读地下水数值模拟论文总结

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例析地下水资源数值模拟

例析地下水资源数值模拟

例析地下水资源数值模拟水资源的紧缺已经成为全世界关注的热点。

哈密盆地水资源严重缺乏,主要表现为降水少,蒸发量大,这样不仅限制了该地经济的发展,而且对人们的生产、生活也造成了不利的影响。

为了保证国家的各项经济战略政策,有必要对该地的水资源情况进行探讨。

一、哈密盆地绿洲地下水数值模型1、建立数值模型水文地质模型的建立要参考多种因素,其中包括含水层的结构特征、源汇项的参数,以及地下水流、边界条件的概化等。

首先,根据相关的水位图可以看出,将哈密北边地区界定为流入边界,东南地区界定为零流量边界,西北方向则为流出边界。

其次,在分析资料的基础上,将模拟层分为第四、第三含水岩组。

下边界处于模型的最底层,相当于隔水边界。

再次,对地下水流场以及流动的特点进行分析。

经鉴定,该模拟区的概化为非均质,并在水平方向,垂直方向上存在一定的差异性,地下水流不稳定,在结构上具有三维空间的特点。

再次,判定模拟区的几何框架。

根据大量的数据信息,水文地质结构图,得出模拟区的类别主要包括离散化、模拟层、模型边界,以及模渗透系数等。

最后,计算出源汇项值。

主要包括洪水爆发、降水、田间灌溉、河道、河谷渗入,水库渗漏,以及地下水蒸发等。

2、模型的识别与校正实施模型的识别与校正要在一定的原则基础上。

比如:保持地下水流场与实际水流场的统一性,模拟地下水动态不能与实际水动态差别太大,按照均衡性的要求,识别出水位地质的参数,保证与水文地质条件相符。

在识别的过程中,要完成多方面的工作,通过调整水位拟合、模型参数的方法,达到水量的均衡。

其中,模型的参数受到地势特点、水流供给以及人类活动的影响。

哈密中部地区人口多,活动频繁,地下水开采量大,因此受到的影响比较大。

二、哈密盆地绿洲地下水资源评价1、巴里坤山,喀尔里克山平原水资源总量哈密盆地绿洲地带的水资源类型主要包括两个部分。

分别是巴里坤山平原区,喀尔里克山平原区。

除了这两个地区之外,也涉及到西部小河、沙尔湖的地下水资源。

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展地下水是地球上非常重要的水资源之一,广泛应用于工农业生产、城市供水以及生态环境保护等方面。

而地下水的数值模拟技术则是对地下水流动、污染传播等过程进行模拟和预测的重要工具,对地下水资源的合理利用和保护起着重要的作用。

随着计算机技术和数值方法的不断发展,地下水数值模拟技术也得到了迅速的发展,并在水资源管理、环境保护等领域得到了广泛的应用。

本文将就地下水数值模拟的研究进展和应用情况进行分析和探讨。

一、地下水数值模拟的研究现状地下水数值模拟是基于地下水流体力学原理和数值计算方法,利用计算机对地下水流动、污染传输等过程进行数值模拟和预测的技术。

地下水流体力学原理是研究地下水运动规律的重要理论基础,包括了地下水的流动方程、边界条件、初始条件等内容。

而数值计算方法则是将地下水流动的数学模型离散化和转化为计算机可处理的数值方法,包括有限元、有限体积、有限差分等数值方法。

通过地下水数值模拟技术可以对地下水的流动过程、水质变化等进行模拟和预测,为地下水资源的合理开发和管理提供了重要的决策支持。

目前,国内外学者对地下水数值模拟技术进行了深入的研究,不断提出了新的理论和方法,推动了该领域的不断发展。

在地下水数值模拟的理论研究方面,国内外学者通过建立地下水流动、污染传输等模型,不断完善了地下水数值模拟的理论体系。

通过考虑地下水与地表水、土壤等相互作用的深层流水系统理论、多孔介质的数学模型等研究,为地下水数值模拟提供了更加准确的数学模型和理论基础。

在数值计算方法方面,研究者们将有限元、有限体积方法与地下水流体力学理论相结合,提出了许多适用于地下水数值模拟的数值计算方法,如控制体积法、边界元法等,提高了地下水数值模拟的计算精度和效率。

地下水数值模拟的研究还涉及到了大量的实验研究和实际应用案例。

国内外学者们通过模拟实验和实际观测,对地下水的流动规律、水质变化等进行了深入的研究,为地下水数值模拟的精度和可靠性提供了重要的数据支持。

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展地下水是地球上非常重要的自然资源之一,对人类生产生活有着重要的影响。

地下水模拟研究及应用进展能够有力地帮助人们了解地下水资源的分布特征、流动规律和变化趋势,为地下水资源的合理开发利用提供科学依据。

本文将对地下水数值模拟的研究与应用进展进行探讨,并分析其在地下水资源管理中的现状和前景。

一、地下水数值模拟的研究进展地下水数值模拟是利用数学模型对地下水系统的水文地质过程进行模拟和预测的一种技术手段。

它能够对地下水在地下水系统中的流动、传质和污染传播等过程进行定量分析和预测,为地下水资源的管理和保护提供科学依据。

近年来,地下水数值模拟的研究取得了一系列重要进展。

地下水数值模拟技术不断得到了改进和完善。

传统的地下水数值模拟方法主要包括有限元方法、有限差分方法和边界元方法等,随着计算机技术和数值计算方法的发展,地下水数值模拟技术不断得到改进和完善,模拟的精度和效率得到了显著提高。

地下水数值模拟的理论基础不断得到深化和拓展。

随着对地下水流动和传质规律的认识不断深入,地下水数值模拟的理论基础得到了深化和拓展,模型的精度和可靠性得到了显著提高。

地下水数值模拟的应用领域不断得到拓展和延伸。

地下水数值模拟技术不仅可以应用于地下水资源的开发利用,还可以应用于地下水资源的环境保护和地下水污染的防治等领域,其应用范围不断得到拓展和延伸。

二、地下水数值模拟的应用进展地下水数值模拟在地下水资源管理中的应用不断得到拓展和延伸。

地下水数值模拟在地下水资源的勘探和评价中得到了广泛应用。

通过对地下水系统进行数值模拟,可以对地下水资源的分布特征和储量进行准确评价,为地下水资源的合理开发利用提供科学依据。

地下水数值模拟在地下水资源的开发利用中得到了广泛应用。

通过对地下水系统进行数值模拟,可以对地下水开采方案进行优化设计,提高地下水的开采效率,减轻地下水的开采压力,保护地下水资源的可持续利用。

地下水数值模拟在地下水资源的环境保护和地下水污染的防治中得到了广泛应用。

《土默川平原地下水数值模拟及应用》范文

《土默川平原地下水数值模拟及应用》范文

《土默川平原地下水数值模拟及应用》篇一一、引言土默川平原作为我国重要的农业与水资源富集区,其地下水资源的研究与利用对于当地经济发展及生态环境保护具有重要意义。

近年来,随着人口增长和工业化进程的加速,地下水资源的合理开发与管理成为一项紧迫的任务。

本文通过建立土默川平原地下水数值模型,对地下水流动和污染状况进行模拟,并探讨其在实际应用中的价值。

二、研究区域概况土默川平原位于我国某省(市)中部,地势平坦,气候适宜,是典型的农业种植区。

近年来,随着经济的快速发展和城市化进程的推进,该区域的地下水开采量逐渐增加,对地下水资源管理提出了新的挑战。

三、地下水数值模拟方法与模型建立3.1 数值模拟方法概述数值模拟方法通过数学模型来描述地下水的流动、传输及变化规律,具有成本低、效率高、预测准确等优点。

本文采用先进的地下水数值模拟软件,通过构建合理的模型参数和边界条件,实现对土默川平原地下水的模拟。

3.2 模型建立根据土默川平原的地质构造、水文地质条件及历史水文地质资料,建立三维地下水数值模型。

模型包括地层结构、含水层参数、边界条件等要素。

通过率定和验证模型参数,确保模型的准确性和可靠性。

四、地下水流动与污染模拟4.1 地下水流动模拟利用建立的地下水数值模型,模拟土默川平原地下水的流动状况,包括水位变化、流速分布等。

通过分析模拟结果,了解地下水的补给与排泄途径,为合理开发利用提供依据。

4.2 地下水污染模拟结合实际污染情况,模拟不同污染源对地下水的影响范围和程度。

通过分析污染物的迁移、扩散规律,评估污染对地下水水质的影响,为制定污染防治措施提供科学依据。

五、应用实践5.1 地下水开采管理通过地下水数值模拟结果,合理规划开采井位和开采量,避免过度开采导致的地下水位下降和地质灾害。

同时,根据模拟结果调整开采计划,实现地下水的可持续利用。

5.2 污染防治措施制定根据地下水污染模拟结果,制定针对性的污染防治措施。

包括污染源控制、污染物处理、污染区域治理等措施,有效降低污染物对地下水的污染程度。

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟的研究与应用进展【摘要】地下水数值模拟是地下水研究领域的重要工具,随着数值模拟方法的不断发展,其在水资源管理、环境保护和地质勘探等领域的应用也越来越广泛。

本文从数值模拟方法的发展、在水资源管理中的应用、在环境保护中的应用、在地质勘探中的应用以及未来发展方向等方面进行了系统的总结和探讨。

研究表明,地下水数值模拟在提高水资源利用效率、保护地下水资源、指导环境管理和勘探地下资源等方面具有重要意义。

加强地下水数值模拟的研究和应用,将对促进资源有效利用和环境保护具有积极的推动作用。

未来,我们需要进一步完善数值模拟方法,提高模拟精度,探索更广泛的应用领域,推动地下水数值模拟在各领域的发展和应用。

【关键词】地下水数值模拟、研究、应用、发展、水资源管理、环境保护、地质勘探、未来发展方向、重要性、总结、展望1. 引言1.1 地下水数值模拟的研究与应用进展地下水数值模拟是通过数学模型和计算机仿真技术,对地下水系统的水文地质特征进行描述和分析的一种方法。

随着计算机技术的不断进步和地下水问题的日益凸显,地下水数值模拟在水资源管理、环境保护、地质勘探等领域中扮演着重要角色。

在过去的几十年中,地下水数值模拟方法得到了长足发展。

从最初的一维流动模型,到如今的三维多孔介质模型,模拟精度和可靠性不断提高。

各种数值模拟软件的涌现,也为地下水研究提供了便利。

地下水数值模拟在水资源管理中的应用主要包括水资源评价、水资源保护、水资源规划等方面。

通过模拟地下水流动、水质变化等过程,可以更好地指导水资源管理工作,保障人民的饮用水安全。

在环境保护领域,地下水数值模拟被广泛应用于地下水污染源追踪、地下水保护区划定等方面。

通过模拟地下水流动和污染传输,可以及早发现、预防和处理地下水污染事件,减轻环境压力。

地下水数值模拟还在地质勘探领域发挥重要作用。

通过模拟地下水对地下结构的影响,可以为石油、矿产勘探提供重要参考依据。

未来,地下水数值模拟方法将继续发展,模拟精度将进一步提高。

《2024年内蒙古苏尼特古河道中段地下水数值模拟与水化学特征研究》范文

《2024年内蒙古苏尼特古河道中段地下水数值模拟与水化学特征研究》范文

《内蒙古苏尼特古河道中段地下水数值模拟与水化学特征研究》篇一一、引言内蒙古苏尼特地区,以其独特的自然环境和丰富的地下水资源而闻名。

古河道中段的地下水作为该地区重要的水资源之一,其数值模拟与水化学特征研究对于合理开发利用和保护地下水资源具有重要意义。

本文旨在通过对该地区地下水进行数值模拟和水化学特征分析,为该地区的地下水管理和保护提供科学依据。

二、研究区域与数据采集本研究区域位于内蒙古苏尼特古河道中段,地势平坦,水文地质条件复杂。

我们通过收集该地区的地质、水文、气象等资料,结合实地调查和取样分析,获取了地下水的水位、流速、流向等数据,以及水化学成分等关键参数。

三、地下水数值模拟(一)模型构建基于收集到的数据,我们采用了现代地下水数值模拟方法,建立了三维地下水流动模型。

模型中考虑了地下水的补给、排泄、渗透性等因素,以及地质构造、地形地貌等影响因素。

(二)模型验证为了验证模型的准确性,我们采用了历史观测数据对模型进行校验。

通过比较模拟结果与实际观测数据的吻合程度,对模型进行修正和优化,以确保模拟结果的可靠性。

(三)模拟结果分析根据优化后的模型,我们对地下水在古河道中段的流动情况进行了模拟。

结果显示,地下水的流向、流速及水位分布等情况与实际观测结果基本一致。

这为进一步研究该地区地下水的补给、排泄及污染扩散等问题提供了有力的工具。

四、水化学特征分析(一)水化学参数测定通过对采集的地下水样进行实验室分析,我们测得了水中的主要离子成分(如Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO42-等)的浓度,以及水的pH值、电导率等关键参数。

(二)水化学类型划分根据测得的水化学参数,我们采用了离子比例法对地下水的水化学类型进行了划分。

结果显示,该地区地下水的水化学类型主要为HCO3-Ca型和HCO3-Na型。

(三)水化学特征分析通过对水化学参数的分析,我们发现该地区地下水的化学成分受地质构造、岩石类型、水文地球化学过程等多种因素影响。

《土默川平原地下水数值模拟及应用》范文

《土默川平原地下水数值模拟及应用》范文

《土默川平原地下水数值模拟及应用》篇一一、引言土默川平原作为我国华北地区重要的农业生产基地之一,其地下水资源的管理和保护至关重要。

由于地下水资源在农业生产、工业发展和生活用水等方面都发挥着重要的作用,对其进行科学有效的数值模拟与评估就显得尤为必要。

本文旨在探讨土默川平原地下水的数值模拟方法及其应用,以期为该地区地下水资源的管理和保护提供科学依据。

二、土默川平原地下水概况土默川平原位于华北地区,地势平坦,气候适宜,是典型的农业产区。

该地区的地下水主要由大气降水、地表水及周边山区的侧向补给等形成。

地下水类型多样,包括浅层水、中深层水和深层水等。

由于该地区人口众多,经济发展迅速,地下水的开采量逐年增加,因此对地下水资源的合理利用和保护变得尤为重要。

三、地下水数值模拟方法地下水数值模拟是利用数学模型对地下水的运动、分布及变化进行模拟和分析的一种方法。

在土默川平原地区,常用的地下水数值模拟方法包括确定性模型和随机性模型两种。

1. 确定性模型:该模型基于地下水动力学原理,通过建立数学方程来描述地下水的运动过程。

其中,有限差分法、有限元法等是常用的数值计算方法。

该模型可以较好地反映地下水的运动规律和空间分布特征,为地下水资源的合理开发利用提供科学依据。

2. 随机性模型:该模型考虑了地下水系统的随机性和不确定性因素,通过建立随机过程模型来描述地下水的运动和变化。

该模型能够更好地反映地下水的复杂性和多变性,对于解决一些复杂的水文地质问题具有较高的应用价值。

四、土默川平原地下水数值模拟应用在土默川平原地区,地下水的数值模拟在许多方面得到了应用。

例如,在地下水资源的开发利用方面,通过建立数学模型来预测和评估不同开采方案下的地下水水位变化、水质变化等;在地下水污染防治方面,通过模拟污染物的运移和扩散过程,为制定污染防治措施提供科学依据;在地下水管理和保护方面,通过建立区域性的地下水数值模型来监测和评估地下水资源的质量和数量变化等。

地下水系统的数值模拟研究

地下水系统的数值模拟研究

地下水系统的数值模拟研究近年来,随着城市化进程不断加快和人口增长的逐步加剧,地下水资源的开发利用也变得越来越重要。

然而,地下水的数量、品质和空间分布都受到地质、气候等多方面因素的影响,给其管理和利用带来了极大的挑战。

因此,建立地下水数字模型,深入研究地下水系统是非常重要的。

一、地下水数值模拟的意义和现状地下水数值模拟研究是指通过对地下水流动、输运、化学行为等过程进行数学建模和模拟,以预测和评估地下水资源的分布情况和变化趋势,指导地下水资源的合理开发、管理和保护。

地下水数值模拟可以提供与地下水相关的诸如水文循环、地表地下水联系、水资源调控等决策支持,做好保障和利用水资源的工作。

目前,国内外已经对地下水数值模拟开展研究多年,应用范围也十分广泛。

国内一些城市、地区已经将地下水模型应用于地下水资源开发规划和绩效评估,而国外地下水模型研究则更加成熟,应用领域也包括了陆地水文、地质学、土力学等技术领域,具有较高的应用价值和现实意义。

二、地下水数值模拟的主要方法与技术地下水数值模拟研究方法主要依赖于计算机仿真和实验研究。

两者不同的是,仿真是通过计算机数值分析地下水流动、输运、地下水化学等液体流体力学行为,而实验则是在实际环境中监测和记录地下水的物理化学参数并进行实时分析,从而得出各种地下水特性,如渗透性、毒性、温度等。

数值模拟必要的步骤:1.设计数学模型:需要将地下水系统分成空间块,建立相应的液体物理力学方程组。

2.模型参数的处理和确定:需要了解并确定涉及该地区的一些物理、化学参数,如渗透性、温度、水化学含量和地表地层结构等参数,以及地表地下水的特性。

3.选定模拟参数和计算方法:通常文件计算流密度和地表流速、影响其流体行为的参数,以及计算规模和方法。

4.数值计算、分析结果和模型修正:利用数值方法对地下水流动、转移、质量变化等进行数值模拟计算。

通过模拟进行结果分析并对模型进行修正。

三、常见的地下水数值模拟技术与流程总的来讲,地下水模拟有三种基本技术:格网式有限元模拟(FE)、边界元模拟(BEM)和拉格朗日模拟(LSM)。

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地下水系统数值模拟的研究现状和发展趋势郝治福,康绍忠(中国农业大学中国农业水问题研究中心)目前地下水系统数值模拟方法主要有有限差分法(FDM)、有限单元法(FEM)、边界元法(BEM)和有限分析法(FAM)等。

20世纪60年代中期以来,随着快速大容量电子计算机的出现和广泛应用,数值计算方法在地下水资源分析评价中得到逐步推广,具有明显的通用性和广泛的适用性。

尤其近十几年,地下水系统数值模拟取得了长足进步。

一、国外地下水系统数值模拟研究现状目前,国外该领域的研究主要针对数值模拟法的薄弱环节,提出新的思维方法,采用新的数学工具,分析不同尺度下的变化情况,合理地描述地下水系统中大量的不确定性和模糊因素。

1、该领域科学家在地下水系统数值模拟的工作程序、步骤方面达成了一致,强调对水文地质条件合理概化的重要性,并深入探讨尺度转换问题和量化不确定因素问题。

根据Anderson等提出的工作程序,要建立一个正确且有意义的地下水系统数值模型,应进行以下工作:确定模型目标,建立水文地质概念模型,建立数学模型,模型设计及模型求解,模型校正,校正灵敏度分析,模型验证和预报,预报灵敏度分析,模型设计与模型结果的给出,模型后续检查以及模型的再设计。

Ewing提出地下水污染流模拟和建模需要强调3个方面的问题:①有效地模拟复杂的流体之间以及流体与岩石之间的相互作用;②必须发展准确的离散技术,保留模型重要的物理特性;③发挥计算机技术体系的潜力,提供有效的数值求解算法。

针对Newman等的推测,Wood提出了二维地下水运动有限元计算的时间步长条件。

Kim等对抽取地下水造成的noordbergumeffect(reverse water level fluctuation)现象进行数值模拟,阐述了其机理性原因。

Scheibe等分析了在不同尺度下的地下水流及其运移行为。

Ghassemi指出三维模型可以详细说明含水层系统的三维边界条件以及抽水应力情况,而二维模型就不能恰当处理。

Porter等指出DFM(data fusion modeling)可以量化各种各样的水文学、地质学和地球物理学的数据及模型的不确定性,可以用于地下水系统数值模拟的数据整合和模型校准。

Mazzia等提出特别的数值方法用于求解重盐地下水运移模拟的二维非线性动力学控制方程,效果很好。

Li Shu-guang等指出数值模型还不能解决预报的不确定性因素问题,并开创性地提出一种随机地下水模型,可以解决均值分布和小尺度过程的不同尺度问题。

Mehl等提出二维局部网格细分法的有限差分地下水模型,提供了新的插值和错误分析的方法。

模拟结果的可靠性得到了提高。

2、国外开发了许多功能多样的地下水系统数值模拟软件,以其模块化、可视化、交互性、求解方法多样化等特点得到广泛的使用,尤其MODFLOW,据美国地质调查局统计,MODFLOW几乎占地下水系统数值模拟软件总应用次数的一半,这些年其功能更是不断完善。

地理信息系统(GIS)与地下水模型的整合强化了数据的输入、传递、方案调整和空间分析等。

遥感(RS)提供了判断地质边界、地貌单元和估算地表蒸发等的工具。

地下水系统数值模拟模型与相关领域模型的耦合更扩展了其发展空间,可以解决更多的实际问题。

Juan等运用ARC/INFO和MODFLOW模拟了美国Jackson Hole地区的冲积含水层,并通过补给、排泄和水均衡的评估对模型进行了合理的校准。

Winston专门介绍了许多MODFLOW相关的免费和共享的网络资源,为人们学习和应用该软件提供了方便。

Olsthoorn指出基于有限差分法的MODFLOW与基于解析元法的MLAEM模型都各有优势,MODFLOW的数据结构更易于实现与GIS的整合。

Harrington等运用CMC(compartmental mixing-cell)和MODFLOW模拟区域地下水系统的水化学和同位素变化情况,并强调了做细致准确的稳态流分析对于瞬时流分析的重要性。

Brodie使用RDBMS(a relational database management system)存储钻孔资料,设计GIS管理空间数据资料,有很好的推广价值。

Ataie-Ashtiani 等运用基于有限元的二维数值模型SUTRA模拟含水层边界条件周期性变化的地下水流,对基本方程和模型进行相应的修改,得到了很好的模拟结果。

Wingle介绍了UNCERT模型,该模型可用于地下水流和污染物运移模拟,得到相关行业研究人员的一致认可并广泛使用。

Ramireddygari等通过对POTYLDR地表水模型与MODFLOW地下水模型的修改并增强,用于模拟WetWalnut Creek流域。

Osman等使用改进的MODFLOW 代码和MOBFLOW模型,模拟得出地下水渗流和含水层情况,与用SWMS-2D 所做结果吻合很好。

Samani等指出轴对称井流是地下水力学非常重要的课题,新出版的MODFLOW 2000加入了精确模拟轴对称井流的标定方法,提高了模拟的仿真性。

Dahan等提出多变量混和单元模型描述水化学过程,MODFLOW 模拟水文地质情况,两种方法的结合不但可以模拟水头变化,而且可以模拟反映地球化学特征的地下水流线。

Facchi等建立渗流地带模拟与基于MODFLOW 的地下水系统数值模拟耦合模型,用GIS来控制空间分布式参数以及输入和输出值,与其他类似模型不同的是可以评估作物水分消耗值在时间和空间上的分布情况。

研究人员广泛应用地下水系统数值模拟软件和3S技术,在应用中发现问题,使功能不断加强,并通过与其他模型耦合发挥其独特优势。

二、国内地下水系统数值模拟研究现状1、近几年,随着新技术、新方法的广泛应用,我国该领域科学家也做了大量的工作,在建立地下水系统数值模拟模型中发现问题,在理论和方法上不断创新,通过数值模型理论与相关研究方向的理论结合,不断提高模拟结果的可靠性。

陈家军等指出在进行区域地下水位估值时线性漂移的泛克立格法即可取得很好的效果。

卞锦宇等较好地解决了相对隔水层缺失区越流系数无法调试的问题。

王玮提出了用人工查点法、半自动查点法、数字化地形图提取法等获取数字高程模型(DEM)的方法,并给出了通过数字高程模型计算节点地面标高的方法。

卢文喜对地下水运动数值模拟中的边界条件进行了分析,提出在模型预报前要考虑自然因素、人类活动因素及邻区水流条件因素产生的耦合效应问题,先对边界条件进行预报。

武强等通过对地下水系统数值模拟的研究分析,抽象出空间类层次结构,并提出了基于属性关系的宏观拓扑结构和基于同构或异构几何模型关系的微观拓扑结构,用三维空间拾取技术提供了友好的人机交互环境。

张明江等采用“渗流管流耦合模型”、“入渗滞后补给法”和“参数迭代法”提高了模型的仿真性及对地下水资源评价的精度。

张祥伟等根据地质统计、逆问题理论和地下水运动理论提出了大区域地下水系统数值模拟的理论和方法。

廖华胜等指出平稳随机的假定不能真实反映空间小尺度变异性与大尺度非平稳性间的相互作用。

薛禹群等介绍了Ms-FEM(多尺度有限元法)的基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题,通过计算结果的比较得出多尺度有限元法比传统有限元法有效的结论。

魏连伟等基于模拟退火算法(SA)这一全局优化技术,耦合地下水系统数值模拟的有限元模型,给出水文地质参数的反演方法。

综上所述,针对数值模拟过程中需要处理的地面标高、初始水位、边界条件、源汇项和水文地质参数等问题,可采取数字高程模型(DEM)及各种耦合模型,结合地球动力学、地质统计、逆问题理论和三维空间拾取技术等来提高模拟效果。

2、国内在运用地下水系统数值模拟软件以及地理信息系统的强大功能,并结合相邻学科的模型方面,也做了积极的探索。

陈锁忠等以GIS为主控模块,选择GMS和地面沉降模拟模型系统(compac)进行集成分析和设计。

陈劲松等分析了MODFLOW中不同求解方法对精度的影响,选用PCG2法或SIP法求解结果满足精度要求,而选用SSOR法获得结果无法满足精度要求。

高佩玲等采用系统分解合成方法,利用DevelopStudio软件编制计算程序,得到了区域地下水系统水文地质参数,参数分布与水文地质勘察所得含水层结构特点及富水区分布基本相符。

杨旭等提出了基于GIS 的“点”、“线”、“面”的模型拟合技术路线,实现了基于GIS 的地下水系统数值模拟模型的可视化拟合。

陈锁忠等研究基于GIS的孔隙水文地质层三维空间离散实现的技术路线,提出了基于GIS的孔隙水文地质层不规则六面体元的三维空间离散方法,具有较高的实用价值。

陈喜等揭示了独特沙丘地形和土壤特性对地下水补排量的影响,利用地下水系统数值模拟模型MODFLOW和非饱和带水平衡模型对处于半干旱半湿润沙丘地区 (SandHills)的地下水位进行了模拟,效果很好。

罗毅通过对国际上著名的CERES(WHEAT,MAIZE)作物模型、SWAT分布式水文模型、MODFLOW地下水动力学模型的融合、集成和功能扩展,研制出地表水、地下水耦合模型,改进了地下水接受土壤水补给的计算和浅层地下水蒸发的计算。

地下水系统数值模拟软件以其组件化、智能化、可视化和多样化受到普遍欢迎,GIS与地下水系统数值模拟模型的整合具有整体化、自动化、可视化和实时性的优点,相关领域模型的耦合更使其有了广泛的发展空间,目前国内外对具体问题的处理方法具有很好的参考应用价值,大量的研究强化了地下水系统数值模拟方法的优势。

三、地下水系统数值模拟中存在的问题随着计算机技术的飞速发展,国内外关于地下水系统数值模拟的研究有了长足的进步,但由于实际水文地质条件的复杂性,野外试验数据的缺乏,模拟技术的不合理运用,多学科交叉存在的难度等,发展中还存在一些问题:1、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,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。

该领域研究工作的深入越来越依赖于综合集成和跨学科协同攻关,发挥互补作用,可以解决各学科不同模型存在的一些缺陷,同时,该领域与其他学科合作建立的耦合模型有更好的实用价值,可以综合解决流域管理中存在的复杂问题,如地下水与地表水模型的耦合,陆面过程模拟、分布式水文模型模拟、基于遥感的生态模型与地下水系统数值模拟模型的耦合等。

只有模型之间有了充分的交互,对模型的评价才更合理。

同时需要指出,面对模型耦合的大问题,地下水系统数值模拟的其他方法也发挥着不可替代的作用。

2、地下水系统数值模拟模型的水文地质参数可以通过参数优化来调整,但参数调整的范围缺少准确的标准。

模型通过参数调整与实测值拟合较好,但应用到其他区域或年份时又会出现较大误差,说明对基本物理过程的描述还不够准确。

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