地下水环评GMS预测所需部分

CHAPTER 2MODFLOW - 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 OutlineThis 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/InterfacesYou will need the following components enabled to complete this tutorial:•Grid•MODFLOWYou 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。

2.确定当前层为1（Layer is 1.）3.选择Constan t→Layer按钮。

4.输入值为60并确定。

5.选择ok退出Top Elevations对话框。

GMS强制认为层的上部也是同样位置层的底部。

因为，只需要输入所有层的底部高程，顶部高程将会自动赋值。

6.选择Bottom Elevation按钮。

7.确认当前层为1。

8.选择Constant→Layer按钮。

9.输入-45并确认。

10.改变当前层为2。

11.选择Constant→Layer按钮。

12.输入-120并确定。

13.改变当前层为3。

14.选择Constant→Layer按钮。

15.输入-215并确认。

16.选择ok退出Bottom Elevation对话框。

17.选择ok退出MODFLOW Global Package对话框。

2.7 Assigning IBOUND Values Directly to Cells 直接分配IBOUND值到每一个单元综上所述，IBOUND值可以通过IBOUND数列对话框进行输入。

从某些情况下说，这比直接对每个单元进行输入更为容易。

可以通过Cell Properties命令来完成。

在使用此命令前，必须选择上面两层最左边的一列单元格。

2.7.1 Viewing the Left Column 观察左侧列1.选择Side View按钮栅格非常薄。

这可以通过调整Z方向上的放大率来进行调整。

2.选择Display 选项3.将Z magnification修改为15。

4.选择ok。

2.7.2 Selecting the Cells选择单元格1.选择Select Cells工具。

2.在Mini-Grid Display中将列改变为1，并按table键。

注意现在观察的是第一列（最左边一列）3.在上面两层的栅格周围拉一个方框。

2.7.3 Changing the IBOUND Value改变IBOUND值编辑IBOUND值1.在所选择的其中一个单元上右键点击。

2.选择Properties工具。

3.将IBOUND选项改变为Specified head.。

4.选择ok退出Cell Properties对话框。

5.选择Plan View按钮。

注意符号已经显示在我们所编辑的单元上，指示这些单元是定水头单元。

2.7.4 Checking the Values 检查赋值确保输入的IBOUND值的准确度。

1.选择MODFLOW | Global Options菜单命令。

2.选择IBOUND按钮。

3.在左上角的对话框中选择右侧的向上箭头，让图层循环显示。

注意上面两层最左边一列单元的值均为-1。

在GMS中使用电子表格方式或者是通过选择单元并直接输入（选择一个最为便利的输入方式）的MODFLOW数据均能够编辑。

4.选择ok按钮退出IBOUND Array对话框。

5.选择ok按钮退出MODFLOW Global Package对话框。

2.8 The LPF Package LPF模块下一步是建立模型并输入图层流动数据（LPF）。

LPF数据块计算每个栅格单元之间的传导系数以及建立逐个单元流动的差分方程。

1.选择MODFLOW | LPF Package菜单命令。

2.8.1 Layer Types图层类型在对话框中Layer Data部分的选项，被用于定于图层类型以及每一个图层的水力传导系数。

在我们的问题中，有三个图层。

最上面的一层是无限制的，下面两层是有限制的（承压的）。

GMS中默认的图层类型是“可逆的（可转变的）”，也就是说图层可以能够被转变为承压或无压。

因此，不需要改变图层的类型。

2.8.2 Layer Parameters 图层参数在对话框中Layer Data部分的按钮是为了输入计算逐个单元的传导率必需的参数。

MODFLOW要求一组与图层类型相关联的图层参数。

2.8.3 Top Layer 上面一层首先，输入最上面一层的数据。

1.选择Horizontal Hydraulic Conductivity按钮。

2.选择Constan t→Layer按钮。

3.输入值15。