”按钮会取消当前操作，如果安装向导检测到是终止本次安装，则会出现对话框提示：（2）、选择安装路径：安装向导确定了程序的默认安装目录（一般情况是C:\Program Files\Wes2003\，其中盘符会根据您的操作系统的安装路径而有所不同），如您同意安装程序文件在此目录，点击“Next”按钮进行下一步骤。
另外，点击“Back”按钮可回到上一画面。
点击“Browse”按钮可以调出更改安装目录的对话框，您可以改变安装路径的盘符、目录和新建目录的名称，然后点击“OK”确定更改并返回，点击“Cancel”取消更改并返回。
（3）、建立程序启动菜单：安装向导确定了程序的默认启动菜单“开始—程序—东方仿真—环境工程—水处理实验”，建议您采用默认设置，如果您要更改，请务必记住您所要建立的程序组的名称，以便启动程序。
然后点击“Next”进入下一步。
（4）、开始拷贝文件：安装向导现在开始拷贝文件到您所制定的安装目录，窗口上有当前文件的拷贝过程和和整个拷贝过程的进度。
地表水界面软件设计
前 言当前，我国水利建设面临着从传统水利向现代水利转变的历史任务。
如何实现水利现代化?如何实现水资源的可持续利用?在水资源的开发、利用、治理、节约和保护的综合管理任务中，如何改变过去随意使用和污染的状态，而采用节约和保护的现代运用方式?面对这些问题，我们不能不去研究国际上对自然资源使用的新思潮，不能不去研究全球高科技突飞猛进的发展大潮流。
水资源的优化配置是水资源管理的重点。
实施对水资源动态的、实时的、优化的配置，基础是获取大量的、动态的水资源及相关信息。
当代高技术的发展，特别是信息技术、数字化技术的发展，使得对水资源进行实时监控管已经成为可能。
这种系统的建设将使水资源的管理发生重大变革，也将带来巨大的经济社会效益。
当前在国际上，水资源实时监控管理系统，代表了水资源管理的发展方向。
而且，针对我们身边的实际情况来说，我觉得设计一个这样的管理系统有它的必要性和及时性。
本系统主要对存在数据库中的数据进行统计、报警、查询工作等。
在运用Visual Basic语言的基础上编程，优美的图形界面，操作简洁、方便，而且具有图像显示，声光报警等功能，适合于综合分析的需要。
因此，它将给我们带来方便，也有利于减缓对自然界的破坏，以及增加人民生活和生命安全的系数。
第一章概述第一节设计前的准备一、立项的必要性自贡市是我国重要的盐化工基地。
长期以来，釜溪河流域河水中COD、BOD5、NH3、芬V、氯化物、硫化物、总氮含量严重超标，河水的严重污染已成为影响当地人民生产、生活的严重环境问题。
尤其是釜溪河流域的某些化工厂临时向河中排放的有毒物质，不仅影响了当地人民的生活，而且危害人民的生命安全。
因此，对釜溪河流域河水污染的实时监测具有十分重要的意义。
另外，沱江流域河水污染也是我省地表水污染监测重点，该项目还针对沱江流域河水污染的实时监测来展开。
二、国内外研究现状分析对地表水（这里主要针对河水）污染的监测，传统的方法采用取样分析法。
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SMS8.1地表水模拟软件使用说明与开发SMS是英文Surface Water Modeling System(地表水模拟系统)首个字母的组合，是美国陆军工程兵水利工程实验室(United States Army Corps of Engineers Hydraulics Laboratory)和扬·伯明翰大学(Brigham Young University)等合作开发的商业软件，可用来模拟水体的流场和浓度场。
它由FESWMS-2DH、RMA2、RMA4、SED2D等软件包组成。
本章对将使用的RMA2和RMA4软件包及其强大的后处理功能作较详细地说明。
1 水动力模型的建立水动力模型建立的步骤如图1所示：图1 RMA2二维水动力模型的工作流程1.1 输入底图采用SMS进行地表水模拟时，首先要输入较详细的底图。
SMS8.1软件输入底图的途径主要有两种：一、打开tiff格式的图形文件，将地图中随机的三点的坐标输入定位，使底图与实际地形吻合；二、此外SMS8.1软件还支持AutoCAD转换成的R12的.dxf格式的电子地图，可以直接打开.dxf格式的地图。
1.2定义节点具体操作如下：1、点击图标增加节点，利用图标选择节点，以便对节点进行修改；2、选中两节点，在SMS8.1版本中在窗口下方偏右出现distance项为两节点距离，如图2所示。
已知两点距离，可在Node/Interpolation Option项中调整插入的节点数，根据实际情况插入节点。
3、节点坐标包括x、y、z值可在坐标框中输入，确定节点的确切位置及高程，如图3所示。
图2两节点间距离显示图图3节点坐标显示图1.3 构建网格1.3.1 网格的构建应满足以下条件：1、据水力特征流速大小和过水能力的大小使网格疏密有致；2、构建模型者所估计的流线平行；3、三角形与四边形注意过渡。
边界、流场复杂区域用三角形，流速均匀、航道、湖区等地使用四边形。
1.3.2 构建方法：1、手动添加网格单元: 选中三个节点，点击，形成形如图标的六节点三角形网格；选中四个节点，点形成八节点的四边形网格；点分割四边形网格或将两相邻的三角形网格合成为四边形网格；点将内含两个三角形网格的四边形网格调转方向，使得网格满足适应流线，避免出现网格质量的原则。
2、通过节点线构造三角形、四边形网格：节点如图4所示，点连接节点线，三角形网格三边界，四边形网格四边界，从起点开始，终点双击结束，形如图5所示；最终，6条边界的节点线如图6所示。
图4图5图6点选择节点线，三边界须构造三角形网格单元，选中三条边界，在Element/Triangular Patch构造三角形单元，点Preview预览，如图7；图7四边形网格构造与三角形网格构造大体相同，选其四条边界，在Element/Rectangular Patch中构造,如图8；另外可根据图中的四条边界End1、End2、Side1、Side2中Distribute 命令可在中间插入若干个节点，此方法适合构建大规模、结构简单的四边形网格。
图83、通过map模型，构造大规模的网格按切换至地图模型，点在底图边界上绘制节点线，起始点单击，在终点双击结束此条节点线的绘制,如图9。
绘制另一条相邻的节点线时，软件将自动识别节点之间的耦合性如图10。
不管地形规则或不规则，都要形成一个图块，图块至少需要四条节点线，形如图11所示。
构建模型时，为了不同的材质、地形可设置互相连接的若干个块；连接完所有的块，点feature objects/build polygons，这时，模型自动建立块，但是从界面上看不出来。
点再选择你所要构造的块，出现如图12所示的效果。
接下来点feature objective\attribute，出现如图13所示，您可以在Mesh Type 中选择网格的类型，分paving、patch、adaptive tessellation分别代表三角形网格、四边形网格、密集型三角形网格。
点preview 预览。
假如构造的块含有4条以上的节点线，点选中某个你认为不必要的点（此点是节点线的起点或终点）在node option中选择merge就可以把此点转换成中间点，可进行下一步骤。
最后点feature objects/map->2D mesh把地图生成二维网格。
图9 图10图11图12网格构造完后，要对模型定义底高程。
确定模型所用的单位（米或英尺及其它），在edit\current coordination中改变unit选项调整单位。
图13 网格的类型1.4 模型质量检查整个计算区域的网格划分完毕后，为使网格收敛，点击图标选中Mesh quality选项，对网格进行检查，检查内容包括：1、三角形内角满足10°≤α≤150°，四边形内角满足30°≤α≤150°；2、两单元之间的地形最大坡度≤10%；3、相邻有限元的面积比是否控制在0.5~2之间；4、三角形、四边形任意两条边长度的最大比值不超过10；5、节点地面高程大于水面高程时，是否打开“干/湿”边界条件；6、为保证能量守恒，尽量使系统的边界光滑；7、三角形、四边形有限元是否光滑、平整；8、为节省计算时间，需要对有限元网格重新编号。
对于不符合要求的有限元网格如图14所示，可根据检查结果进行调整，具体步骤如下：1、首先将选项Nodes/Locked前面的对号去掉，以便可以任意移动节点；点击图标移动节点，直到该节点处不出现质量问题为止；2、对于一些节点需改变其底高程，可在图3节点坐标显示图中输入适当的值，直到不出现网格质量；3、点击图标按逆时针方向，点击需光滑的节点线起始点，按住Ctrl键点击终点，然后点击图标选中需光滑的节点线，点击Nodestrings/Smooth命令即可；4、此外，对于四边形单元应尽量使其长边与短边的比例增大，并使长边方向与水流方向一致。
在敏感区域（如水流变化较大处）需适当增加单元数，以使网格收敛。
修改后直至不再出现网格质量问题，方可进行下一步操作。
图14网格质量显示图1.5 定义材质不同的材质有不同的糙率，定义材质步骤如下：1、添加新材质，选择Edit/Material Date点击New创建新材质，点击对话框中的ID、Name和Pattern可以定义不同的特性。
2、选择Element/Option，点击Set default material可以设置默认的材质。
若需更改单元的材质，可以点击工具选择需要修改的单元。
然后选择Element/Assign Element Type重新选择材质。
3、最后在RMA2/Material Properties中设置材质的不同的参数（曼宁系数和涡粘性系数等）。
1.6 设置边界条件1、利用工具，按下Shift键点击起始点，最后双击终点即可创建节点串。
然后利用工具点击节点串，查看边界线方向。
入流边界方向应朝向计算域内，出流边界方向应朝向计算域外。
若不符合要求，可以选择Nodestrings/Reverse Direction更改方向。
2、入流与出流边界方向确定后，利用工具点击节点串选择RMA2/Assign BC分别设置入流和出流边界条件。
选项Boundary Condition Type中可以设置边界的类型，Specified flow 可以定义流量边界；Water surface elevation可以定义水位高程边界；Reflecting boundary可以定义反射边界；Rating curve可以定义非恒定边界。
一般进口处可以设置入流量和流速，出口处设置水位。
1.7 模型控制参数设置模型控制参数的设置是用来定义水动力模型的初始条件的。
选择RMA2/Model Control 打开模型控制对话框，参数设置具体步骤如下：1、General选项：计算机类型Machine Type选择第一项；Water Properties选择中，Temperature设置水温，Density设置水的密度，Specify initial water surface for定义模型出口初始水位，Specify 1D node initial condition设置初始水深和流速估计值；其它选项取默认值，如图15所示。
图15 RMA2模型控制General选项对话框2、Timing选项：模拟类型Simulation Type中恒定计算选择Steady state，动态模拟则选择Dynamic；设置迭代次数Iteration For Flow Calculations/Initial；在Depth Convergence Parameters/Steady state depth选项中输入模拟计算的收敛标准（一般取0.0001）；非恒定计算选择Dynamic，迭代次数和收敛标准设置同上，并在Computation Time中输入各项值。
3、File选项：该选项中设计到文件的存储功能。
若是冷启动，则保持选项中的默认值即可；若为热启动，则需在进行初次计算时打开Write hotstart按钮，计算完毕后，系统会自动生成“*.hot”文件，若需要利用同一地形继续进行计算，则可以打开Hotstart input按钮，找到“*.hot”文件，便可进行热启动计算。
4、Materials选项：该选项主要控制干/湿地的打开和关闭。
5、Weather选项：该选项可以控制风效应、降雨、蒸发等因素对计算的影响。
1.8 RMA2模型检查上述操作完成后，便可进行RMA2模型检查了。
选择RMA2/Model Check，然后点击Run Check即可运行模型检查。
若出现错误，可根据提示进行修改；若无错误提示，剩下的可能提示就是对网格进行重新编号。
此时可以利用工具点击出口处节点串，选择Nodestrings/Renumber命令即可对网格重新编号，文件存档。
1.9 模型运行对网格进行重新编号后，便可进行模型计算。
选择RMA2/Run RMA2命令进行模型计算，若模型计算结果收敛，则计算框内会出现“RMA2 finished”字样；若模型计算发散，则会出现“Stop depth convergence exceed 25.0”字样；此时必须重新对网格进行检查，可以通过修改网格、修改参数设置等措施使网格最终收敛。
具体操作如下：1、打开网格质量显示Mesh quality，查看网格是否还有未发现的质量问题；2、网格总体方向应与水流流向大体保持一致，特别是过渡地区，三角形与四边形应合理选取，网格疏密程度应与水流特性相符，水流较复杂、流速变化较大的区域应加密网格，反之则适当减小网格密度；3、检查边界条件的设置：出口水位是否太低，入口流量是否太大，在模型控制中，初始水位的设置可以进行调整，方便模型收敛，入口与出口边界应设置过渡段防止局部区域流速过高；4、糙率问题检查：不同材质之间需要一定的过渡区域，以满足网格收敛。