基于delaunay和有限元算法的地下水数值模型的-.研究

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1、万方数据stepsoftheGalerkinfiniteelementalgorithm．Atthesametime，weachieveanumericalsimulationwiththeconstructedmodelandgivethesimulationandtestresults，whichshowthismethodisreasonable．Keywords：Groundwater；Delaunaytriangulation；Finiteelementmethod；IV万方数据第一章绪论1．1研究背景和意义地下水资源是人类生存、生活的宝贵的自然资源，它也是工业生产、农

2、业灌溉及人们生活用水的主要水源。而如今，人们对它的需求随着发展的需要也日趋加大。同时，地下水资源体系也受到了巨大的破坏，如地下水污染、矿山涌水、地平面下沉等等。对于上述这些状况，我们必然会提出如何能对地下水资源进行准确的、合理的预测，正确的开发、设计和利用等问题。在实际的应用中，我们根据这些存在的问题，才能对地下水资源做出严密的、定量的研究⋯。在对地下水模型的研究中，有很多种研究方法，最主要的也是最常用的研究方法是数值模拟法乜喃3。这种方法是对数学模型的一种近似求解的方法(也就是说它的解是近似的，而非精确的解)，近似解(数值解)是在计算机上运用计算方法完成的。但是这种近似解能够更

3、好的逼近真实解的前提是平面区域内散列点生成要比较均匀，能选取合适的时间步长，只有这样才能更加准确的模拟出地下水的结构。不过，数值模拟具有很大的灵活性和高效性，成为这个领域中的一种重要的方法。本软件系统是针对从事地质测绘的专业人员开发的，将为其提供一个更有成效的模拟平台。本文所说的系统是基于有限元数值模拟算法，在此基础上建立了与之相对应的数学方程组，并在二：维平面中模拟地下水流的可视化的软件系统。本软件主要是再现现实中水流系统的运动。1．2国内外研究现状1．2．1国外研究现状几十年来，国际上地下水模拟系统软件相继产生，并且都具有一定的影响力。随着Windows操作系统的发展，具有可

4、视化功能的地下水模拟软件也得到了迅猛的发展。到目前为止，市场已经出现了众多比较成熟的相关方面的软件，由于这些软件具有结构化、对象化、数值模拟方法多样化这些特点，故而得到广泛的使用。其中，MODFLOW软件最为成熟，它是基于有限差分法的模拟软件，以其强大的功能在市场中占据一半份额瞳。61。在地下水模拟系统中，数值模拟是核心，所以其主要的研究方向都是数值模拟中的比较不成熟的环节。如何采取一种新的思维方式，利用不同的数学模型，掌握不同情况下的变化，给出数值模拟方法，并对大量的不确定性和模糊的因素，能够万方数据基于DcIaunay和有限元算法的地下水数值模型的研究给予合理的、恰当的描述，

5、这是许多研究人员的研究方向n们⋯Ⅲ“。目前，在国际上地下水模拟软件主要有Visual—MODFLOW和FEFLOW：(1)Visual—MODFLOW地下水模拟软件Visual—MODFLOW地下水模拟软件是当今国际上最具权威的地下水模拟软件。为了满足用户需求，waterloo公司将传统的MODFLOW在windows系统上进行了可视化的二次开发和扩充阿门3。软件整合了一大批的计算程序包，这使得它能够模拟各种类型的地质环境。Visual—MODFLOW具有丰富的可视化界面和工具。它将建模需要输入和输出的所有过程全部整合到前台界面上，使用户清楚的明白建模的整个过程，真正实现了人机互

6、动。软件包含有三个模块：前处理(数据输入整理)、模型计算、后处理(结果输出整理)“，⋯。它们之问没有固定的联系，可以独立运行，使软件更加人性化。前处理(数据输入整理)模块，顾名思义，是要在模型计算之前对输入的数掘进行处理。模型计算要求输入很多参数(如初始条件、打井点、边界条件、源汇项、观测点等)，Visual—MODFLOW提供了强大的图形工具(如直线、曲线、图形等)，使用户可以直观的编辑。但是Visual．MODFLOW在输入各种参数时是相对独立的，用户不能同时看到所有参数的输入情况。运行(模型计算)模块提供界面，让用户修改诸如迭代次数、算法选择、估计参数、终止条件、模拟时间等

7、能够操控算法的流程及参数。也就是说在计算之前用户可以根据的实际需求选定和修改参数。后处理(结果输出显示)模块，也就是用户计算结果用某种方法显示出来，计算结果包含水头、水位升降和溶质浓度等等。(2)FEFLOW地下水模拟软件FEFLOW地下水模拟软件同样也是由Waterloo公司研发的。但是FEFLOW和Visual．MODFLOw是两种基于不同思想的模型，前者是基于有限元方法的模型，后者是基于有限差分方法的模型凹3。在面对含水层边界不规则等复杂的地质环境时，有限差分方法解的精度不