地下水流数值模拟软件基本情况介绍
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。
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地下水数值模拟是指通过建立数学模型和运用计算机方法，利用计算机模拟地下水的水文过程，预测地下水的动态变化，并定量分析地下水资源的开发利用。
地下水数值模拟在地下水资源管理、环境保护、地下水污染防治等领域具有广泛的应用。
1.建立地下水数学模型：根据地下水的特征和要研究的问题，建立合适的数学方程和边界条件，描述地下水系统的基本运动规律。
2.选择合适的计算方法：根据模型的特征和要求，选择合适的数值计算方法，如有限差分法、有限元法、边界元法等。
3.模型参数的确定：对于地下水数学模型中的一些参数，如渗透率、初始压力等，需要通过现场实测或实验室测试获得，并进行合理的插值和外推处理。
4.数值模拟的实施和验证：利用计算机软件进行数值计算，模拟地下水系统的动态变化，并通过对模拟结果的与实测数据的比较，验证模型的可靠性和准确性。
5.模型的应用和优化：在模型建立和验证的基础上，利用模型进行不同方案的对比研究，优化地下水资源的管理和利用方式。
1.MODFLOW：是美国地质调查局开发的地下水流动模型，是目前最常用的三维地下水数值模拟软件之一、具有强大的建模和计算功能，可以模拟各种地下水问题。
2. FEFLOW：是德国DHIGmbH公司开发的强大的地下水和污染物运移模拟软件，可模拟多孔介质中的多个相（水、气和污染物）的运动和相互作用，广泛应用于地下水资源管理和环境保护领域。
3.MODPATH：是美国地质调查局开发的地下水路径分析软件，可以模拟地下水流动路径，并用于评估污染物传输路径和确定水源保护区等。
4.SEAWAT：是美国地质调查局开发的海岸带地下水模拟软件，结合了MODFLOW和MT3DMS，可以模拟地下水和盐水的运动、混合和溶解反应等。
5. GMS（Groundwater Modeling System）：是美国Aquaveo公司开发的集成地下水模型软件平台，集成了多个地下水模型的功能和算法，提供了友好的图形界面和强大的后处理功能。
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。
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。
GMS地下水模拟软件软件介绍
（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。
T-progs子模块是利用钻孔地层数据，采用转移概率的计算方法对 区域地层进行模拟，以建立实际的三维立体模型。
Solid、T-progs子模块均可与Modflow子模块联合使用，建立真 三维的地下水流模拟模型。
Tins是三维 不规则网格， 通常用来表 示相邻地层 的界面，多 个Tins可用 来建立 Solid模型 或三维网格。
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。
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 含水层特征图层等；
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。
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
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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。
软件
一、概念模型（模型概化）
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 模拟的区域: 含水层类型: 潜水（无压）、承压、混合、多层 维数:一维、二维、三维 水流状态：稳定流/非稳定流、饱和流/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/双重介质 流体的密度差
概念模型 内部结构概化 含水介质 地下水运动状态 水文地质参数 完成模型概化图 平面图 剖面图
目的层与相邻层关系 均质、非均质，各向同、异性 层、紊流，二、三维 时间概化 渗透、储水系数，给水度及单位涌 水量，含水层分布规律，地下水流 场，水化学场、温度场的空间概化
研究范围、主要居民点、标志性地形、地貌、地表河流、 湖泊、开采井、地下水天然露头、含水层的各类钻孔 地表地理要素、含水层结构、地质结构、地下水水位、 各类源汇项及其性质
•
Visual MODFLOW模型主要处理模块
• Visual MODFLOW 界面设计的主要目的就是增强模型数值模拟能力 , 简化三维建模的复杂性。界面设计包括三大彼此联系但又相当独立的模块, 即输入模块、运行模块和输出模块。
• 输入模块
输入模块允许用户直接在计算机上赋值所有必要的输入参数以便自 动生成一个新的三维渗流模型。输入菜单把MODFLOW 、MODPATH 和 MT3D 的数据输入作为一个基本建模块,这些菜单以逻辑顺序排列并显示, 指导用户逐步完成建模和数据输入工作。 • 软件系统允许用户直接在计算机上定义和剖分模拟区域, 用户可随意 增减剖分网格和模拟层数, 确定边界几何形态和边界性质,定义抽(排) 水井 的空间位置和出水层位以及非稳定抽排水量。 • 参数菜单允许用户直接圈定各个水文地质参数的分区范围并赋值相应 参数, 同时上、下层所有参数可相互拷贝。 • 用户在输入模块中还可预先定义水位校正观测孔的具体空间位置和观 测层位, 并输入其观测数据, 以便在后续的模型识别工作中模拟使用。
第一类边界条件 第二类边界条件 初始条件
三、数值方法及软件（或编程）
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。
有限差分法 有限单元法 积分有限差分法 半解析半数值法 边界元法
四、模型参数
• 含水层参数：渗透系数，弹性释水系数（重力给水 度），孔隙度等 • 源汇项：
二、数学模型
三维地下水流动问题控制方程
H H H H (K x ) (K y ) (K z ) q s x x y y z z t
H |B1 H ( x, y, t )
H T | B 2 q ( x, y , t ) n
H |t 0 H 0 ( x, y)
地下水的源和汇; Ss 为孔隙介质的储水率[L-1]; t 为时间[T]。
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
1、地下水数值模型建模步骤
模拟步骤
• 建立概念模型 • 建立数学模型 • 数值方法及软件 （编程） • 参数 • 拟合模拟：模型校 正与检验 • 参数敏感性分析 • 预测模拟
加油站
研 究 区
飞机场 边 界 条 件
水源地 河流
源汇项
• 井流
生活供水井场有两眼井。东井抽水量稳定在550m3/d，西井为400 m3/d
• 含水层参数
上下含水层的水力传导系数为2e-4m/s，弱透水层的水力传导系数
为1e-10m/s
• 降水资料
• 河流
4、实例二
4.1 空间展布相关资料
4 ）在 MODFLOW目前的所有版本中均没有撤消功能，因 此建立或使用模型的时候注意备份文件，以免出现错误无法 恢复，造成不可挽回的损失。
5）保存.GPR 文件时候，应注意用英文名字或阿拉伯数字，
不要用中文名字，如果用中文名字容易出现文件打不开的现 象，应注意。
实 例1
地 质 模 型
本场地位于Waterloo城外的一个机 场附近。 场地表层地质情况是：上下各有一 层砂砾含水层，中间有一粘土和粉 砂弱透水层将它们分开，第一层是 潜水含水层，第二层是弱透水层， 第三层是承压含水层。 含水层东西边界与基岩相接，是隔 水层。含水层北部边界是定水头边 界，第一层和第二层水头值为19m， 第三层水头值为18m。南部含水层 是定水头边界，水头值是16.5m。
• 输出模块
输出模块允许用户以三种不同方式展示其模拟结果。第
一种方式就是在计算机屏幕上直接彩色立体显示所有的模拟结 果; 第二种方式就是直接在各类打印机上输出各种模拟评价的 成果表格和成果图件; 最后一种方式就是将所有模拟结果以图 形或文本的文件格式输出, 输出图形包括可以标记出渗流速度 矢量大小的平面、剖面等值线图和平面、剖面示踪流线图以及 局部区域水均衡图等一系列图件。
五、模拟：模型校正（参数识别）
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。 调参过程是一个复杂而辛苦的工作, 所调整的参数必 须符合模拟区的具体情况。 人机交互与自动调参相结合。尽管自动调参程序 (如PEST ) , 也不能代替人的工作。
五、模拟：模型检验
模型验证是在模型校正的基础上, 进一
步调整参数, 使模拟结果与第二次实测结果 吻合, 以进一步提高模型的置信度。
六、灵敏度分析
校正后的模型受参数值的时空分布、边界条件、
水流状态等不确定度的影响。灵敏度分析就是为了 确定不确定度对校正模型的影响程度。
七、预测
用校正的参数值进行预测, 预测时需估算 未来的水流状态。
• 运行模块
运 行 模 块 允 许 用 户 修 改 MODFLOW 、 MODPATH 和 MT3D 的各类参数与数值,包括初始估计值、各种计算方法的 控制参数、激活疏干- 饱水软件包和设计输出控制参数等, 这 些均已设计了缺省背景值。
用户根据自己模拟计算的需要 , 可分别单独或共同执行 水流模型(MODFLOW )、流线示踪模型(MODPATH ) 和溶质 运移模型(MT3D)。
有限单元法: FEFLOW 积分有限差分法: TOUGH2，TOUGH REACT
有限差分法 有限单元法
积分有限差分法
半解析半数值法 边界元法
地下水数值模拟的目的和意义
地下水数值模拟的基本目的是预测地下水未来动态，为 水质和水量的评价提供理论依据。 任务：模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。
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。
收集研究区已有 水文地质资料
边界概化
地表水体
水头边界 流量边界
断层接触边界
岩体岩层接触边界
隔水边界 水头边界
流量边界
天然分水岭
据含水层组类型、 结构、岩性
确定层组的均质、非均质， 各向同行、异性，稳定、非 稳定，潜水、承压水 空间分布 导水、储水系数、主渗透方向
VM 地下水流数值模拟软件
(Visual MODFLOW)
Visual MODFLOW 模型介绍
• 模型主要特点
Visual MODFLOW 是目前国际上最流行且被各国一致认可的三维 地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统, 该系统是由 加拿大Water - loo 水文地质公司在原MODFLOW 软件的基础上应用现 代可视化技术开发研制的, 并于1994年8 月首次在国际上公开发行。这 个软件包由MODFLOW (水流评价)、MODPATH (平面和剖面流线示踪 分析) 和MT3D (溶质运移评价) 三大部分组成, 并且具有强大的图形可 视界面功能。设计新颖的菜单结构允许用户非常容易地在计算机上直
什么是数值模拟
数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算