GMS地下水模拟软件软件介绍
地下水模拟软件GMS中文使用手册
地下水模拟软件GMS中文使用手册地下水模拟是一种基于数学模型的水文学研究方法，通过模拟不同地下水流动情况，可以更好地了解地下水资源分布和变化规律，为工程建设和保护提供科学依据。
而在地下水模拟中，GMS是一个常用的软件工具，它可以用来建立和分析多种类型的地下水流动模型。
本篇文章将详细介绍GMS软件的基本操作和常用功能，以及地下水模拟的一些注意事项。
一、GMS软件介绍GMS即Groundwater Modeling System，是一款专业的地下水模拟软件，拥有强大的建模分析能力。
GMS可以创建多种类型的地下水模型，包括层状模型、地下水盆地模型、地下水河道模型等。
同时，GMS还拥有强大的数据处理和可视化功能，可以方便地将地下水模型的结果呈现出来。
二、GMS基本操作1、软件安装和启动下载GMS软件后，按照提示进行安装即可。
启动软件后，可以选择新建、打开或最近使用的工程文件。
2、新建工程在GMS中，地下水模型被称为“工程”，因此需要新建一个工程来开始建模。
点击菜单栏的“文件”>“新建工程”，然后设置工程名称、模型类型等参数即可。
3、添加模型在新建工程后，需要添加一个地下水模型。
点击“地下水模型”>“新建”来创建模型，选择模型类型和分析区域范围，然后导入数据（如DEM图像、土壤信息等）。
4、设置材料属性在添加地下水模型后，需要为各个材料设置属性（如渗透系数、孔隙度等），以方便地进行模拟分析。
点击“属性”>“材料属性”来设置材料属性。
5、添加边界条件和压头在进行地下水模拟时，需要将分析范围分为不同的区域，并分别设置边界条件和压头。
点击“水头”>“边界条件”和“水头”>“压头”，在地图上分别添加边界条件和压头所在的点。
6、生成计算网格在设置好材料属性、边界条件和压头后，需要生成计算网格来进行模拟分析。
点击“计算网格”>“自动生成”来生成计算网格，并根据需要进行调整。
7、设置时间步长在进行地下水模拟时，需要设置时间步长和时间范围，以控制分析精度和时间范围。
GMS地下水模拟软件软件介绍[优质ppt]
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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。
Aquaveo(GMS、WMS、SMS)系列水模拟软件
1 GMS简介GMS是目前最综合的地下水建模软件。
美国政府部门、私企和国际上超过90个国家的用户都在使用GMS软件，GMS已经被证明是最有效的建模系统。
GMS为地下水模拟的每一阶段提供灵活的模拟工具，包括地点描述、模型开发、校准、后处理和模型显示。
GMS 支持二维和三维的有限元和有限差模型，包括MODFLOW 2000, MODPATH,MT3DMS/RT3D, SEAM3D, ART3D, UTCHEM, FEMWATER, PEST, UCODE, MODAEM 和SEEP2D. 无论你需要什么模型，GMS都会提供相应工具！2 SMS简介表面水建模系统（SMS）是一维，二维和三维水文建模的综合环境，是一个表面水建模和设计的预处理和后处理平台。
SMS包括二维有限元，二维有限差别，三维有限元和一维死水建模工具，SMS支持的模型包括TSACE–ERDC，支持TABS-MD,ADCIRC,CGWAVE,STWAVE,M2D, HIVEL2D和HEC-RAS模型。
为了方便使用FHWA的综合分析包FESWMS和Bri-Stars，SMS开发了一个综合的应用界面，同时SMS 包括通用模型界面，这一界面可以用来支持那些没有正式并入系统中的模型。
3 WMS 简介分水岭模型系统（WMS）是一个易理解的图形建模环境，它适用分水岭在水文水力方面的各种情况。
WMS包括用于自动模型建立的强大工具，例如自动盆地描绘，几何参数计算，地理信息系统图层计算（CN，降雨量，粗糙系数等），从地形数据中提取横斜面等等。
随着WMS7版本发布，软件现在通过HEC-1,TR-20,TR-55,Rational方法,NFF,MODRAT,HSPF 支持水文学模型HEC-RAS,SMPDBK,CE QUAL W2,2维水文综合（包括渠道水力，地下水交互）支持现在可以GAHA模拟的水力模型。
所有的这些以地理信息数据处理为框架，它将会使分水岭模型的建立和制图更加简单。
GMS地下水模拟软件软件介绍归纳.ppt
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二、GMS数据的输入方式
由于GMS软件是由众多模块综合而成， 因而GMS软件数据的输入方式有很多种， 归纳起来，有三种方式：模块Map数据 输入、外部GIS数据输入、工具性辅助 模块数据输入。
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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。
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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
辅助模块包括Pest、Ucode、Map、 Tins、 Borehole、Solid、T-progs、2D-Scatter points、3D-Scatter points等。
下面将对各模块flow子模块是由美国地质调查局于80年代开发出的一套 专门用于模拟孔隙介质中地下水流动的三维有限差分软件。 由于其结构的模块化、离散方法简单及求解方法的多样化 等特点，已广泛用于模拟各类地下水流系统，并在应用中 不断发展，目前已发展到Modflow2k，GMS4.0所采用是这一 最新版本。
GMS具有直观的可视化效果。
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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
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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）；
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。
GMS_地下水应用说明
• 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
2020/8/7
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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。
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。
2. 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。
3. 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。
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。
地下水预测常用软件简介
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介绍
GMS地下水模拟软件软件介绍GMS（Groundwater Modeling System）是一款用于地下水模拟的软件。
它提供了一个直观的图形用户界面，用于创建、修改和分析地下水模型，帮助用户更好地了解地下水系统的动态行为。
GMS具有强大的功能和灵活性，可用于各种地下水模拟应用，如地下水流动模拟、地下水污染传输模拟、地下水资源评估等。
以下是GMS的一些主要特点和功能：2.模型验证和敏感性分析：GMS允许用户进行模型验证和敏感性分析，以评估模型的精度和可靠性。
用户可以使用观测数据和历史数据对模型进行校正，并使用不同的参数设置和场景条件来评估模型的稳定性和预测能力。
3.可视化和分析工具：GMS提供了丰富的可视化和分析工具，用于直观地展示地下水流动和污染传输的过程和结果。
用户可以通过流线图、等值线图、剖面图等方式来查看和解释模型的输出结果，并进行相关的数据分析和统计。
4.土地利用规划和管理：GMS还提供了土地利用规划和管理的功能，用于评估地下水资源的可持续利用和保护。
用户可以模拟不同土地利用方案对地下水系统的影响，并制定相应的管理策略和政策。
5.多种数据格式的支持：GMS支持多种数据格式的导入和导出，包括地理信息系统（GIS）数据、CAD数据等。
用户可以方便地将现有数据导入到GMS中，并将模型结果导出到其他软件进行后续分析和应用。
总之，GMS是一款功能强大、易于使用的地下水模拟软件。
它通过直观的界面和丰富的功能，帮助用户建立、验证和分析地下水模型，并支持土地利用规划和管理。
无论是进行科学研究、工程设计还是环境保护，GMS都是一款实用的工具。
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
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地下水流数值模拟软件介绍
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
模型的再设计
一般来说, 后续检查会发现系统性能的变 化, 从而导致概念模型和模型参数的修改。一 般来说, 所有模拟研究都应该进行到第五步, 即 校正灵敏度分析。
Grid Approach
网格法是一种最简单、最基本的建模方法, 对
于水文地质条件比较简单、研究区面积比较小的 模型, 网格法也是一种有效的方法。
MODFLOW的由来
MODFLOW是英文名称Modular ThreeDimensional 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。
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。
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。
GMS入门
GMS5.0模块介绍 GMS5.0模块介绍
(2)MODPATH是一个3D粒子追踪模型,它利用由MODFL OW计算出的逐个单元的水头联合土壤的孔隙度,来计算 每个粒子通过水流区域的轨迹。MODPATH可以使用向前 或向后追踪技术来模拟单井抽水的影响范围。 (3) MT3D能够模拟地下水系统中的平流、扩散、衰 减、溶质化学反应、线性与非线性吸附作用等现象。MT 3D提供了丰富的求解方法:采用加速格式的广义共轭梯 度(GCG)法求解线性方程、采用三阶TVD求解对流项。
GMS5.0模块介绍 GMS5.0模块介绍
Tins模块，即三角不规 则网络(Triangulated Irre gular Net-works)，通常用 来表示相邻地层的界面，多 个TINs就可以被用来建立实 体(Solid)模型或三维网格。
GMS5.0模块介绍 GMS5.0模块介绍
Boreholes，钻孔数据， 用来管理样品和地层这两种格 式的钻孔数据。样品数据用来 作等值面和等值线；地层数据 用来建立TIN、实体和三维有 限元网格。
网格法(Grid Approach)建模 网格法建模指的是地下水的建模过程和模型识别 验证都是直接在三维网格上操作。网格法是一种最简 单、最基本的建模方法,对于水文地质条件比较简单、 研究区面积比较小的模型,网格法也是一种有效的方 法。但是有时经常要遇到面积达数千甚至上万平方公 里的研究区,水文地质条件相对复杂,这时网格法建模 就显得不足。
GMS5.0建模方法 GMS5.0建模方法
网格法建模是基于对网格的直接操作,因 此参数分区的赋值、边界条件的指定和调参 都非常繁琐,其工作量相当可观而且枯燥容易 出错。正因为诸多不便,网格法一般结合在别 的方法(如概念模型)中联合建模。
GMS5.0建模方法 GMS5.0建模方法
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
数值模拟软件介绍及使用
FEFLOW 的应用领域
水量模拟: 模拟水源地开采或者油田注水对区域地下 水流场的影响、模拟水库放水或者河流断流时, 河道 沿线地下水流场的变化等; 水质模拟: 模拟污染物在地下水中的迁移过程及其时 间空间分布模式、模拟沿海地区抽取地下水引起的海 水入侵等; 温度模拟: 模拟非饱和带以及饱和带温度场的分布。
TINs
TINs即三角不规则网络(Triangulated Irregular Net works)，通 常用来表示相邻地层的界面，多个TINs就可以被用来建立实体 (Solid)模型或三维网格。实体是在不规则的三角形网络(TIN)建立完 成后通过一系列操作产生的实际地层的三维立体模型。
总之GMS软件模块多、功能全，几乎可以用来模拟与地下 水相关的所有水流和溶质运移问题。相比其它同类软件如 ModIME、MODFLOW和Visual Modflow，GMS软件除模块更多之 外，各模块的功能也更趋完善。
垂向滑动网格(BASD ) 技术处理自由表面含水系统以及非饱
和带的模拟; 开放性外部程序接口, 以便用户在FEFLOW 系统中连接和使
用自己的程序模块。
FEFLOW系统结果输出及显示 FEFLOW 提供了其他任何地下水模拟软件都无法比拟的、 丰富实用的图形显示和数据结果分析工具。 其先进的图形视觉化及数据分析技术表现在: 有限单元网、边界条件和模型参数的三维可视化及显示; 标量数据的三维彩色(透明或灰度) 等势面显示以及其二维 平面彩色或等值线显示; 三维地下水流径追踪, 流动时间及流速动画显示(包括二 维平面、剖面投影或二维平面追踪) ; 三维体截段的空间显示和三维交叉剖面组的空间显示; 三维图形的任意旋转, 二维、三维图形的放大或缩小; 总体和局部水量平衡分析(包括任意几何多边形内的水流 通量分析) ; 计算和图形显示通过各种边界条件的水通量、物质通量以 及其在特定时间区间内的积分量。
地下水模拟软件GMS中文使用手册
地下水模拟软件GMS中文使用手册一、软件简介地下水模拟软件 GMS（Groundwater Modeling System）是一款功能强大、应用广泛的地下水数值模拟软件。
它能够帮助用户建立复杂的地下水系统模型，进行模拟分析和预测，为水资源管理、环境保护和工程设计等提供科学依据。
GMS 具有友好的用户界面和丰富的建模工具，支持多种地下水模型的构建，如 MODFLOW、MT3DMS、SEEP2D 等。
同时，它还具备数据预处理、模型校准、结果可视化等功能，大大提高了地下水模拟工作的效率和精度。
二、安装与启动（一）安装要求1、操作系统：Windows 7/8/10 等。
2、硬件配置：建议至少 4GB 内存，2GHz 以上处理器。
（二）安装步骤1、下载 GMS 安装程序。
2、运行安装程序，按照提示进行操作。
3、选择安装组件和安装路径。
4、等待安装完成。
（三）启动软件安装完成后，在桌面上找到 GMS 快捷方式，双击即可启动软件。
三、工作界面GMS 的工作界面主要包括菜单栏、工具栏、项目浏览器、视图窗口等部分。
（一）菜单栏包含了文件、编辑、视图、模型、数据、工具、窗口和帮助等菜单，提供了各种操作命令。
（二）工具栏提供了常用操作的快捷按钮，如新建项目、打开项目、保存项目、导入数据、运行模型等。
（三）项目浏览器用于管理项目中的各种数据和模型组件，如含水层、边界条件、源汇项等。
（四）视图窗口用于显示模型的图形和结果，可进行缩放、平移、旋转等操作。
四、数据准备（一）地形数据可以通过导入数字高程模型（DEM）来获取地形信息。
（二）地质数据包括地层结构、岩性分布等，通常以钻孔数据或剖面图的形式输入。
（三）水文地质参数如渗透系数、储水系数等，需要根据实地测量或经验值进行设定。
（四）边界条件确定模型的边界类型和边界值，如定水头边界、定流量边界等。
（五）源汇项包括降水入渗、河流渗漏、抽水井等。
五、模型构建（一）创建项目在 GMS 中新建一个项目，并设置项目的名称、单位等基本信息。
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• Borehole子模块用来管理钻孔地层数据。多与Solid、Tprogs模块联合使用，用来建立地质结构模型。
• Solid子模块是利用钻孔数据建立实体模型，结合Tins模块可产生 实际地层的三维立体模型，并可任意方向进行切割、旋转。
• 在Map模块中，*.tiff、*.jpg格式文件可以被调入GMS中做为底图 使用。
• 对于较复杂地区，由于Map模块本身的原因，这种方法不太适用， 一般都采用下面的方法建立概念模型。
• 2、外部GIS数据输入
• 与Map模块有相似之处，也是用特征体来表示用户需要的概念模型 ，不同的是，这种方式的数据可以不依靠GMS，利用别的GIS软件，如 Arcgis、Arcview等独立完成。GMS所需要的数据为.shp格式。这种方 式实现了软件与数据间的无缝连接，用户可以更加自如的利用GIS软 件建立自己的概念模型，对于复杂的地区，这种方式就更有优越性。
• 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。
• 辅助模块包括Pest、Ucode、Map、 Tins、 Borehole、Solid、T-progs、2D-Scatter points、3D-Scatter points等。
• 下面将对各模块进行简要介绍。
• Modflow子模块是由美国地质调查局于80年代开发出的一套 专门用于模拟孔隙介质中地下水流动的三维有限差分软件 。由于其结构的模块化、离散方法简单及求解方法的多样 化等特点，已广泛用于模拟各类地下水流系统，并在应用 中不断发展，目前已发展到Modflow2k，GMS4.0所采用是这 一最新版本。
• 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；
Polygon 代表一般水头边界 和面状补给、蒸发等
概念模型对象：
可供选择的数学模 型包括： MODFLOW FEMWATER MODAEM SEEP2D ART3D等
图层概念：
• 根据点、线、面等特征对象可以建立许 多图层
• 每个图层代表用户定义的研究区的特性 ： 可包括：研究区的范围图层 研究区边界条件、源汇项图 层
• Nuft子模块是用来模拟三维多相不等温水流和运移模型， 它适合用来解决包气带中的一些问题。
• Utchem子模块是用来模拟多相流和运移的模型，它对抽水 和水位恢复的模拟较理想，是一个已经被广泛运用的成熟 模型。
以上是GMS所包括的九个子模块。下面简单介绍一下GMS 中的九个辅助模块。
• Pest和Ucode子模块一般在使用Modflow、Feflow等计算 模块时交替运用，来调整选定的参数，直到计算结果和 野外观测值相吻合。
• 2、前后处理更强
结合GMS众多的辅助模块，可方便的输入一系列文件， 实现了可视化的输入；同时计算模块的计算结果又可调入 辅助模块中进行后处理，实现了计算结果的可视化。
• 3、版本更新快，功能不断完善
GMS软件不断升级，补充许多新的应用程序，不断完善 各模块的功能。在最新的5.0版本中，增加了GIS模块，加 强了Map模块的功能（4.0调入的仅仅是位置数据，属性数 据需用户在GMS中自己增加，5.0加强了这一功能），可以 更方便、快速的建立概念模型。
Q=K (h-H) WL/M Q为正值，表示水流入
C、河流补给地下水（地下水位低于河 床） 河流水位h
地下水水位H
补给量为Q 河流宽度为W，河流长度为L
河床厚度M 河床渗透系数K 河床底部标高HB
Q=K (h-HB) WL/M Q为正值，表示水流入。此时，河流补给 量仅与地表水位变化有关，与地下水水位变化无关。
图层设置：
数学模型及地层结构模块介绍
1、Modaem（地下水流） 2、Modflow-Grid Approach（地下水流） 3、地层结构生成 4、Modflow-Conceptual Approach（地下水流） 5、Modpath（粒子示踪） 6、MT3DMS（溶质运移）
地下水渗流模型区别：
建立概念模型是地下水数值模拟中重要的步骤之一，它除了网格化 方式外，还有一种概念化的方式，即可利用Map模块，又可利用Gis中 的Shp格式文件，建立以点线面表示的概念模型，通过模型转换，可 将点线面所带有属性数据转换到相应网格的单元与节点上。与网格化 方式相比，无需对每个网格单元进行操作、方便、快捷、准确。
线状源汇项
河流 河流与地下水的关系主要有三种方式。 A.地下水补给河流
河流水位h
地下水水位H
补给量为Q
河床厚度M 河床渗透系数K
河流宽度为W，河流长度为L
Q=K (h-H) WL/M Q为负值，表示水流出。
B、河流补给地下水
河流水位h
地下水水位H
补给量为Q 河流宽度为W，河流长度为L
河床厚度M 河床渗透系数K
矩形 垂向上网格反映的地层厚
度均一。
2、计算包介绍 （1）基本信息包(BASIC PACKAGE)
初始水位(Starting Heads)； 边界类型(IBound)
ibound = 1为流量边界 ibound = 0 为隔水边界 ibound ＝－1为定水头边界
（2）含水层信息包(FLOW PACKAGE)
BCF (Block-Centered Flow)
LPF (Layer Property Flow)
HUF (Hydrogeologic Unit Flow)
BCF视含水层（潜水、承压水、潜水 和承压兼备）的性质赋予相应的渗 透系数、含水层底板标高、越流系 数、导水系数等参数。
LPF的参数赋值与含水层性质无关，所 赋参数为Kh、Kv、弹性贮存率（ storage)等。
3、Modflow-Conceptual Approach – 多层含水层 – 稳定流和非稳定流计算 – 研究区边界不规则 – 每含水层厚度可起伏变化 – 各含水层参数分区简单
Modaem模型
➢ 单一含水层稳定流水动 力场计算 •模块名称:Modaem •假定含水层中地下水 的水头在垂向上不发 生变化。 •平面2D数学模型。 •优点:不用剖分网格
HUF用于网格剖分后垂向上的某层网格包括 数个含水层的情况，不常用。
（3）源汇项包
面状源汇项：降雨入渗、蒸发 点状源汇项：抽灌井 线状源汇项：河流、排水渠 一般水头源汇项：湖泊、水库等
面状源汇项 降雨补给(Recharge):软件中赋予补给强 度 (m/d)
点状源汇项 抽灌井：软件中赋值方式为抽灌量 (m3/d)
GMS软件介绍
• 地下水模拟系统（Groundwater Modeling System）,简称GMS，是由美 国Brigham young University的环境模型 研究实验室在综合Modflow、Modpath等 已有地下水模型基础上研发而成的，是一 个具有综合性、用于地下水模拟的图形界 面软件。
• 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。
• Mt3dms子模块用来模拟地下水系统中对流、弥散和化学反 应的三维溶质运移模型。在计算过程中，需与Modflow联 合使用。
• Rt3d子模块用来处理多组反应的三维运移模型，适用于模 拟自然衰减和生物恢复。
• 当然，GMS还可兼容如CAD，sufer、Dem/Grid等文件，由于利用较 少，只介绍shp文件数据。
建模准备工作
• 收集研究区的工作底图，可以是TIF、 GPG、DWG、DXF、GIS格式等；
• 收集研究区的钻孔资料，反映地层结 构；
• 收集研究区大气降雨等气象资料； • 收集观测孔的水位等相关资料； • 收集研究区的河流湖泊的水位等属性
二、GMS数据的输入方式
• 由于GMS软件是由众多模块综合而成 ，因而GMS软件数据的输入方式有很多 种，归纳起来，有三种方式：模块Map 数据输入、外部GIS数据输入、工具性 辅助模块数据输入。
• 1、模块Map数据输入利用Map模块所 提供的各种工具，直接在调入GMS中的 栅格图像文件上，做出用户需要的特征 体（点，线，面），如抽水井位置，河 流，各种分区等，然后调入GMS模型。
1、Modaem – 单一含水层 – 稳定流计算 – 研究区边界不规则。 – 含水层厚度原则上不变，但可以按厚度分区。 – 含水层渗透系数原则上不变，但可以按参数分区
2、Modflow-Grid Approach – 多层含水层 – 稳定流和非稳定流计算 – 研究区边界为规则矩形 – 每含水层厚度不变 – 各含水层渗透系数等参数原则上不变，参数分区繁琐。
• Seam3d子模块用来模拟复杂生物降解问题的模型，包括多 酶、多电子接收器。
• Modpath子模块是确定给定时间内稳定或非稳定流中质点 运移路径的三维示踪模型，需与Modflow联合使用。
• Seep2d子模块是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳定 流模型，可用来模拟承压流和无压流问题，也可用来模拟 饱和和非饱和问题。