地下水环评GMS预测所需部分

CHAPTER 2

MODFLOW - Grid Approach

在GMS中，有两种应用方式可以构建modflow 模拟：栅格和概念模型。栅格方式包括直接在3D栅格的逐个单元（cell-by-cell）添加源/汇项和其他模型参数。概念模型应用方式包括在map模块中使用gis工具开发一个被模拟区域的概念模型。概念模型中的数据将会被复制到栅格中。

本tutorial中栅格应用于modflow的预处理过程。大部分而言，概念模型的应用比栅格方式更为有效。尽管如此，栅格方式在解决简单问题或者需要逐个单元编辑的学术练习中也是非常有用的。在开始MODFLOW - Conceptual ModelApproach tutorial.时不需要完成此tutorial。

2.1.1 Outline

This is what you will do:

1. Create a 3D grid.

2. Set up a MODFLOW simulation.

3. Check the simulation and run MODFLOW.

4. Assign zone budgets and view the report.

2.1.2 Required Modules/Interfaces

You will need the following components enabled to complete this tutorial:

•Grid

•MODFLOW

You can see if these components are enabled by selecting the File | Register command.

2.2 Description of Problem 问题的描述

此指南中需要解决的问题在图2.1中描述。此问题是MODFLOW Reference Manual.结尾描述的简单问题的改进。在计算网格中使用三层假设成为三个含水层。栅格覆盖区域为一75000ft×75000ft的正方形区域。栅格由15行和15列组成，计划每个单元的计量为5000ft×5000ft。顶部和底部高程将简化成为水平面。图上显示为水平方向的水力传导系数，垂直方向的水力传导系数使用部分水平方向的水力传导系数。

由于大气降水入渗补给系统的输入将会被定义为回灌。由于排水管道、排水井（图中没有标示）排出系统，左边的湖被定义为定水头边界。初始水头定为0，稳定态将会进行计算。

2.3 Getting Started 开始

打开一个新的GMS窗口

2.4 Units 单元

定义模型中的单元（单位）。选择的单位将被应用于编辑GMS界面区域，使每一个参数具有固定的单位。

1.选择Edit | Units命令。

2.Length长度选择m为单位（米），Time时间为d（天），其他参数采用默认。

3.点击ok。

2.5 Creating the Grid 创建栅格

解决此问题的第一步是创建一个3D有限差分单元格。

1.在Project Explorer中，右键点击空白出，在下拉菜单中选择New | 3D Grid命令

2.在X坐标（X-dimension）区域，输入22860作为长度值，单元格数Number cells为15。

3.在Y坐标（Y-dimension）区域，输入22860作为长度值，单元格数Number cells为15。

4.在Z坐标（Z-dimension）区域，输入单元格数Number cells为3。

稍后再输入每一层栅格的顶部和底部高程值。因为，输入的Z方向的单元格厚度对于MODFLOW的计算不起作用。

5.选择ok按钮。

在你的显示屏上会出现平面显示的栅格。一个单一化的表示也会出现在小图标

Mini-Grid Plot.中。

2.6 Creating the MODFLOW Simulation 创建modflow模拟

下一步是建立modflow模拟的初始化。

1.在Project Explorer 中，右键点击3D Grid Data ，在下拉菜单中选择New MODFLOW命令

2.6.1 The Global Package 统一赋值

这个输入是为了细分modflow为块。一些块是备用的，一些是必需的。必需的是统一赋值模块。

Packages 块

首先，选择块。

1.选择Packages按钮。

这个块对话框用于指定建立模型所需要的块。基础的块是必需的，不能被关闭。下面选择其他的块。

2.在Point sources/sinks部分，打开Drain (DRN1) 和Well(WEL1) 选项。

3.在Areal sources/sinks 部分，打开Recharge (RCH1)选项。

4.在Solver 部分，选择Stongly Impl. Procedure (SIP1) 块。

5.选择ok推出对话框。

The IBOUND A rray IBOUND数列

下一步是建立IBOUND数列。IBOUND数列用于指定单元格的活动性，IBOUND>0为活动，IBOUND＝0为不活动，IBOUND<0为常数。在我们的问题中，除了上面两层最左边一列外所有的单位都为活动，这一列将被定义为定水头。

1. 选择IBOUND按钮。

IBOUND对话框在一个电子表格中显示IBOUND数列的值，每次显示一层。左上角的编辑区域可以改变当前层，除上面两侧左侧一列的数据小于0外，我们需要其他所有的数列值都大于0。默认状态下，数列中的值都大于0。因此，我们只需要改变定水头单元格。这可以在30个定水头单元格中输入-1即可。

尽管如此，还有另外更简单的方法修改IBOUND数列值。这将会在后续的tutorial 中进行描述。现在让所有的单元格处于激活状态。

2.选择ok退出对话框。

Starting Heads 开始水头

下一步建立开始水头数列。

1.选择Starting Heads按钮。

初始水头数列用于建立短暂模拟的初始水头值。当计算出一个稳定态的模拟，在最后的解中每一个单元的初始值不应该有差别。初始水头值与最终水头值越接近，modflow越快计算出结果值。性质确定的地层，如果初始水头太低，modflow将认为此单元被疏干。在我们的问题中，初始值为0既能满足要求。

初始水头数列也用于建立定水头单元的水头值。在此问题中，定水头值为0。所有的初始水头值默认为0，不需要修改。

2.选择ok退出对话框。

Top and Bottom Elevations 顶部和底部高程

下一步是建立顶部和底部的高程值数列。

1.选择Top Elevation按钮。