Visual Modflow在地下水污染物运移模拟中的应用

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可视化地下水数值模拟软件(VISUALMODFLOW)在国内的应用

２０１３年７月
地下水
Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ
第３５卷
第４期
Ｊｕ１．，２０１３Ｖｏ１．３５Ｎ０．４
可视化地下水数值模拟软件（ＶＩＳＵＡＬＭＯＤＦＬＯＷ）在国内的应用
冯洁
（陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，陕西西安７１００６５）
曼（翌兰２＋曼ｉ２＋曼（兰２＝ｗ
ｄｘａｙａｚ
（２）
‘
式中：Ｖ、Ｖ、Ｖ为线性流动流速矢量在坐标轴方向的分
量［ＬＴ］；ｎ为含水层有效空隙率［％］；ｗ为由含水层内部单位体积源和汇产生的水量［Ｔ］。污染物输运模型ＭＴ３Ｄ的基本方程：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＶｉｓｕａｌＭＯＤＦＬ０ＷｉＳｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｎｄａｄｍｉｔｔｅｄｂｙｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｉＳａｂｏｕｔｔｈｒｅｅ— ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒｏｕｎｄ—ｗａｔｅｒｌｆｏｗｍｏｄｅｌａｎｄｓｏｌｕｔｅｎｕｍｅｉｃｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｐｉｒｎｃｉｐｌｅａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｖｉｓｕａｌＭ０ＤＦＬ０Ｗ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｎＣｈｉｎａ，ａｎｄｍａｋｅｓａｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｎｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｇｒｏｕｎｄｎｕｍｅｒｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＩＳＵＡＬＭ０ＤＦＬ０Ｗ：ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｎｄｎｕｍｅｒｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

当前应用于地下水模拟领域内的常用软件

当前应用于地下水模拟领域内的常用软件：1、MODFLOW (The modular finite –difference groundwater flow model)是由美国地质调查局(ＵＳＧＳ)开发的用来模拟地下水流动和污染物迁移等特性的计算机程序，MODFLOW使用有限差分方法。

其局限是仅在DOS模式下运行。

在MODFLOW的基础上，各国研究人员又开发了可视化的扩展型软件Visual MODFLOW。

Visual MODFLOW是由加拿大waterloo hydrogeologic Inc.在MODFLOW 软件基础上,应用现代可视化技术开发研制的,1994年8月首次在国际上公开发行，该系统目前国际上流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟的标准可视化专业软件系统。

可应用于评价地下水安全供水量、评价地下水修复系统、优化灌溉抽水量等方面。

Visual MODFLOW 的最大特点是功能强大同时易学易用，合理的菜单结构，友好的可视化交互界面和强大的模型输入输出支持，使之成为许多地下水模拟专业人员的选择对象。

2、MT3D99是郑春苗博士设计开发的模拟三维地下水溶质运移程序MT3D(1990)的升级版，MT3D99的易于使用、精确、快速的优良性能使得它获得了政府有关部门、地下水研究咨询公司以及用户的广泛认可，成为目前世界上首屈一指的溶质运移模拟软件。

MT3D99能够模拟地下水系统中的平流、扩散、衰减、溶质化学反应、线性与非线性吸附作用等现象，能够对承压含水层，不承压含水层，承压与不承压交替的含水层以及倾斜的和单元厚度变化的含水层进行空间离散。

MT3D99提供了丰富的求解方法。

一个隐含求解方法是基于带高效Lanczos/ORTHOMIN加速格式的广义共轭梯度法的迭代求解方法，能够花费比传统方法少得多的机时来求解范围广泛的问题。

MT3D99采用了三阶TVD(total-variation-diminishing)格式用于求解对流项，具有保持质量守恒和使数值弥散和人为振动最小化的特点，在其它求解技术失败时，此格式往往是有效的。

Visual MODFLOW在地下水模拟中的应用分析

Visual MODFLOW在地下水模拟中的应用分析【摘要】：采用Visual MODFLOW预测诸暨某厂区建成投产后流场的变化，建立地下水数值模型。

在此基础上，利用Visual MODFLOW软件中的MT3DMS 模块，选取CODCr为溶质进行污染物运移模拟，预测地下水中污染物的运移情况。

结果表明：拟建项目正常运行情况下，生产污水对地下水水质的影响很小；在非正常工况下，废水泄漏进入地下水，地下水中CODCr浓度达到最大值为16mg/L，最大迁移距离为180m。

【关键词】：地下水；数值模拟；Visual MODFLOW；CODCr1、当前地下水流和溶质运移的研究中，常用的方法有解析法、数值法和实验法。

水文地质领域的数值模拟方法主要有有限差分法、有限元法、边界单元法和有限分析法。

地下水模拟在地下水研究中发挥着越来越重要的作用，目前流行的地下水模拟软件主要有GMS、Visual MODFLOW、FEFLOW、TOUGH2等。

笔者采用Visual MODFLOW软件模拟研究诸暨某拟建厂区投产后废水泄漏对地下水的影响。

1.1 模拟范围综合考虑拟建项目周围的区域地形地貌特征、水文特征、地质条件、水文地质条件和周围的地下水环境敏感目标等因素，结合本次实地勘探和水质分析结果，模拟计算范围约为1.8km2。

根据区内钻孔资料，研究区地面高程范围为15～20m，浅层含水层大多集中在-3～-1m，其下为相对隔水层。

该区域面积较小，水文地质条件差异性不大，可视为单一性质含水层。

该区域含水层主要岩性为粉质黏土，渗透性能较差，含水层渗透系数为0.5m/d。

1.2 网格剖分考虑到模拟精度尤其是溶质迁移模型精度的要求，根据模拟区水文地质条件，在垂向上将模拟区划为一层；各层南北长1.0km，东西长1.7km，在水平方向上用正交网格进行剖分，网格数目为100×200，单个网格大小为10m×8.5m。

1.3 边界条件利用观测水位资料，确定研究区中部渠道为河流边界，并确定西部和南部定水头边界。

基于Visual_MODFLOW的红层地区某钛白粉厂地下水污染物运移模拟研究

———————————————————————基金项目:广西大学科研基金项目（编号：XGZ150264）资助。

作者简介:吕堂安（1997-），男，广西河池人，硕士研究生，从事地质环境研究；伍静（通讯作者）（1978-），男，湖南永州人，副教授，博士，主要从事矿床学及环境地质学工作。

0引言数值模拟技术能直观了解污染物泄漏后运移影响范围及浓度变化，对地下水污染的防治有着极其重要的意义，其应用的关键在于对模型的概化、边界和参数的准确选取[1]。

Visual MODFLOW 由于简便的操作性和强大的可视化能力，已成为国际上最流行的溶质运移模拟软件之一[2]。

国内外学者已用其对地下水污染运移开展了广泛的研究。

国外有：Morsy Samah Mahmoud [3-5]等人对埃及西米尼亚地区、蒂鲁普和卡拉季地区地下水中污染物进行预测，为开发区建设提供防治依据；国内有：刘莉[6]针对淄博某化工项目，预测不同工况下的地下水中污染物溶质运移变化规律；马国明[7]运用Visual MODFLOW 对宿州市某制药厂地下水中氨氮污染物进行了模拟预测，并提出了防治措施。

某改、扩建钛白粉厂地处红层区，周边人口众多，地下水是人们生产生活的重要水源，对该厂地下水的防治显得极为敏感和重要。

因此，本文以该钛白粉厂为例，在详细了解地下水水文地质特征基础上，概化了水文地质模型，通过识别与检验，利用Visual MODFLOW 软件建立了二维数学模型，开展特征污染物数值模拟，了解了该区地下水中污染因子随时间的衰减及运移范围，对指导该地区地下水的防治和保护有着重要意义。

本次研究也为同类型地区如何获取准确的水文地质参数，建立符合实际地下水流场的数值模型提供参考。

1研究区域概况1.1地质条件研究区位于广西博白旺茂镇，为红层丘陵盆地地貌，依据地形及岩层特性，将其划分为两个次级水文单元（图1A ）。

由水文地质剖面图（图1B ）可知，研究区内地层为下白垩统大坡组（K 1d ），上部为黄红色粉砂土及部分出露含砾砂岩；下部为红色砂岩夹砾岩、紫红色砂岩含砾砂岩，中砂-细砂，中-粗砾，磨圆度较好，分选性差，成分各异，以砂岩、石英砂岩为主，少量灰岩砾石。

基于Visual Modflow软件的地下水污染物运移模拟研究

第44卷第2期2021年2月煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.44No.2Feb.2021地测与水害防治基于Visual Modflow软件的地下水污染物运移模拟研究陈峰，吴涛（中国臓地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院，河北邯郸056004）摘要：根据研究区的水文地质特征，利用Visual Modflow软件构建了地下水数值模型，对研究区地下水污染物运移规律进行分析，对污染物运移轨迹进行模拟与预测。

预测结果表明，污染物的扩散范围由最初的近圆形向近椭圆形渐变，长轴方向与水流方向一致。

污染物运移5000d后浓度达到边界值。

模拟结果为研究区的地下水环境评价和防范措施提供了科学依据。

关键词：Visual Modflow;地下水；污染物运移；模拟预测中图分类号：X523文献标识码:A文章编号：2095-5979(2021)02-0085-005 Simulation study of groundwater contaminant transportationbased on visual modflow softwareChen Feng,Wu Tao(Hydrogeology Engineering Environmental Geology Survey Institute,China Coal Geological A dministration,Handan056004,China)Abstract：Based on the hydrogeological characteristics of the study area,a numerical groundwater model was constructed using Visual Modflow software to analyze the groundwater contaminant transport law in the study area and to simulate and predict the contaminant transport trajectory.The prediction results showed that the diffusion range of contaminants changed from the initial near-circular to near-elliptical shape,and the long-axis direction was consistent with the flow direction.The concentration of pollutants reached the boundary value after5,000d of transport.The simulation results provided a scientific basis for the environmental evaluation and preventive measures of groundwater in the study area.Key words:Visual Modflow;groundwater;contaminant transport;simulation prediction0引言水是人类生存不能缺少的资源，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，人们对水资源的需求量也不断增长。

Modflow在水文地质模拟中的应用研究

Modflow在水文地质模拟中的应用研究摘要：Visual Modflow软件凭借其精确的网格离散，灵活的参数调整以及强大的后处理能力等特点,被广泛应用于污染物运移、地下水动态预测、水资源优化配置及环境保护等方面。

关键词：Visual Modflow软件；地下水；预测；数值模拟；1前言地下水位预测是一个非常复杂的自然过程，是自然环境与人类活动综合作用下，地下水系统的响应。

正确预测地下水的动态是管理地下水的重要环节，当前地下水动态预测的方法主要为确定性方法、非确定性方法和综合预测方法。

随着计算机技术的快速发展，数值模拟法以其适应复杂地质条件能力强，具有较好的仿真度和直观的可视度，成为越来越重要的预测方法。

数值模拟结果即数值解，为数值的集合，与数学模型的解析解一一对应，数值模拟法的解法基础是有限差分法、有限单元法、边界元法、有限体积法和有限分析法。

2 Visual Modflow软件简介Visual Modflow是有四个用户界面组成：主菜单、输入模块、运行模块和输出模块，另外还有帮助和设置系统。

Visual Modflow是三维地下水流动和污染物运移模拟实际应用的最完整、易用的模拟环境。

这个完整的集成软件将Modflow、MODPATH和 MT3D同最直观强大的图形用户界面结合在一起。

Visual Modflow不仅可以模拟地下水的流动情况，也可以反演出水文地质参数，其实这就是一个模型识别的过程。

这个过程大致包括以下的内容：根据勘测抽水的实际情况，再结合水文地质参数条件，给出各参数的初值，在Visual Modflow中建立数值模型，将参数的初值输入进去，经过反复的试算、分析、对比和修正，使初始的值逐渐趋于实际测定的值。

2.1 数学模型Visual Modflow是基于有限差分法的数值模拟软件。

有限元法是将所需要分析的连续体假想分为有限个单元所组成的组合体（即离散化）。

有限差分法求解偏微分方程的步骤如下： 1、区域离散化，即把所给偏微分方程的求解区域细分成由有限个格点组成的网格； 2、近似替代，即采用有限差分公式替代每一个格点的导数； 3、逼近求解。

基于 Visual Modflow的地下水污染模拟预测

基于Visual Modflow的地下水污染模拟预测全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：地下水污染是指地下水受到各种化学物质或物理物质的污染，使得地下水水质变差，无法满足饮用或其他用途。

地下水是人类生活中不可或缺的重要资源之一，因此对于地下水污染的预测和模拟显得尤为重要。

在地下水污染的预测和模拟中，Visual Modflow（VMOD）是一个被广泛应用的地下水模拟软件工具，它可以对地下水及地下水污染进行可视化的建模和模拟。

VMOD可以帮助地质学家、水资源管理者和环境科学家们更好地理解和解决地下水污染问题。

VMOD可以实现地下水模型的建立和参数化。

通过VMOD，用户可以输入地下水系统的地质信息、水文信息和污染源信息，进而构建地下水污染的数值模型。

这些模型包括地下水流动模型、污染传输模型和污染源模型等，可以通过模型对地下水的流动和污染传输进行合理的数值计算。

VMOD可以进行地下水污染的模拟和预测。

利用VMOD，用户可以对地下水污染进行模拟，预测地下水未来的污染情况。

用户可以根据实际情况设定不同的模拟方案，例如模拟具体污染源的影响、模拟地下水流动的变化等。

通过模拟结果，用户可以更好地了解地下水污染的分布和演变趋势，有助于制定相应的水资源管理和污染治理方案。

VMOD还可以进行地下水污染的影响评估和风险分析。

利用VMOD，用户可以评估地下水污染对周围环境和人类健康的影响，分析地下水污染的风险程度。

然后，用户可以根据评估结果制定相应的应对措施和风险管理策略，以减少地下水污染对环境和人类的影响。

在实际的工程应用中，VMOD已经被广泛应用于地下水污染的预测和模拟工作中。

在地下水资源管理和保护中，利用VMOD可以对地下水污染进行模拟和预测，为相关决策提供科学依据。

在地下水污染的应急处理和治理中，利用VMOD可以评估地下水污染的影响和风险，采取相应的措施进行污染治理。

除了VMOD之外，还有一些其他地下水模拟软件工具也可以用于地下水污染的预测和模拟，例如MODFLOW、FEFLOW等。

基于 Visual Modflow的地下水污染模拟预测

基于 Visual Modflow的地下水污染模拟预测地下水是地球上最重要的自然资源之一，它供应了人类生活和工业生产所需的淡水资源。

随着城市化和工业化的加剧，地下水污染问题也日益突出。

地下水污染不仅会对人类健康造成严重影响，还可能导致生态系统的破坏。

科学家们一直在努力寻找有效的方法来预测和防止地下水污染。

基于Visual Modflow的地下水污染模拟预测技术便是其中的一种有效手段。

1. 地下水污染状况地下水污染是指外源性污染物渗入地下水中，破坏地下水的质量和可利用性的现象。

地下水受到污染后，不仅会对人类饮用水、农田灌溉和工业生产造成影响，还会对生态环境造成破坏。

地下水污染源主要包括城市生活污水、工业废水、农业化肥和农药等。

工业生产废水中的有机物、重金属和化学物质对地下水造成的危害最为严重。

2. Visual Modflow技术简介Visual Modflow是一种基于地下水数值模拟的软件平台，它能够帮助工程师和科学家们分析和模拟地下水流动、地下水位和地下水质量。

Visual Modflow具有直观的用户界面和强大的数值计算能力，可以对地下水系统进行三维可视化建模和污染传输模拟。

Visual Modflow还可以与GIS数据进行集成，更加方便用户获取地下水系统的空间信息。

基于Visual Modflow的地下水污染模拟预测流程包括模型建立、参数设定、模拟运行和结果分析等步骤。

a. 模型建立：需要收集并整理地下水系统的基础数据，包括地下水位、水文地质条件、地表地形等信息。

然后，使用Visual Modflow的建模工具，依据实际情况建立地下水数值模型，包括模拟区域的边界、计算网格和地下水系统的初始状态。

b. 参数设定：在建立地下水数值模型后，需要对模型的参数进行设定。

参数设定包括地下水系统的水文地质参数、流动参数、污染物传输参数等。

这些参数的设定直接关系到模拟结果的准确性和可靠性。

c. 模拟运行：完成模型建立和参数设定后，即可进行地下水污染传输模拟的运行。

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ｉｔｒｃｉｎｏｉｕｉｎａｄｃｎｅｔｎｈｈｐｆｃｎａｎｔｄａｇｒｄａｌｈｇｓｆｍｉａａｐｘｍａｅｃｒｌｎｅａｔｆｄｆｓｎｏｖｃｉ，ｔｅｓａｅｏｏｔｏｆｏｏｍｉａｅｌａｇａｕｙｃａｅｏｉｔｐｒｉｔｉｅｔｌｎｒｎｉｌｏｃｏａｐｏｉｔｅｌｓ，ａｄｉｎｘｓｄｒｃｉｎｉｓｎｅａｅｆｗｄｒｃｉｎｈｓｌａｒｖｄｃｅｔｃｂｉｆｒｐｒｘｍａｅｌｐｅｎｓｌｇａｉｉｔａｌｓｔｏｉｔ．Ｔｅｒｕｔｃｎｐｏｉｅａｓｉｎｉａｓｏｉｔｏｅｏｓｈｌｅｏｅｓｉｆｓｅｖｍｎｎａｓｓｍｅｔｄｔａｍｅｔｏｒｕｄａｅｅｃｎａｉａｅｉ．ｎｉｍｅｔａｅｓｎｒｔｎｆｏｎｗｔｒｉｔｏｔｎｔｄｓｔｌｓｎａｅｇｎｈｍｅ
关键词：下水；地污染物；值模拟；ｉａｍｄｌ数ｖｕｕｆＷ软件ｓｌＯ
中图分类号：５３Ｘ２
文献标识码：Ａ
文章编号：０４６３（０１０一０９０１０ —９３２１）４Ｏ１－３
ＡｐｌａｉｎｏＶｉｕｌＭｏｌｗｔｓｍｕａｉｎｏｇｏｎｗａｅｃｎａｉａｉｎｐｉｔｏｆｃｓａｄｆｏｏｉｌｔｏｆｒｕｄｔｒｏｔｍｎｔｏ
第２卷第４期７
２１年７月０１
水
资
源
保
护
Ｖｏ．７Ｎｏ．１２４
ＷＡＥＲＳＵＥＲＥＣＴＲＥ０ＲＣＳＰｒ Ⅱ０Ｎ
Ｊ１０１ｕ．２１
ＤＩ１．９９ｊｉｎ１０ —９３２１．４．５Ｏ：０３６／．ｓ．０４６３．０１００ｓ０
水污染物运移规律进行分析。结果表明，污染物在地下水迁移过程中，由于弥散和对流的共同作用，其污染
范围形状由最初近似圆形逐渐变为近似椭圆形，长轴方向与水流流向一致。模拟结果可以为该污染场区其地下水环境评价和治理提供科学依据。
１研究区概况
所研究污染场区位于北京市区东南部，貌上地
属于永定河冲洪积扇的中下部，场区地形基本平坦，
地面以下３ｍ深度范围内一般存在２个含水层，０局部区域有上层滞水，层含水层厚度一般小于１ｍ，单０仅部分地区大于１０ｍ。本文只研究埋深在１～２００ｍ
ｍｉｒｔｎｇａｉｏ
ＷＥＩＰｅｇ・ｉபைடு நூலகம்ｎｇｎｘａ
（ａｙａｒｎｈＢｒｕｈｒｉＰｏｉｉｌＢｒｕｏｙｒｏｙａｄＷｔｅｕｃｕｖ，Ｔｉａ３０２ＴｉｎＢａｃｕｅ，ＳａｔｒｎａｕｅｆＨｄｏｇｎａｒＲｓｒｓＳｒｙａｙｎ０００，ｕａｘｖｃａｌｅｏｅｅｕＣｉ）ｈｎａ
Ｋｅｒｓｒｕｄａｅ；ｃｎａｎｔｎｕｒａｉｌｔｎ；Ｖｉａｄｌｗｓｆａｅｙｗｏｄ：ｇｏｎｗｔｒｏｔｍｉａｉ；ｎｍｅｉｌｓｏｃｍｕａｉｏｓｌＭｏｆｏｔｒｕｏｗ
近年来，们普遍注意到由于超量开采地下水人和水质污染，下水生态环境受到破坏，ｔ严地且３趋重。应用科学有效的计算方法寻找处理地下水污染问题的方法，于地下水的污染防治有着极其重要对的作用… 。目前地下水系统数值模拟方法主要有有１
ＶｓａＭｄｏｉｌｏｆｗ在地下水污染物运移模拟中的应用ｕｌ
尉鹏翔
（山西省水文水资源勘测局太原分局，山西太原０００）３０２
摘要：立北京某污染场区水文地质概化模型，用国际通用可视化标准软件ＶｓａＭｄｏ建运ｉｌｏｆｗ对研究区地下ｕｌ
的含水层和埋深在２右的承压含水层以及它５ｍ左们之间的黏土弱透水层，鉴于此，型在空间上概化模
ｏｒｕｄｔｒｏｔｍｉａｉｎｆｇｏｎｗａｅｃｎａｎｔｗａｓｍｕａｅｕｉｇｔｅｏｓｉｌｔｄｓｎｈＶｉｕＭｏｆｏｓｆｒＴｅｅｕ￣ｓｏｓａｌｄｗｏｔｅ．ｈｒｓｌｈｗｔａ，ｄｅｏｔｅｌｗａｈｔｕｔｈ
ＡｓａｔｙｍｇｏｇａｃｎｅｔａｍｄｌｏｃｎａｉａｄｓｅｉＢｉｎｉａｅｔｌｈｄＴｅｍｇｔｎｒｌｂｔｃ：ＡｈｄｅｌｉｏｃｐｕｌｏｅｆａｏｔｎｔｔｎｅｉＣｔｗｓｓｂｓｅ．ｈｉａｏｅｒｏｃｌｒｍｅｉｊｇｙａｉｒｉｕ