地下水流数值模拟软件简介
地下水数值模拟
一、模型概化-源汇项
1、含水层垂向量作为模型的源或汇，一般可直接量化，但要根据 实际水文地质条件，决定具体量化和处理方式。
2、潜水蒸发强度随潜水位埋深而产生变化时，可建立受潜水极限 蒸发埋深约束的潜水蒸发子模型。 存在间歇性的河流、以及由于开采促使地表水体与含水层间的 水量交换发生明显改变时，应考虑建立地表水入渗子模型。
可暂且处理为 水面蒸发
ET
蒸发强度随 潜水埋深的
z
加大而减弱
ET = 0
模块及其作用
**河流边界(RIV)模块 通过河床与地表水交换 河流水位必须已知
简化处理
地下水排泄：q= C(Hcell Hriv) 河流渗漏：q=C(Hriv Hcell)
渗透系数宽度长度
导水系数C= 沉积物厚度
模块及其作用
水运动，大都是层流，符合达西定律。只有在极少数大溶洞和宽裂隙中的地 下水流，才不符合达西定律，呈紊流。 （2）平面流和三维流
在开采状态下，地下水运动存在着三维流，特别是在区域降落漏斗附近及 大降深的井附近，三维流更明显，故应用地下水三维流模型。若三维流场的 水位资料难以取得，可将三维流问题按二维流处理，但应考虑所引起的计算 误差是否能满足水文地质计算的要求。
数的空间分布规律，常采用离散化的参数概化方法（即参数分区
或参数化）来确定。
查明计算含水层与相邻含水层、隔水层的接触关系，是否有“天 窗”、断层等沟通。
一、模型概化-内部结构
1、含水介质 2、含水层空间分布 3、地下水运动状态 4、水文地质参数 1）时间概化 2）空间概化
第一讲地下水流数值模拟软件介绍
第一讲地下水流数值模拟软件介绍地下水流数值模拟软件是一种可以模拟地下水流动过程的计算工具。
它通过建立数学模型，基于地下水流动方程和物质输移方程，计算地下水流动的速度、压力、水位等参数，并提供可视化结果展示。
地下水流数值模拟软件广泛应用于水资源开发与管理、环境保护和地下水污染治理等领域。
它可以帮助工程师和科研人员预测地下水的流动规律，评估地下水资源的可利用性，优化水资源的开发利用方案，指导地下水环境保护和污染治理措施的设计。
目前市场上有多种地下水流数值模拟软件，如MODFLOW、FEMWATER、Visual MODFLOW、GMS等。
这些软件通常具有以下几个主要特点：1.建模能力：地下水流数值模拟软件能够建立复杂的地下水模型，包括地下水系统的几何形状、边界条件、材料性质等。
用户可以根据实际情况进行地下水模型的建立，以反映真实的地下水系统。
2.求解能力：地下水流数值模拟软件可以通过数值方法求解地下水流动的物理方程。
它使用迭代算法和数值计算技巧，计算得出地下水流动的速度、压力、水位等参数。
求解过程通常需要考虑地下水系统的复杂性和计算效率的平衡。
3.可视化能力：地下水流数值模拟软件可以将计算结果以可视化的方式展示出来。
用户可以通过图表、图像和动画等形式，直观地了解地下水流动的变化趋势和空间分布。
同时，软件还能够提供各种数据统计和分析功能，辅助用户对地下水系统进行定量分析。
4.模型优化能力：地下水流数值模拟软件可以使用模拟结果对地下水模型进行优化。
用户可以根据实际观测数据和模型结果进行比较，进一步改进地下水模型的参数和边界条件，提高模拟结果的准确性和可靠性。
由于地下水流数值模拟软件在不同应用领域具有不同的需求，因此市场上存在多种不同功能和特点的软件。
一些软件具有更高的计算效率和更精确的模型求解能力，适用于大规模地下水系统的模拟。
另一些软件则更加简单易用，适合初学者或小规模地下水系统的模拟。
总之，地下水流数值模拟软件是一种重要的计算工具，能够帮助人们研究地下水流动规律、预测地下水资源变化趋势、评估水资源利用方案和设计环境保护措施。
地下水流模型MODFLOW简介
在空间离散上，MODFLOW 对含水层采用等距或不等距正交 的长方体剖分网格。 用户易于准备数据文件，便于输入文件的 规范化。MODFLOW 模拟系统中引入了应力期的概念。整个 模拟期可划分为若干应力期可再划分为 若干时间段。
三维有限单元地下水流的溶质运移模拟并可模拟热运移
HST3D GUIPIE
Visual Groundwater
Ken. Kipp博士
ＨＳＴ３Ｄ的可视化界面
加拿大Waterloo水 专门的可视化，包括钻孔、水位、地球化学资料的三维可视化，能够把其他软件
文地质公司
模拟的网络化离散数据三维可视化显示
Argus ONE 美国地质调查局 专门的可视化，可以作为ＭＯＤＦＬＯＷ、ＳＵＴＲＡ等模拟软件的可视化平台
大差异 地下水、地表状况、土壤、植被、气候变量和土地
利用等都存在时空变异性，模型的耦合集成存在较大 的难度。
2.地下水数值模拟发展趋势
(3)勘探技术水平还有待于进一步提高 随着计算机的广泛应用，计算机软浸实现了对大量水文地质学
及地下水动力学问题的模拟，其计算能力远远超过人们获取数值 模型所需野外资料的能力。因此，野外资料的准确性及全面性就 决定了数值模拟的精度。 (4)物化反应和生化作用的溶质迁移模型
设计新颖的菜单结构允许用户非常容易地在计算机上直接圈定模型区 域和剖分计算单元, 并可方便地为各剖分单元和边界条件直接在机上赋值, 做到真正的人机对话。用户可单独或共同运行MODFLOW、MODPATH和MT3D三 大部分。Visual MODFLOW的最大特点是将数值模拟评价过程中的各个步骤 有机的结合起来，从开始建模、输入和修改各类水文地质参数与几何参数、 运行模型、反演校正参数，一直到显示输出结果，使整个过程从头至尾规 范化、系统化。
GMS地下水模拟软件软件介绍[优质ppt]
![GMS地下水模拟软件软件介绍[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/ec03fdd36529647d27285264.png)
2D-Scatter points和3DScatter points子模块 分别用来管理 二维和三维散 点数据。利用 散点数据，可 进行空间插值。
GMS软件模块多，功能全，几乎可以模拟与地下水有关的所有水流 和溶质运移问题，与其它同类模型软件相比，具有许多优点。
1、概念化方式建立水文地质概念模型
GMS具有直观的可视化效果。
一、GMS各子模块功能简介 二、GMS数据的输入方式 三、基于GMS的地下水模拟模型
一、GMS各子模块简介
GMS子模块可分为两种类型，一种是计算模块， 另一种是辅助模块。
计算模块主要包括Modflow、Femwater、 Mt3dms、Rt3d、Seam3d、Modpath、Seep2d、 Nuft、Utchem等。
可以计算2D和3D地下水动力场（ MODAEM、 MODFLOW）和污染物浓度场（MT3DMS）；
计算并展示污染质的影响范围及其捕获区 （MODPATH);
可以模拟计算包气带中的水流和溶质运移 (FEMWATER)；
可以根据钻孔资料生成三维地层ODFLOW，数学模型 的计算采用有限差分法；
GMS图形界面由下拉菜单、编辑条、常用 模块、工具栏、快捷键和帮助条六部分组成， 使用起来非常便捷。
由于GMS软 件具有良好的 使用界面，强 大的前处理、 后处理功能及 优良的三维可 视效果，目前 已成为国际上 最受欢迎的地 下水模拟软件。
GMS简要介绍
GMS是EMS套装软件的一个部分，是模拟计算 地下水渗流和溶质（污染质）运移的软件；
Femwater子模块是用来模拟饱和流和非饱和流条件下水流 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。
地下水流模型MODFLOW简介
3.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
模拟河流与含水层之间水力 联系
模拟由于抽水引起地面沉降
模拟水平流动障碍
3.MODFLOW软件的程序包
MODFLOW子程序包功能：
3.MODFLOW简介：特点
（一）采用模块化结构
MODFLOW将具有相似功能的子程序组合成子程序包,主要包 括水井、补给、河流、沟渠、蒸发蒸腾和通用水头边界 6 个子 程序包。同时用户也可按实际需要选用其中某些子程序包进行 地下水运动的数值模拟。这种模块化结构使程序易于理解、修 改，并为进行二次开发添加新的子程序包。
大差异 地下水、地表状况、土壤、植被、气候变量和土地
利用等都存在时空变异性，模型的耦合集成存在较大 的难度。
2.地下水数值模拟发展趋势
(3)勘探技术水平还有待于进一步提高 随着计算机的广泛应用，计算机软浸实现了对大量水文地质学
及地下水动力学问题的模拟，其计算能力远远超过人们获取数值 模型所需野外资料的能力。因此，野外资料的准确性及全面性就 决定了数值模拟的精度。 (4)物化反应和生化作用的溶质迁移模型
三维有限单元地下水流的溶质运移模拟并可模拟热运移
HST3D GUIPIE
Visual Groundwater
Ken. Kipp博士
ＨＳＴ３Ｄ的可视化界面
加拿大Waterloo水 专门的可视化，包括钻孔、水位、地球化学资料的三维可视化，能够把其他软件
文地质公司
模拟的网络化离散数据三维可视化显示
Argus ONE 美国地质调查局 专门的可视化，可以作为ＭＯＤＦＬＯＷ、ＳＵＴＲＡ等模拟软件的可视化平台
地下水流模型MODFLOW简介
提纲
地下水模拟系统软件介绍
地下水模拟系统软件介绍
一、GMS数值模拟技术
GMS（Groundwater Modeling System，地下水模拟系统）是一款面向工程师、科学家和行政管理部门的全功能的地下水管理软件。
它能够解决各类地下水模拟问题，提供多样化的模型输入，能够处理任意空间配置的地下水模型并快速进行数值模拟，从而使模拟过程更加高效。
GMS模拟技术源自威斯康星（Wisconsin）大学里克·拉米尔（Rick Lamer）和史蒂文·夏皮罗（Steven Shapiro）在1991年开发的
“U.S.G.S. Groundwater Modeling System”（U.S.G.S.地下水模拟系统），后来在2002年，U.S.G.S.将其开发模型持续完善，形成了GMS数值模拟技术。
二、GMS软件功能
GMS软件主要用于处理非定向地下水模型的数值模拟，它的主要功能是：
（1）地下水模型可视化：GMS软件支持非定向地下水模型，用户可以使用GMS来可视化地下水模型，查看和修改模型的网格参数以及边界条件。
还可以根据地形数据生成三维地形模型，以帮助用户可视化模型并做出正确的抽水控制规划。
（2）数值模拟：GMS支持多种地下水模型数值模拟，其中包括基于时间步长运算、拉格朗日插值方法和拉格朗日格式等多种数学模型。
地下水流模型MODFLOW简介课件-页 (一)
地下水流模型MODFLOW简介课件-页 (一)地下水流模型是一种计算机模型，用于研究地下水流的运动。
为了更好地了解和应用地下水流模型，我们首先需要了解该模型的常用软件，其中一种叫做MODFLOW。
本文将会对MODFLOW进行详细介绍。
1. MODFLOW是什么？MODFLOW是一种流行的地下水流计算机模型软件，由美国地质调查局（USGS）开发而来，自1979年开始使用。
MODFLOW是一种模块化软件，意味着不同的模块可以组合使用以应对不同的地下水问题。
2. MODFLOW的使用MODFLOW可以用于以下方面：- 地下水流动力学研究- 水文地质研究- 地下水管理- 地下水资源研究3. MODFLOW的特点- 模块化设计：不同的模块可以组合使用，而且每个模块都有其独立的输入和输出。
- 开放源代码：MODFLOW的源代码已经被公开，用户可以基于其开发新的模块，或是基于现有模块进行改进。
- 灵活性：用户可以根据实际情况调整模型中的参数，并进行敏感性分析和不确定性分析。
- 数据处理能力：MODFLOW可以处理多种文件格式，包括地理信息系统（GIS）数据。
4. MODFLOW模型输出- 地下水流量：模型可以计算不同地点和时间水量的流量。
- 水头数据：模型可以计算每个时间点的水头，这对于了解地下水水文和地下水资源管理都是非常重要的。
- 地下水位分布：模型可以显示地下水位变化，这对于地下水资源管理和地下水污染研究非常有用。
- 土壤水分分布：MODFLOW还可以计算并显示土壤水分的分布，这对于农业和生态系统研究都是非常重要的。
总结：MODFLOW是一种流行的地下水流模型软件，开放源代码，模块化设计，具有灵活性和数据处理能力，并能够提供地下水流量、水头数据、地下水位分布和土壤水分分布等输出数据。
如果您需要在地下水管理、地下水资源研究和水文地质研究方面进行研究，那么MODFLOW 这个工具将是一个非常可靠的选择。
GMS地下水模拟软件软件介绍
GMS地下水模拟软件软件介绍GMS（Groundwater Modeling System）地下水模拟软件是一个专业的地下水模拟工具，用于建模地下水系统，并模拟地下水流动、传输和污染传输。
GMS软件提供了一系列先进的功能和工具，使用户能够创建复杂的地下水模型，进行多种类型的模拟和分析，并生成详细的可视化结果。
本文将介绍GMS软件的主要功能和优势。
##主要功能1.地下水建模：GMS软件提供了直观的界面和工具，帮助用户创建地下水模型。
用户可以轻松地导入和处理地形地貌数据、地下水位数据、水文地质数据等各种数据，以便构建真实的地下水模型。
2.模拟工具：GMS软件支持多种地下水模拟方法，包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
用户可以根据需要选择合适的模拟方法，并进行多种不同类型的地下水模拟，如地下水流动、地下水污染传输等。
3.数据处理：GMS软件内置了丰富的数据处理工具，帮助用户对输入数据进行处理和分析。
用户可以进行数据插值、网格划分、数据匹配等操作，以优化地下水模型的建立和模拟效果。
4.地下水管理：GMS软件提供了强大的地下水管理功能，帮助用户对地下水系统进行监测和管理。
用户可以设置不同的监测点和监测参数，实时监测地下水系统的运行状况，以及对地下水资源进行合理管理和保护。
5.结果展示：GMS软件支持多种结果展示方式，包括二维和三维可视化模型、地下水流线图、浓度分布图等。
用户可以通过这些可视化结果直观地了解地下水系统的运行情况，并对地下水模型进行效果评估和优化。
##优势1.全面的功能：GMS软件拥有丰富的功能和工具，可以满足用户在地下水模拟和分析方面的各种需求。
无论是建模、模拟、数据处理还是结果展示，GMS软件都提供了一系列强大的功能，使用户能够轻松地完成地下水模拟工作。
2.用户友好的界面：GMS软件拥有直观简洁的界面设计，用户可以通过简单易懂的操作步骤完成地下水模拟工作。
软件提供了详细的帮助文档和教程，帮助用户快速上手并熟练使用各种功能和工具。
地下水模拟常用软件介绍
和非线性吸附! 一级不可逆衰变及生物降解∀
ƒ∞ • ×∞
是用来模拟饱和流和非饱和
来作出等值面和等值线 推出地层∀ 是表示相邻地层单元界面的面 它是由 就可以用来建立实体模型∀ 被用来建立三维地层模型 任意切割剖
∞ ≥× × ≥× ≤ ≥ 地质统计 模块提供了
3 2 ∂ • ! ς ισ υαλ Μ ΟΔ ΦΛΟΩ ∏ ⁄ƒ ⁄° × ! •
≈
种物质的运移
∏
⁄ 除了含有多种生物降解包
非水相 溶解包∀该包可借助漂浮在地下水水位之 污染晕来模拟污染物转移到含水层
是综合已有的
⁄2 °∞≥×
× ⁄! × ⁄ 和 •
的软件包 是在
× ⁄
版本上改进开发的∀
等地下水模型而开发的可视化地下水模拟软件 可进行三维水流模拟! 溶质运移模拟和反应运移
× ⁄ 是模拟地下水中多组分三维反应运移 ƒ ° ° ∏ ∏
面 产生逼真的图像∀ 多 种插值法 包括线性法! ≤ ∏ 2× 法! 反 距离加权法! 自然邻近法! 克立格法和对数法等 将已有的野外数据转化成可使用的数据类型 然 后被作为输入值分配给模型∀可插入二维! 三维点 数据 产生等浓度面 从而图示化给出污染晕∀
× ⁄ 是模拟地下水中单项溶解组分对流!
网格 并可对概念模型进行编辑∀ 地质特征 被用来建立三角形不规则网 × 和实体 ≥ 模型 显示钻孔数据∀
⁄
弥散! 源Ù 汇和化学反应的三维溶质运移 模 型∀
× ⁄ 所模拟的化学反应包括平衡控制的线性
钻孔数据 用来管理钻孔数
据 包括地层数据和样品数据∀地层数据将用来建 立×
第
卷 年
第 月
PetraSim 地下水数值模拟软件
产品详细说明PetraSim是用于TOUGH2模拟程序家族的图形化界面。
TOUGH2及其衍生程序由伯克利劳伦斯国家实验室（Lawrence Berkeley National Labroatory）研发，因其在孔隙和裂隙介质中水流和热运移的强大模拟能力而被认可，包括挥发性有机化合物的多组分混合物（TMVOC）。
TOUGH2已用于包括环境修复和Y ucca山地下水流在内的多相、多组分问题。
PetraSim以交互式3D环境，包括网格剖分，参数定义和结果展示，使建模者充分应用TOUGH2的功能。
PetraSim解放了分析者，让他们可以专注于模型本身，同时自动处理TOUGH2输入和输出文件的繁琐细节，从而大大降低了TOUGH2的使用难度。
具有PetraSim的TOUGH2版本包括TOUGH2和T2VOC可执行程序，为用户减少了成本和复杂性。
PetraSim的主要特点包括：完全交互式的模型生成和结果展示。
3D模型控制和视觉反馈。
利用直观对话框的定义参数。
集成化网格生成。
集成化网格和单元格编辑。
自动生成模型的输入文件。
集成化3D等值面，矢量和等值线绘制。
集成化时间记录图和数据对比。
最近改进的PetraSim包括了对新模块TOUGHREACT和TOUGH-Fx/HYDRA TE的支持。
TOUGHREACT是孔隙裂隙介质中多相流体非等温流化学反应的数值模拟程序。
矿物集合体与液体之间的反应能在局部平衡或动力速率下发生。
气相可以是化学活性的。
沉淀和溶解反应能够改变地层的孔隙度和渗透性，也能改变岩石的不饱和流特征。
TOUGH-Fx/HYDRA TE 是模拟含水层系统状态的新程序。
对于达西定律有效的任意大小的（从实验室到水库）复杂地质介质中的典型普通自然CH4-氢氧化物沉积物（即，永久冻结带和深海沉积物），TOUGH-Fx/HYDRA TE通过求解质量和热量平衡藕合方程，能够模拟其中的非等温气体释放，相特性、液体和热量流动。
地下水流数值模拟软件基本情况介绍
接圈定模型区域和剖分计算单元, 并可方便地为各剖分单Байду номын сангаас和边界条件
直接在机上赋值, 做到真正的人机对话。
•
MODFLOW 可以模拟潜水、承压水和隔水层中的稳定流与瞬变流的情况。
许多影响因素和水文过程, 如河流、溪流、排水沟、水库、作物蒸散量、降 雨和灌溉入渗补给等, 都可以用MODFLOW 来模拟。 • MODFLOW 提供了求解地下水流有限差分公式的很多种方法, 如强隐式 迭代法SIP、逐次超松弛迭代法SOR、预调共轭梯度迭代法PCG 2、SSOR 等。 用户可以根据自己研究的实际情况, 选择适合的有效求解方法。由于实际地 质及水文地质条件的差异,选择不同的求解程序包所得的结果是不一样的。 • MODFLOW 在求解过程中, 引入了应力期(Stress Period ) 概念, 它将整个 模拟时间分为若干个应力期, 每个应力期又可再分为若干个时段( Time Step )。 在同一个应力期, 各时间段既可以按等步长,也可以按一个规定的几何序列逐 渐增长。 • 而在每个应力期内 ,MODFLOW 规定所有的外部源汇项的强度应保持不 变。这样做不但简化规范了数据文件的输入, 而且使得物理概念更为明确。
• • •
边界条件：边界类型、水头或流量 初始条件：统测水位 水位动态观测资料：观测孔位置、结构、水位时间变化
注意问题
1）模型中没有为第二类边界条件赋值的菜单，可在第二类
边界单元上通过 Wells 菜单加上注水井或开采井来实现地下水 的侧向补给或排泄； 2）在输入数据文件时，如计算目的层的顶底板标高数据文 件，模型自动插值得到各单元的相应数据，在一个单元的各点 上数据是相等的。因此，为提高模拟的精度，剖分单元不能过 大； 3）模型的计算步长依输入源汇项中最小的时间间隔来确定。
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。
地下水数值模拟软件简述
第 ２ 期 ９
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ ＴＯ Ｉ
ｏ科教前沿０
科技信息
地下水数值模拟软件简述
童彦 钊 吴 平 韩 强强 （ 宁夏 回族 自治 区水 文地质 工程地 质环 境地质 勘察 院 宁夏 银川 ７ ０ １ ） ５ ０ １
１ 数 值 模 拟 理 论 的发 展
ＭＯ Ｆ ＯＷＭ Ｏ Ｐ Ｔ Ｔ Ｄ ＤＬ Ｄ ＡＨ ３ ｙＥ ＭＷＡ Ｅ ，Ｅ Ｐ Ｄ Ｓ ＡＭ３ ， Ｔ Ｄ、 Ｔ Ｒ Ｓ Ｅ ２ ，Ｅ ＤＲ ３
ＣＨＥＭ， ＰＥＳ ＵＣＯＤＥ、 Ｔ， ＭＡＰＳ ，ＵＢＳ ＵＲＦＡＣＥ ＣＨＡＲＡＣ Ｔ ＥＲＩ ＡＴ Ｉ Ｚ ＯＮ、 数值法 常用方法有有 限差分 法 、 有限单元法 、 界单元法和有 限 ＵＴ 边 ｏｅ ｌＤ ａ Ｉ ｓ ｈ ｅａ， ｎ ｕ ｔ Ｉ ｇｌ ｔ， ｌ ， Ｏ Ｔ ＴＳ Ｃ 等 ａ ｄｒ ａＮ ｓ ｉＧ ｒ Ｓ Ｔ 分析 法以及 由此发展而形成的特征有限单元法和特征有限差分法 其 Ｂ ｒ ｏ ｔ ＴＮ ａ ｇｌ ｅ ｅｕ ｒ ｅ） ｏｄ Ｅ Ｓ Ａ Ｉ Ｉ Ｓ 在地下水流模拟的基 中最 常用 的方法为有限差分法和有限单元法 有限差分法最早盛行 于 模块组成 其运行方式以地下水流模拟为基础， 建立一系列 的水质模拟 其 中水量模 拟软件为 Ｍ Ｄ Ｌ Ｗ 和 Ｏ ＦＯ 工程科学 中。 ０ ２ 世纪 ６ 年代末期开始大量应用于实 际地下水流数值 础上． ０ Ｅ ＴＲ Ｄ ＬＷ 计算 中 它 的原理就是把原来连续 的函数经过有限的差分以后变成离 Ｆ ＭＷＡ Ｅ ＭＯ Ｆ Ｏ 是 用 有 限 差 分 法 建 立 水 文 地 质 模 型 ， Ｅ ＷＡ Ｅ 散 的函数 ． 在每一个差分区内把 函数取极限求导 的计算变换 变成有 限 Ｆ Ｍ Ｔ Ｒ是采用有限元法建 立水文地质模 型 Ｇ ＭＳ软 件 功 能 简介 ： 值的 比 率计算 。该方法具有概念清晰、 直观、 计算简单 、 编程 方便 等特 （） １含有制 图模块， 以不借助其他软件， 可 进行边界 、 参数分 区、 补 点。 限元法在地下水流动问题 的应用始于 １６ 年 Ｊｖｎ ｅ ｆ ９ ８ 有 ９ ８ ｅｅ ｄｌ ６１ １ 赋值 可直接建立水文地质概念模型 。（） ２ 用有限单元法求解非稳定流问题． ７ 年 Ｃ ｐ 等人采用三维等参有 给条件和排泄条件 的绘制 、 ， １ ６ ９ ａｔ ａ 可直接生成地下水流场 、含水层 的顶底板等 限单元法对 多层地下水盆地进行了数值模 拟． 该方法逐渐成 为解决 实 含有多种插值计算功能， 并将之读入剖分 的网格 中， 方便快捷， 易于掌握和使用 。（） ３具 际复杂水文地质问题的有效方法． 它通过剖分 和插值 的方法将描述地 值线， 有建立三维立体地质结构的功能 ４可进行三维真实含水层的模拟 （） 下水流动的定解 问题转化为代数方程组进行求解 （） ５ 具有三维立体动态表达的功能。 ２ 地下水模 拟软件发展与应用简 介 应用特 点 （） １ 前处理功能优越。Ｇ Ｓ具有优越的前处理功能， Ｍ 可以直接利 国外的数值模拟软件随着计算机技术 的发展。 了适应数值模 拟 为 Ｍ Ｍ 弧和多边形对水文地 技术的大量应用 ， 出现 了众多地下水模拟软件 主要有 Ｆ Ｆ Ｏ 、 用 Ｇ Ｓ建立水文地质概念模型 Ｇ Ｓ利用点 、 国外 ＥＬＷ 质参数和边界条 件进行赋值， 直接对模 拟 区进行 剖分， 方便灵 活， 方 Ｇ Ｓ Ｖ ｓａ Ｍ Ｄ Ｌ Ｗ 等。 Ｍ 、ｉ ｌ Ｏ ＦＯ ｕ 法极易掌握。 ２ １ Ｆ ＬＯＷ ． ＥＦ （） ２数据录入 简便 。 数据录入格式可以使用 电子表格 、 文本等多种 Ｆ Ｆ Ｏ Ｆｎ ｅＥｅ ｅｔ ｕ Ｓｄ ｃ Ｌ Ｗ ｓ ｍ） 有 限元 地下 Ｅ Ｌ Ｗ（ ｉ ｔ ｌ ｎ ｓ Ｕ ａｅＦ Ｏ ｓ ｔ 是 ｉ ｍ ｂ ｖｅ 不需要特殊的录入文件， 也不需要进行文件转换 ， 利用 Ｗｉ ｏ ｓ ｎ ｗ ｄ 水数 值模 型 的杰 出代表 ． 由德 国 ＷＡ Ｙ公司于 １７ 年 开发的 ． Ｓ ９９ 最初 格式， 的剪贴板直接可 以进入 Ｇ Ｓ的数据转 换界面， Ｍ 直接转换成各种格 式 用 Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ Ｉ 编 写 的 ，此 后 不 断 得 到 改 进 。Ｏ年 代 初 期 ． Ｏ Ｔ Ａ Ｖ ９ 转换界面友好易用 Ｆ Ｆ Ｏ ．版本 已扩展为 ３ Ｅ Ｌ Ｗ４ ０ Ｄ并应用 于水流 ．溶质 运移模拟 ：９ ６ 的数据文件． １９ — （） ３兼容性 强。与地理信息系统软件或地理信 息软件 的交换 格式 １９ 年间 Ｆ Ｆ Ｏ 的数值性 能和数据界面得到扩展 ．模型后处理器 ９８ ＥＬ Ｗ 可以直接利用其他软件的成果， 不需要二次成 图。 功能增 强 ： 展到 ２ 世纪 以来 它的版本 已经升级 到 ５ ． 发 １ ． 具备 良好的 兼容性好． ２ （） ４ 计算成果 导出 的功 能强大， 算结果可 以直接为其它 软件 其计 ＧＳ Ｉ 数据接 口， 优化的剖分 网格技术 ． 良好的可视化效果等很多优点 ｒ ｈｍ ｏ ｎ 大学环境模拟研究实验室和美 国军队排 ｇ Ｆ Ｆ Ｏ 是讫 今为止功能最为齐全 的地下水水量及水 质计 算机 利用 。由美 国 Ｂｉ ａ Ｙ ｕ ｇ Ｅ ＬＷ 水工程实验工作 站开发的基于概念模 型和网格模型 的地下水模 拟软 模拟软件系统。 该软件系具有 图形人机对话 ： 地理信息 系统数据接 口： 集成了 ＭＯ Ｆ Ｏ Ｍ Ｄ Ａ Ｈ、 Ｔ Ｄ 、 Ｅ Ｔ等软件包 。 Ｄ Ｌ Ｗ、 Ｏ Ｐ Ｔ Ｍ ３ Ｍ Ｓ Ｐ Ｓ 自动产生空间多种有限单元 网： 空间参数区域化以及快速精确的数值 件， ０Ｗ 算法和先进的图形视觉化技术等特点 。 Ｆ ＦＯ 系统 中 ． 在 ＥＬ Ｗ 用户可 以 ２３ Ｖｉｕ ｌＭ０ＤＦＬ ． ｓ ａ 加拿大 Ｗａｅｌ ｔｏ ｒ ｏ水文地质公 司开发研制 的 Ｖｉ ａ ＭＯ Ｆｏ ８ ｌ Ｄ １ｗ是 目 ｕ 很方便迅 速地产生空间有 限单 元网格 ．设置模型参 数和定义边界条 前 国际上 最为流行且被各 国同行 一致认可 的三维地下水 流和溶质运 件． 运行数值模拟以及实时图形显示结果与成图 移 模 拟 的标准 可视 化 专业 软件 系 统 北水 国际于 ２０ ０ ７年 完成 了 Ｆ Ｆ Ｏ 的应用领域包括 ： ＥＬＷ ｖ ｓａ Ｍ ｄ １ ． 的汉化调试工作 ｖ ｓａ Ｍ ｄ ｌ ． 中文版的推 ｉ ｌ ０ Ｆ ｗ４１ ｕ ｏ ｉ ｌ ０ Ｆ ｗ ４１ ｕ ｏ （） １模拟地下水区域流场及地下水资源规划和管理方案 得到 了国内用户 的广泛欢迎 。应用 范围有 （ ） １ 评价地下水安全供 （） ２ 模拟矿区露天开采 或地下开采对 区域地下水的影响及其最优 出， 水量 （ ） ２ 评价地下水修复系统 （ ） ３ 优化灌溉抽水量 （ ） ４ 圈划水源保护 区 对策方案 。 ５ 模拟 自然降解过 程（ ） ６ 确定风险评估的暴露途径 （ ） ７ 确定含水层 （） ３ 模拟 由于近海岸地下水开采或者矿 区抽排地下水 引起 的海水 （ ） 存储 和恢复 的可 能性 （ ） ８ 计算矿坑 涌水的影响 （ ） ９ 预测海水入侵造 或深部盐水入侵问题 成 的影响 但是 Ｖｓａ Ｍ Ｄ Ｌ Ｗ 软件并不适合某 些复杂 的地质条 ｉ ｌ Ｏ ＦＯ ｕ （） ４ 模拟非饱和带以及饱 和带地下水流及其温度分布 问题 模拟 件、 不饱和流动 、 密度变化的流动 、 热对流等棘手问题。 污染物在地下水 中迁移过程及其 时间空 间分布规律
MODFLOW软件介绍及实例分析
❖ DIS for the Discretization File
❖ BAS6 for the Basic Package
❖ OC for the Output Control Option
❖ BCF6 for the Block-Centered Flow Package
❖ LPF for the Layer Property Flow package
hm i, j,k
)
CVi,
j,k 1/ 2
(hm i, j,k 1
hm i, j,k
)
Pi,
j,k
hm i, j,k
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。