数值模拟软件介绍及使用

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1、第六章地下水数值模拟软件介绍1、GMS软件2、FEFLOW软件3、VisualMODFLOW4、ProcessingMODFLOW地下水模拟(GroundwaterModelingSystem)，简称GMS，是美国BrighamYoungUniversity的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合MODFLOW、FEMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SEEP2D、NUFT、UTCHEM等已有地下水模型的基础上开发的一个综合性的、用于地下水模拟的软件。其图形

2、界面由下拉菜单、编辑条、常用模块、工具栏、快捷键和帮助条6部分组成，使用起来非常便捷，下面简要介绍一下各主要模块的功能。界面由图形区、菜单条、工具栏和显式框组成，上端横条为菜单条，左侧为工具栏，包括模块选择区、其中包括模块GMS简介MODFLOW模块MODFLOW是美国地质调查局于80年代开发出的一套专门用于孔隙介质中地下水流动的三维有限差分数值模拟软件。MODFLOW自从问世以来，由于其程序结构的模块化、离散方法的简单化和求解方法的多样化等优点，已被广泛用来模拟井流、河流、排泄、蒸发和补给对非均质和复

3、杂边界条件的水流系统的影响。FEMWATER模块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，还可用于模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。MT3DMS模块MT3DMS是模拟地下水系统中对流、弥散和化学反应的三维溶质运移模型。模拟计算时，MT3DM和MODFLOW一起使用。RT3D模块RT3D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。SEAM3D模块SEAM3D用于模拟复杂生物降解问题(包括多酶，多电子接收器)的模型。它包含有NAPL溶解包和多种生物降解包，

4、NAPL溶解包用于准确地模拟作为污染源的飘羽状NAPL，生物降解包用于模拟包含碳氢化合物酶的复杂降解反应。MODPATH模块MODPATH是确定给定时间内稳定或非稳定流中质点运移路径的三维示踪模型。它和MODFLOW一起使用，根据MODFLOW计算出来的流场，MODPATH可以追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出污染物的运动。这种追溯跟踪方法可以用来描述给定时间内井的截获区。SEEP2D模块SEEP2D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，可以模拟饱和和非

5、饱和带的地下水流动问题;对无压流问题，模型可以只局限于饱和带。根据SEEP2D的结果可以作出完整的流网。NUFT模块NUFT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。UTCHEMUTCHEM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熟模型。PEST和UCODEPEST和UCODE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PEST或UCODE来调整选定的参数，并且重复用于MODFLOW、FEMWATER等的计算，直到计算结果和野

6、外观测值相吻合。MAPMAP可使用户快速地建立概念模型。在MAP模块下，以TIFF、JEPG等图件为底图（或应用SHP格式文件作为模型背景），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钻孔数据。样品数据用来作等值面和等值线;地层数据用来建立TIN、实体和三维有限元网格。TINsTINs即三角不规则网络(TriangulatedIrregularNetworks)，通常用来表示相邻地层的

7、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VisualModflow，GMS软件除模块更多之外，各模块的功能也更趋完善。FEFLOW(FiniteElementsubsurfaceFLOWsystem)20世纪70年代末,德国WASY水资源规划和系统研究所开发

8、了基于有限单元法的FEFLOW(FiniteelementsubsurfaceFLOWsystem)软件,它是迄今为止功能最为齐全的地下水模拟软件包之一。从FEFLOW的问世起一直到现在,在理论研究和对实际问题的处理上,它经过了不断的发展、修改、提高,在它的发展过程中,FEFLOW经过了大量的测试和检验,它成功地解决了一系列与地下水有关的实质性问题,如判断污染物迁移途径、追溯污染物的来源,地热的模拟,海水入侵预测等。该软件包具有图形人机对话