地下水流模型MODFLOW简介课件.ppt

MODFLOW地下水流数值模拟软件地下水流数值模拟软件提提 纲纲o目前国内外主要地下水模拟软件简介目前国内外主要地下水模拟软件简介o地下水数值模拟发展趋势地下水数值模拟发展趋势 oMODFLOW主要功能和主要模块主要功能和主要模块o一点体会和经验一点体会和经验 1.1.主要地下水模拟软件简介主要地下水模拟软件简介软件名称软件名称作者作者简介简介GMSBrigham young university集成了各种地下水模拟系统，包括、集成了各种地下水模拟系统，包括、等模型、等模型Visual MODFLOW加拿大加拿大Watreloo水水文地质公司文地质公司集成了各种地下水模拟系统，包括、等集成了各种地下水模拟系统，包括、等模型模型PMChiang等等三维有限差分地下水流动模拟与分析，能够模拟抽水一起的地面沉降三维有限差分地下水流动模拟与分析，能够模拟抽水一起的地面沉降Feflow德国德国Wasy水资源水资源规划系统研究所规划系统研究所三维有限单元地下水流的溶质运移模拟并可模拟热运移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 GUI-PIEKen.Kipp博士博士的可视化界面的可视化界面Visual Groundwater加拿大加拿大Waterloo水水文地质公司文地质公司专门的可视化，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，能够把其他软件模拟的网络化离散数据三维可视化显示模拟的网络化离散数据三维可视化显示Argus ONE美国地质调查局美国地质调查局专门的可视化，可以作为、等模拟软件的可视化平台专门的可视化，可以作为、等模拟软件的可视化平台InHMWaterloo与与Stanford大学大学地下水与地表水流及溶质迁移耦合模型地下水与地表水流及溶质迁移耦合模型IGSMYoung Yoon博士博士地下水与地表水耦合模型地下水与地表水耦合模型2.2.地下水数值模拟发展趋势地下水数值模拟发展趋势(1)模型反演求参时，解的不惟一问题模型反演求参时，解的不惟一问题 模型中参数的不确定性将导致计算的水头、流速的不模型中参数的不确定性将导致计算的水头、流速的不确定性，从而影响到模拟结果的可靠性。确定性，从而影响到模拟结果的可靠性。(2)各学科之间难以沟通，侧重的时间或空间尺度存在较各学科之间难以沟通，侧重的时间或空间尺度存在较大差异大差异地下水、地表状况、土壤、植被、气候变量和土地地下水、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。难度。2.2.地下水数值模拟发展趋势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。定了数值模拟的精度。(4)物化反应和生化作用物化反应和生化作用的溶质迁移模型的溶质迁移模型 随着污染的加剧，地下水中痕量污染物在迁移过程中发生的物化随着污染的加剧，地下水中痕量污染物在迁移过程中发生的物化反应和有微生物参加的生物化学作用所造成的对人体健康的可能反应和有微生物参加的生物化学作用所造成的对人体健康的可能影响将日益成为人们关注的焦点。因此，考虑影响将日益成为人们关注的焦点。因此，考虑物化反应和生化作物化反应和生化作用用的溶质迁移模型，特别是地下水中有机物质迁移模型将是另一的溶质迁移模型，特别是地下水中有机物质迁移模型将是另一个研究趋势。个研究趋势。2.2.地下水数值模拟发展趋势地下水数值模拟发展趋势（5）尚未建立地下水动态模拟体系）尚未建立地下水动态模拟体系 近几年来，随着近几年来，随着GIS技术的发展和普及，技术的发展和普及，GIS已被广泛接受为管理、已被广泛接受为管理、存储、查询分析有关地理空间分布信息的成熟的工具和技术。随着其存储、查询分析有关地理空间分布信息的成熟的工具和技术。随着其本身空间分析功能和相关学科的迅猛发展，应用领域不在拓宽。随着本身空间分析功能和相关学科的迅猛发展，应用领域不在拓宽。随着信息化成为当今社会发展的潮流和趋势，地下水动态模拟评价信息化信息化成为当今社会发展的潮流和趋势，地下水动态模拟评价信息化已成为水文地质工作的工作方向。如何充分利用已成为水文地质工作的工作方向。如何充分利用GIS在数据采集、存储、在数据采集、存储、处理和可视化表达等地下水模拟重要环节上的优势，把处理和可视化表达等地下水模拟重要环节上的优势，把GIS与地下水模与地下水模型结合起来，为地下水模拟工作提供更为简单适用的新方法和统一高型结合起来，为地下水模拟工作提供更为简单适用的新方法和统一高效的效的GIS平台环境，已成为目前地下水动态评价信息化建设的关键步骤，平台环境，已成为目前地下水动态评价信息化建设的关键步骤，也是也是GIS在地下水研究应用中向深层次发展的瓶颈问题。在地下水研究应用中向深层次发展的瓶颈问题。2.2.模拟软件发展趋势模拟软件发展趋势(1)各模拟软件只侧重某一方面，功能层次不齐。各模拟软件只侧重某一方面，功能层次不齐。模拟软件的发展取决于地下水数学模型及计算机软件技术的发展两模拟软件的发展取决于地下水数学模型及计算机软件技术的发展两个方面。模型是地下水模拟软件的内在核心，模拟软件是模型实现的个方面。模型是地下水模拟软件的内在核心，模拟软件是模型实现的技术手段。模型的发展将会扩大软件的适用范围，提高模拟的精确度。技术手段。模型的发展将会扩大软件的适用范围，提高模拟的精确度。软件技术的应用将大大提高模拟软件的速度、质量及现代化水平。尽软件技术的应用将大大提高模拟软件的速度、质量及现代化水平。尽管世界上地下水及其相关模拟软件多达数百个，但由于地下水系统的管世界上地下水及其相关模拟软件多达数百个，但由于地下水系统的复杂性，到目前为止，还没有任何一种地下水软件能解决一切地下水复杂性，到目前为止，还没有任何一种地下水软件能解决一切地下水问题。模拟者应根据自己所从事的研究领域及模拟任务选择合适的软问题。模拟者应根据自己所从事的研究领域及模拟任务选择合适的软件。上述的件。上述的GMS、Visual MODFLOW、Visual Groundwater等软件都是比较流行的软件。等软件都是比较流行的软件。(2)遥感、地理信息系统和全球定位系统与地遥感、地理信息系统和全球定位系统与地下水数值模拟软件的耦合下水数值模拟软件的耦合 遥感、地理信息系统和全球定位系统在地下水数遥感、地理信息系统和全球定位系统在地下水数值模拟中的进一步应用，地下水模型需要一个专业的值模拟中的进一步应用，地下水模型需要一个专业的G璐数据结构，当前国际上的主流地下水模拟软件都提供璐数据结构，当前国际上的主流地下水模拟软件都提供了与了与GIS(如如ARCYm2FO)的数据接口，随着的数据接口，随着GIS在在水文地质领域中的应用日益广泛和深入，它们之间的联水文地质领域中的应用日益广泛和深入，它们之间的联系会更加密切。系会更加密切。GIS与地下水模拟模型紧密集成技术将与地下水模拟模型紧密集成技术将是将来的主要研究方向。是将来的主要研究方向。2.2.模拟软件发展趋势模拟软件发展趋势 M O D F L O W是是 英英 文文 名名 称称Modular Three-Dimensional Finite-difference Ground-water flow model(三三维维有有限限差差分分地地下下水水流流模模型型)的的简简称称。由由美美国国地地质质调调查查局局于于80年年代代开开发发出出的的一一套套专专门门用用于于孔孔隙隙介介质质中中地地下下水水流流动动数数值值模模拟拟的的软软件件。自自问问世世以以来来,MODFLOW已已经经在在全全世世界界范范围围内内,在在科科研研、生生产产、环环境境保保护护、城城乡乡发发展展规规划划、水水资资源源利利用用等等许许多多行行业业和和部部门门得得到到了了广广泛泛的的应应用用,已已经经成成为为最最为为 普普 及及 的的 地地 下下 水水 运运 动动 数数 值值 模模 拟拟 的的 计计 算算 机机 程程 序序。3.MODFLOW3.MODFLOW主要功能和主要模块主要功能和主要模块3.MODFLOW3.MODFLOW软件的程序包软件的程序包n水井水井n补给补给n河流河流n沟渠沟渠n蒸发蒸腾蒸发蒸腾n通用水头边界通用水头边界n模拟河流与含水层之间水力模拟河流与含水层之间水力联系联系n模拟由于抽水引起地面沉降模拟由于抽水引起地面沉降n模拟水平流动障碍模拟水平流动障碍MODFLOW子程序包功能：子程序包功能：3.MODFLOW3.MODFLOW软件的程序包软件的程序包3.MODFLOW3.MODFLOW简介：特点简介：特点（一）采用模块化结构（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将具有相似功能的子程序组合成子程序包,主要包主要包括水井、补给、河流、沟渠、蒸发蒸腾和通用水头边界括水井、补给、河流、沟渠、蒸发蒸腾和通用水头边界 6 个子个子程序包。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。改，并为进行二次开发添加新的子程序包。（二）离散方法简单（二）离散方法简单 在空间离散上，在空间离散上，MODFLOW 对含水层采用等距或不等距正交对含水层采用等距或不等距正交的长方体剖分网格。的长方体剖分网格。用户易于准备数据文件，便于输入文件的用户易于准备数据文件，便于输入文件的规范化。规范化。MODFLOW 模拟系统中引入了应力期的概念。整个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个应力期，每个应力期内的外应力，如抽模拟期可划分为若干个应力期，每个应力期内的外应力，如抽水量、蒸发量、补给量等，保持不变，水量、蒸发量、补给量等，保持不变，每个应力期可再划分为每个应力期可再划分为若干时间段。若干时间段。（三）求解方法多样化（三）求解方法多样化 求解方法可以分为直接求解和迭代求解。求解方法可以分为直接求解和迭代求解。MODFLOW原来含有原来含有两种迭代求解子程序包两种迭代求解子程序包 SIP方法（强隐式法）和方法（强隐式法）和SOR方法（逐次方法（逐次超松弛迭代法）。由于超松弛迭代法）。由于MODFLOW 的模块化结构，的模块化结构，Mary Hill于于1990年设计增加了一种新的迭代子程序包，即年设计增加了一种新的迭代子程序包，即PCG子程序包，该子程序包，该子程序包采用子程序包采用PCG方法或称为预调共轭梯度法迭代求解。对于方法或称为预调共轭梯度法迭代求解。对于 MODFLOW 的多个求解子程序包，用户可以根据问题的实际情况的多个求解子程序包，用户可以根据问题的实际情况选用比较合适的求解方法，也可以对于某一特定的实际问题，由选用比较合适的求解方法，也可以对于某一特定的实际问题，由于水文地质条件的复杂选择不同的求解子程序包。通过国内多项于水文地质条件的复杂选择不同的求解子程序包。通过国内多项实践应用实践应用 PCG法和法和 SIP 法实用可靠，而运用法实用可靠，而运用 SOR 子程序包求解子程序包求解的结果精度低，不宜采用。的结果精度低，不宜采用。3.MODFLOW3.MODFLOW简介：特点简介：特点3.MODFLOW3.MODFLOW系列系列o3.1Visual MODFLOWo3.2 GMS-MODFLOWo3.3 Processing MODFLOW 这个软件包由这个软件包由Modflow(Modflow(水流评价水流评价)、Modpath(Modpath(平面和剖面流线示踪平面和剖面流线示踪分析分析)和和MT3D(MT3D(溶质运移评价溶质运移评价)三大部分组成三大部分组成,并且具有强大的图形可视并且具有强大的图形可视界面功能。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接圈定模型区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做到真正的人机对话。用户可单独或共同运行MODFLOWMODFLOW、MODPATHMODPATH和和MT3DMT3D三三大部分。大部分。Visual MODFLOWVisual MODFLOW的最大特点是将数值模拟评价过程中的各个步骤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、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。范化、系统化。3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW结构特点结构特点 Visual MODFLOW Visual MODFLOW 界面设计包括三大彼此界面设计包括三大彼此联系但又相当独立的模块联系但又相当独立的模块:a)a)输入模块输入模块b)b)运行模块运行模块c)c)输出模块输出模块Visual MODFLOWVisual MODFLOW主要处理模块：主要处理模块：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。输入菜单把一个新的三维渗流模型。输入菜单把MODFLOW MODFLOW、MODPATH MODPATH 和和MT3D MT3D 的数的数据输入作为一个基本建模块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这些菜单以逻辑顺序排列并显示,指导用指导用户逐步完成建模和数据输入工作。允许用户直接在计算机上定义和剖户逐步完成建模和数据输入工作。允许用户直接在计算机上定义和剖分模拟区域分模拟区域,用户可随意增减剖分网格和模拟层数用户可随意增减剖分网格和模拟层数,确定边界几何形确定边界几何形态和边界性质态和边界性质,定义抽定义抽(排排)水井的空间位置和出水层位以及非稳定抽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赋值相应参数,同时上、下层所有参数可相互拷贝。可预先定义水位校同时上、下层所有参数可相互拷贝。可预先定义水位校正观测孔的具体空间位置和观测层位正观测孔的具体空间位置和观测层位,并输入其观测数据并输入其观测数据,以便在后以便在后续的模型识别工作中模拟使用。续的模型识别工作中模拟使用。3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW3.13.1运行模块运行模块 允许用户修改允许用户修改MODFLOWMODFLOW、MODPATH MODPATH 和和MT3D MT3D 的各类参数的各类参数与数值与数值,包括初始估计值、各种计算方法的控制参数、激活包括初始估计值、各种计算方法的控制参数、激活疏干疏干饱水软件包和设计输出控制参数等饱水软件包和设计输出控制参数等,这些均已设计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了缺省背景值。用户根据自己模拟计算的需要,可分别单独可分别单独或共同执行水流模型或共同执行水流模型(MODFLOW)(MODFLOW)、流线示踪模型、流线示踪模型(MODPATH(MODPATH)和溶质运移模型和溶质运移模型(MT3D)(MT3D)。3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW3.13.1输出模块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输出模块允许用户以三种不同方式展示其模拟结果:1）在计算机屏幕上直接彩色立体显示所有的模拟结果）在计算机屏幕上直接彩色立体显示所有的模拟结果;2）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）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图件;3）将所有模拟结果以图形或文本的文件格式输出）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、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。剖面示踪流线图以及局部区域水均衡图等一系列图件。3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW1 1）操作简单，容易上手，菜单简单划分为输入、运行和输）操作简单，容易上手，菜单简单划分为输入、运行和输出三大部分；出三大部分；2 2）方便的实现确定模型区域和完全自动剖分，可在原有剖）方便的实现确定模型区域和完全自动剖分，可在原有剖分基础上任意扩大剖分范围或加密网格而不破坏原有的分基础上任意扩大剖分范围或加密网格而不破坏原有的输入数据；输入数据；3 3）自动进行给定范围值内的含水层参数优化和垂向量调整，）自动进行给定范围值内的含水层参数优化和垂向量调整，并可自动进行观测孔计算水位与观测水位的误差统计；并可自动进行观测孔计算水位与观测水位的误差统计；Visual MODFLOWVisual MODFLOW的优点的优点3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW4 4）在预报过程中，系统自动计算由于开采量变化产生的激发补给）在预报过程中，系统自动计算由于开采量变化产生的激发补给量，可动态地反映地下水的补排关系及储存量的变化情况量，可动态地反映地下水的补排关系及储存量的变化情况 5 5）对任意划定范围能进行分区水量均衡计算；）对任意划定范围能进行分区水量均衡计算；6 6）Visual MODFLOWVisual MODFLOW支持支持txttxt、datdat、ExcelExcel、MapinfoMapinfo及及dxfdxf等格式的等格式的数据文件，采用的可视化数据处理手段能够克服以往国内各种数据文件，采用的可视化数据处理手段能够克服以往国内各种数值计算产生的许多弊端，确保数据的安全性、通用性和标准数值计算产生的许多弊端，确保数据的安全性、通用性和标准化；化；7 7）可自动地阅读每次模拟结果，可输出等值线图、流速矢量图、）可自动地阅读每次模拟结果，可输出等值线图、流速矢量图、水流路径图、区段水均衡和打印并可借助水流路径图、区段水均衡和打印并可借助Visual GroundwaterVisual Groundwater软件进行三维显示和输出。软件进行三维显示和输出。Visual MODFLOWVisual MODFLOW的优点的优点3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW1 1）模型中没有为第二类边界条件赋值的菜单，可在第二）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类边界单元上通过WellsWells菜单加上注水井或开采井来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；实现地下水的侧向补给或排泄；2 2）在输入数据文件时，如计算目的层的顶底板标高数据）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；度，剖分单元不能过大；3 3）模型的计算步长依输入源汇项中最小的时间间隔来确）模型的计算步长依输入源汇项中最小的时间间隔来确定。定。注意问题注意问题 3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOW注意问题注意问题 4 4）在在MODFLOW目前的所有版本中均没有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，造成不备份文件，以免出现错误无法恢复，造成不可挽回的损失。可挽回的损失。5 5）保存保存.GPR 文件时候，应注意用英文名字文件时候，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。文名字容易出现文件打不开的现象，应注意。3.1 Visual MODFLOW3.1 Visual MODFLOWGMS是是Groundwater Modeling System的简写，是美国的简写，是美国Brigham Young University的环境模型研究室和美国军队的环境模型研究室和美国军队排水工程试验工作站开发的用于排水工程试验工作站开发的用于地下水模拟地下水模拟的软件包。的软件包。3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWlMODFLOWlFEMWATERlMT3DMSlRT3DlSEAM3Dl MODPATHlSEEP2DlNUFTlUTCHEM3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWGMS模块GMSGMS软件的功能软件的功能 GMS运行方式以地下水流模拟为基础运行方式以地下水流模拟为基础,在地下水流模拟的基础上在地下水流模拟的基础上,建立建立一系列的水质模拟。一系列的水质模拟。水量模拟软件：水量模拟软件：MODFLOW/FEMWATERMODFLOW:有限差分法有限差分法FEMWATER:有限元法有限元法水质模拟软件：水质模拟软件：MT3D/RT3DMT3D：a modular 3-D transport model RT3D：multi-species reactive transport model 3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWMODFLOWMODFLOW地下水建模的方法地下水建模的方法Grid ApproachConceptual Model ApproachSolid Approach3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWGrid ApproachGrid 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。3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWConceptual Model ApproachConceptual Model Approach 概念模型建模的思想就是把三维网格的属性用图层相应实体的属性表示,模型赋值和调参直接操作图层上的实体。3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWMODFLOW:Conceptual Model MODFLOW:Conceptual Model Importing the Background ImageDefining the BoundaryBuilding the Local Source/Sink CoverageDelineating the Recharge ZonesLocating the Grid FrameCreating the GridInitializing the MODFLOW DataConverting the Conceptual ModelRunning MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOWSolid ApproachSolid Approach 首先通过钻孔首先通过钻孔资料，建立地质实资料，建立地质实体模型，然后转化体模型，然后转化为为Conceptual模型，计算水流与模型，计算水流与溶质运移迁移规律。溶质运移迁移规律。3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW 1.FEMWATER：是用来模拟饱和流和非饱和流环境下：是用来模拟饱和流和非饱和流环境下的水流和溶质运移的三维有限元耦合模型，还可用的水流和溶质运移的三维有限元耦合模型，还可用 于于模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。2.MT3DMS:是模拟地下水系统中对流、弥散和化学是模拟地下水系统中对流、弥散和化学 反反应的三维溶质运移模型。模拟计算时，应的三维溶质运移模型。模拟计算时，MT3DM和和MODFLOW一起使用。一起使用。3.RT3D是处理多组分反应的三维运移模型，适合于模是处理多组分反应的三维运移模型，适合于模拟自然衰减和生物恢复。拟自然衰减和生物恢复。GMSGMS其它模块其它模块3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW 4.SEAM3D 用于模拟复杂生物降解问题用于模拟复杂生物降解问题(包括多包括多 酶，多酶，多电子接收器电子接收器)的模型。它包含有的模型。它包含有NAPL溶解包和溶解包和 多种生多种生物降解包，物降解包，NAPL溶解包用于准确地模拟作为污染源的溶解包用于准确地模拟作为污染源的飘羽状飘羽状NAPL，生物降解包用于模拟包含碳氢化合物酶，生物降解包用于模拟包含碳氢化合物酶的复杂降解反应。的复杂降解反应。5.MODPATH:是确定给定时间内稳定或非稳定流中是确定给定时间内稳定或非稳定流中 质点质点运移路径的三维示踪模型。它和运移路径的三维示踪模型。它和MODFLOW一起一起 使用，使用，根据根据MODFLOW计算出来的流场，计算出来的流场，MODPATH可以可以追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出 污染污染物的运动。这种追溯跟踪方法可以用来描述给定物的运动。这种追溯跟踪方法可以用来描述给定 时间内时间内井的截获区。井的截获区。GMSGMS其它模块其它模块3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW 6.SEEP2D是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳定流模型。它可以用于模拟承压和无压流问题，定流模型。它可以用于模拟承压和无压流问题，可以模拟饱和和非饱和带的水流可以模拟饱和和非饱和带的水流;对无压流问题，对无压流问题，模型可以只局限于饱和带。根据模型可以只局限于饱和带。根据SEEP2D的结果的结果可以作出完整的流网。可以作出完整的流网。7.NUFT是三维多相不等温水流和运移模型，它非是三维多相不等温水流和运移模型，它非 常适合用来解决包气带中的一些问题。常适合用来解决包气带中的一些问题。8.UTCHEM是模拟多相流和运移的模型，它对抽水是模拟多相流和运移的模型，它对抽水和恢复的模拟很理想，是一个已经被广泛运用的成和恢复的模拟很理想，是一个已经被广泛运用的成熟模型。熟模型。GMSGMS其它模块其它模块3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW9.PEST和和UCODE是用于自动调参的两个模块。在自动是用于自动调参的两个模块。在自动进行参数估计时，交替运用进行参数估计时，交替运用PEST或或UCODE来调整选来调整选定的参数，并且重复用于定的参数，并且重复用于MODFLOW、FEMWATER等的计算，直到计算结果和野外观测值等的计算，直到计算结果和野外观测值相吻合。相吻合。10.MAP可使用户快速地建立概念模型。在可使用户快速地建立概念模型。在MAP模块下，模块下，以以TIFF、JEPG等图件为底图，在图上确定表示源汇等图件为底图，在图上确定表示源汇项、边界、含水层不同参数区域的点、曲线、多边形的项、边界、含水层不同参数区域的点、曲线、多边形的空间位置，快速建立起概念模型。钻孔数据空间位置，快速建立起概念模型。钻孔数据(BoreholeData)用来管理样品和地层这两种格式的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钻孔数据。样品数据用来作等值面和等值线;地层数据地层数据用来建立用来建立TIN、实体和三维有限元网格。、实体和三维有限元网格。GMSGMS其它模块其它模块3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW11.TINs即三角不规则网络即三角不规则网络(Triangulated Irregular Net works)，通常用来表示，通常用来表示相邻地层的界面，多个相邻地层的界面，多个TINs就可就可 以被用来以被用来建立实体建立实体(Solid)模型或三维网格。实体是模型或三维网格。实体是在不规则的三角形网络在不规则的三角形网络(TIN)建立完成后通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过一系列操作产生的实际地层的三维立体模型。型。GMSGMS其它模块其它模块3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW启动启动GMS GMS 模模块栏块栏(选则选则基本模基本模块块-如如钻钻孔数据孔数据处处理模理模块块3Dgrid3Dmesh)基本工具基本工具栏栏（如点、（如点、线线、面等）、面等）模型移模型移动动、放大、放大、转动转动工具工具三三维结维结构构观观看的方向及其它的看的方向及其它的显显示功能示功能鼠鼠标标位置或位置或选选取的目取的目标标位置位置工作流程栏工作流程栏观测孔拟合曲线观测孔拟合曲线 观测孔拟合曲线观测孔拟合曲线 观测孔拟合曲线观测孔拟合曲线 单元格水头动态曲线单元格水头动态曲线 选择选择 Active Data Set Time series任意局部小区域水均衡任意局部小区域水均衡 在在3D grid 模块模块下用鼠标选中要计下用鼠标选中要计算的的单元格（如算的的单元格（如图图2-16黑色部分）黑色部分），在，在Data内选择内选择Flow budget,就会出现下面的结就会出现下面的结果（图果（图2-16），），这就是计算的选择这就是计算的选择区域的水均衡情况。区域的水均衡情况。输入文件格式输入文件格式 1、初始水头、地层数据输入格式：、初始水头、地层数据输入格式：.text文本或文本或excel表格表格,点击点击2Dscatter,在在 interpolationinterploatemodelflow layer,进进行插值。如图行插值。如图2-17中，左边为中，左边为scatter point，右边为，右边为对应的模拟层的顶底板，对应好后点击对应的模拟层的顶底板，对应好后点击map,出现了下面出现了下面图框中的：，即完成了一层插值，重复以上步骤，依次完图框中的：，即完成了一层插值，重复以上步骤，依次完成多层及水头插值。例如：成多层及水头插值。例如：降雨补给、面开采输入格式降雨补给、面开采输入格式o降雨用降雨用recharge 模块输入数据，数据格式为模块输入数据，数据格式为.text文本或文本或excel表格，一般表格，一般recharge rate包括两种方式：一种是补给量不随时包括两种方式：一种是补给量不随时间变化的（选间变化的（选constant）,另一种是随时间变化的（选另一种是随时间变化的（选transient）在流程工作栏选择相应的区域导入。）在流程工作栏选择相应的区域导入。注意问题注意问题 o1、在、在GMS目前的所有版本中（包括最新的目前的所有版本中（包括最新的GMS6.0）均没有撤消功能，因此建立或使用模型）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。成不可挽回的损失。o2、GMS5.0以前的版本不能不能直接导出以前的版本不能不能直接导出JPG等等图件，只能用别的方法截取图片，而图件，只能用别的方法截取图片，而GMS6.0则有则有直接出图功能。直接出图功能。o3、保存、保存.GPR 文件时候，应注意用英文名字或阿文件时候，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。出现文件打不开的现象，应注意。如何学习如何学习GMSGMS软件软件o水流水流nChapter 2：Grid ApproachnChapter 4：Conceptual Model Approacho溶质运移溶质运移Chapter 6：Grid ApproachChapter 7：Conceptual Model Approach3.2 GMS-MODFLOW3.2 GMS-MODFLOW3.3 Processing MODFLOW3.3 Processing MODFLOW Modflow Modflow 是美国地质调查局（是美国地质调查局（U.S.G.SU.S.G.S）以有限差分方法为基础开发的）以有限差分方法为基础开发的一款模块化的地下水流动模拟软件。一款模块化的地下水流动模拟软件。目前，以目前，以ModflowModflow为基础研发的模拟地下水运动及溶质运移过程的计算为基础研发的模拟地下水运动及溶质运移过程的计算软件有很多，例如软件有很多，例如 Visual Modflow,GMS,Feflow,Processing Modflow Visual Modflow,GMS,Feflow,Processing Modflow等。等。Processing Modflow for Windows(PMWIN)Processing Modflow for Windows(PMWIN)提供了一个可视化的界面，提供了一个可视化的界面，集成了集成了MODFLOW-88,MODFLW-96,PMPATH,MT3D,MT3DMS,PESTMODFLOW-88,MODFLW-96,PMPATH,MT3D,MT3DMS,PEST和和UCODE.UCODE.Processing MODFLOW Processing MODFLOW 内嵌的内嵌的MODFLOW,MODPATH,MT3DMODFLOW,MODPATH,MT3D等模块和等模块和visual visual MODFLOWMODFLOW，GMSGMS等软件中的是一样的等软件中的是一样的,唯一不同的是在唯一不同的是在Processing MODFLOWProcessing MODFLOW中添中添加了加了Interbed-storage PackageInterbed-storage Package来实现由于抽取地下水引起的含水层的压缩来实现由于抽取地下水引起的含水层的压缩量。量。由于由于MODFLOW,MODPATH,MT3DMODFLOW,MODPATH,MT3D等的基本原理和前面介绍的比较一致，本节主要介绍等的基本原理和前面介绍的比较一致，本节主要介绍下下Processing MODFLOW Processing MODFLOW 的的Inerbed-storage PackageInerbed-storage Package。在。在Interbed-storageInterbed-storage子程序包子程序包中中,认为认为弹性压缩量与水头的变化成正比弹性压缩量与水头的变化成正比,非弹性压缩量与水头的减少量成正比非弹性压缩量与水头的减少量成正比,通过通过在水量方程等号右边添加一项在水量方程等号右边添加一项,将储水率变化耦合到了地下水量方程中。在每个时间将储水率变化耦合到了地下水量方程中。在每个时间步长步长,该子程序包会根据模拟的水头与前期固结水头的关系合理分配储水量的变化该子程序包会根据模拟的水头与前期固结水头的关系合理分配储水量的变化,是是由弹性压缩引起的还是由非弹性压缩引起的。应用该子程序包模拟由于含水层的非弹由弹性压缩引起的还是由非弹性压缩引起的。应用该子程序包模拟由于含水