地下水数值模拟的研究与应用进展
《地下水数值模拟》课件
CHAPTER 04
地下水数值模拟的案例分析
案例一：某地区地下水污染模拟
总结词
该案例展示了如何运用地下水数值模拟技术 预测和评估某地区地下水污染情况。
详细描述
该案例首先介绍了该地区的地下水分布和流 向，然后通过建立数值模型，模拟了不同污 染源对地下水的影响，并预测了污染扩散的 范围和程度。最后，根据模拟结果，提出了 相应的污染防治措施。
VS
有限体积法适用于不规则的网格系统 和复杂的边界条件，能够得到相对准 确的结果，计算量适中，适用于较大 的模型规模。
CHAPTER 03
地下水数值模拟的步骤
建立数学模型
01
确定研究区域和边界条件
02
描述地下水流动和物质传输过程
03
建立数学方程，包括连续性方程、动量方程、源汇 项等
模型离散化
1
地下水数值模拟的应用
地下水数值模拟广泛应用于水资源管理、环境保护、地质 灾害防治等领域。
通过模拟地下水动态变化，可以预测未来地下水资源量、 评估地下水污染风险、研究地下水与地质灾害的关系等， 为相关决策提供科学依据。
CHAPTER 02
地下水数值模拟的基本方法
有限差分法
有限差分法是一种将偏微分方程离散 化为差分方程的方法，通过在时间和 空间上将偏微分方程近似为差分方程 ，从而将连续的物理量离散化为离散 的数值。
随着数值计算技术的发展，地下水数值模型将越来越复杂，能够 模拟更多的物理过程和化学反应。
参数优化和数据同化
通过人工智能和机器学习技术，对模型参数进行自动优化和数据同 化，提高模拟精度和可靠性。
多尺度模拟
从微观到宏观的多尺度模拟将成为一个重要方向，能够更好地揭示 地下水系统的复杂性和规律性。
PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的室内实验及场地数值模拟研究
PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的室内实验及场地数值模拟研
究
地下水中的六价铬（Cr(Ⅵ)）是一种常见的有害污染物，对人类健康和生态环境造成严重威胁。
为了有效修复地下水中的Cr(Ⅵ)，研究人员进行了一系列的实验和数值模拟研究。
首先，研究人员进行了室内实验，评估了不同PRB （Permeable Reactive Barrier）材料对Cr(Ⅵ)的修复效果。
通过将不同PRB材料置于Cr(Ⅵ)污染的地下水中，研究人员观察了Cr(Ⅵ)浓度的变化。
实验结果表明，不同PRB材料对Cr(Ⅵ)的修复效果有所差异。
其中，铁基PRB材料表现出了较好的修复效果，可以将Cr(Ⅵ)浓度降低到安全标准以下。
接下来，研究人员利用数值模拟方法对PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的效果进行了研究。
他们基于地下水流和物质迁移的数学模型，模拟了PRB材料对Cr(Ⅵ)的吸附和转化过程。
通过调整模型中的参数，研究人员可以预测PRB修复的效果，并优化PRB 的设计和运行。
实验和数值模拟的结果一致显示，PRB材料可以有效修复地下水中的Cr(Ⅵ)污染。
PRB材料具有较高的吸附和转化能力，可以将Cr(Ⅵ)转化为较为稳定的三价铬（Cr(Ⅲ)）。
此外，PRB材
料的种类和厚度对修复效果也有一定影响。
铁基PRB材料由于其良好的还原性能，表现出了较好的修复效果。
综上所述，PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的室内实验和场地数值模拟研究为解决该类污染问题提供了重要的参考和依据。
未来的研究可以进一步优化PRB材料的性能，提高其修复效果，并结合实际场地情况进行应用。
这项研究对于保护地下水资源和生态环境具有重要意义。
地下空间渗流场数值模拟及地下水资源评价研究
地下空间渗流场数值模拟及地下水资源评价研究近些年来，随着全球气候变化和经济社会发展的加快，地下水资源的利用和保护已逐渐成为全球关注的焦点。
在地下水资源的开采和利用中，地下空间渗流场数值模拟成为一种重要的分析方法。
同时，地下水资源评价也成为了全球科学研究和国家管理的重点之一。
一、地下空间渗流场数值模拟地下空间渗流场数值模拟是一种通过计算机模拟地下水流动过程的方法。
该方法将地下水流动模型离散化，再运用数值解法模拟地下水的流动和污染物的迁移，并得到水位、地下水流速、地下水通量等参数。
地下空间渗流场数值模拟具有准确性高、可重复性强、成本低等优点，在地下水资源的开采、排水、污染治理等方面应用广泛。
在实际工程应用中，地下空间渗流场数值模拟所得到的结果可以作为决策和设计的依据，对保护和调控地下水资源起到了重要的作用。
二、地下水资源评价地下水资源评价是指通过分析地下水储层的空间分布、水量、水质及相关环境因素等，对地下水资源进行定量化评价和综合分析的过程。
地下水资源评价包括地下水资源量的估算、地下水水质的评价、地下水开发利用评价等。
在地下水采集、保护和管理方面，地下水资源评价是实现地下水资源可持续利用的重要工具。
三、地下空间渗流场数值模拟与地下水资源评价的关系地下空间渗流场数值模拟和地下水资源评价是密不可分的。
渗流场数值模拟可以为地下水资源评价提供定量化的数据支持。
例如，地下空间渗流场数值模拟可以计算出地下水储层的水量、水位、水流速等参数，为地下水资源量的估算提供了可靠的数据支持。
同时，利用地下空间渗流场数值模拟模拟地下水运动规律和模拟地下水受到污染物的影响程度，可以评价地下水水质的情况。
另外，地下空间渗流场数值模拟还可以评估地下水的开采利用情况，例如地下水的开采量和地下水资源的可持续利用等。
四、结论作为地下水资源开发和保护的重要工具之一，地下空间渗流场数值模拟已经广泛应用于地下水资源的开发和利用。
地下水资源评价需要依赖于地下空间渗流场数值模拟提供的数据支持和分析方法。
岩溶区地下水数值模拟研究进展
隙的方 向、连通性 、空间 大小 等均具 有 不均 一性 ，导致
岩溶 含 水 系统很 复 杂 。由于 岩溶 裂 隙介 质的复 杂性 ， 很难 准 确描 述岩 溶 含 水 介 质 中水 流 的 流 动规 律 。伴 随着对 岩溶 含水 介 质认识 的逐步 深化 ，研 究者 在不 断 改 进 已 有 的 理 论 和 方 法 或 者 探 索 寻 找 新 的 理 论 和 方 法 ，有关 岩 溶水 系统 的水 文地 质模 型研 究 也得 到逐 步 发 展 和完 善 。
岩 溶 区地 下 水 数 值 模 拟研 究 进展
Ｖｏ１．３７ ＮＯ．４ Ａ ｕｇ．２０１８
徐 中平 ，周 训 ，崔 相 飞 ，拓 明明 ，王 昕 昀 ，张 颖
（１．中 国地 质 大 学 （北 京 ）水 资 源 与 环境 学 院 ，北 京 １０００８３； ２．中 国地 质 大学 （北 京 ）地 下 水 循 环 与 环 境 演 化 教 育 部 重点 实验 室 ，北 京 １０００８３）
第 ３７卷 第 ４期 ２Ｏ１８年 ８月
中 国 岩 溶
ＣＡＲ Ｓ０ Ｌ０ Ｇ ＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
徐 中平 ，周 训 ，崔 相 飞 ，等 ．岩 溶 区地 下水 数 值 模 拟 研 究 进 展 ｆＪ］．中 国 岩 溶 ，２０１８，３７（４）：４７５ ４８３ Ｄ０Ｉ：１０．１１９３２／ｋａｒｓｔ２０１８０４０１
摘 要 ：岩 溶 含 水 介 质 的不 均 一性 导致 岩 溶 地 下 水 流 动 、溶 质 运 移 和 热 量 迁 移 的 数 学 模 拟 研 究成 为 地 下水 模
拟 的难 点 。本 文 综述 了岩 溶 区地 下 水 流 模 拟 的几 种 方 法 ，重 点 阐述 了等 效 多 孔 介 质 法 、双 重 连 续 介 质 法 和 三
第六章(3) 地下水数值模拟模型的应用实例xiugai
图5-51 距垃圾场中心约150m（cell Id：4227） 溶解氧浓度变化曲线
3、硫酸根在地下水中的浓度分布规律
图5-60 垃圾场中心（cell Id：4867）硫酸根浓度变化曲线
图5-63 距垃圾场中心约200m污染羽边缘（cell Id：4147） 硫酸根浓度变化曲线
在所有点中硫酸根都随季节有轻微的 波动，这可能是由于雨季降雨对地下 水中随酸根的稀释作用。 在填埋场中心，由于硫酸根是补给源， 硫酸根的浓度是持续上升的，并在 6000d左右时基本稳定。 随着距填埋场的距离增加，硫酸根上 升的速率逐渐降低。 在污染羽边缘（约200m）处，硫酸根 先是降低然后增加，这是因为一开始 该区域固有的硫酸根先与BTEX反应， 而垃圾渗滤液中的硫酸根还没有补给 到这一区域，所以硫酸根离子先降低， 随后硫酸根逐渐补给，故其浓度又开 始逐渐增加。 在污染羽范围之外，硫酸根离子则是 逐渐降低。
a：概念模型
场区为三面环山地形，与单斜地层基本构成一独立的水文地质单元。 填埋场地下方分布有新生界第四系及中生界侏罗系、古生界二叠系地层。 本区第四系地层分布不甚规律，缺少全新统。上更新统下段洪积层（莲花组 PLQ3）以黄色粘土、亚粘土组成，缺少砂砾层位。平均厚度约3米左右；中更 新统洪积层（之江组PLQ2）以棕红色粘土、亚粘土组成，结构紧密，层厚一 般为7米左右。 第四系下覆有埋藏型裂隙岩溶水，含水层由古生界二叠系下统栖霞组 （P3q）、石炭系上统船山组（C3c）、中统黄龙组（Czh）灰岩、白云质灰岩 组成。
（2）厌氧状态下在反硝化细菌作用下，NO3-作为电子接受体，接 受电子氧化BTEX。 （3）厌氧状态下在铁还原菌的作用下，Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)接受 电子，氧化BTEX。 （4）厌氧状态下在硫酸根还原菌的作用下，S6+还原为S2-接受电 子，氧化BTEX。
数值模拟应用于地下水动力学课程教学的研究与实践
进行定量评价【 】 】 。 本课 程内容当中， 利 用 地 下水 运 动 基 本 方 程 式 （ 二 维 或 三维 ） 的求 解 问 题 是 一个 重 点 和难 点 问题 ， 由于 有关 内容 的 抽 象性 和复 杂性 ， 加 之 计 算 量较 大且 求 解 相 对 苦 难 ， 课堂 教 学 难 于
供参考和借鉴 。 关键词 ： 地 下 水 动 力 学 数 值 模 拟 教 学 研 究
中 图分 类 号 ： Ｇ６ ４ ２
文献 标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ —９ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ （ ａ ） 一０ ０ ７ １ —０ ３
获得较好的效果 。 高 等 学 校 实 施 以 创 新 精 神 和 实 践 能 力 为 重 点 的 素 质教 育 ， 其 关 键 是要 求 改 变教 师的 教 学 方 式 和学 生 的学 习方 式 。
ａ（ Ｏ Ｈ） ＋ （
出
） ＋
—
Ｑ
式中， ｔ 为 时 间 因子 ， 其 单位 步 长 为０ ． ０ １ ｈ ； 为空 间 尺 度 因子 ， 其 水流方向上的步长 为 Ａ ：Ａ ５ ０ ｍ； ＾ 为 对 应 于 不 同 含 水 层 的水 深， （ ｍ） ； Ｈ为 水 位 ， （ ｍ） ； ｋ 、 ｋ 为 、 Ｙ 方 向 的渗 透系 数 ， （ ｍ・ ｓ ） ； 为有
质工程、 水 文 地 质工 程 等 专 业 的 一 门重 要 的 专 业 基 础 课 。 学 习本 课 程 的 目的 在 于 掌握 地 下 水 运 动 的基 本 理 论 ， 能初 步运 用 这 些 基 本 理 论 分 析地 下水 运 动 问题 ， 进 而 解决 实际 的 水 文 地 质 问题 ， 并 能 建 立 相 应 的 数 值 模型 和 提 出 适 当的 计 算 方 法 或模 拟 方 法 ， 对 地 下 水
我国地下水数值模拟软件应用进展
［ 摘 要 ］ 随着地 下 水模拟 软件 的 不断 更新 完善 ， Ｖ ｓａ ＭＯ Ｆ Ｏ ＧＭＳ和 Ｆ Ｆ Ｏ 为代表 的 一批 标 准化 以 ｉ ｌ Ｄ Ｌ Ｗ、 ｕ ＥＬＷ
软 件 在 我 国的 应 用 更 加 广 泛 ， 提 高 国 内的 地 下 水 模 拟 技 术 水 平 有 巨 大 帮 助 。 在 介 绍 国 外 模 拟 技 术 发 展 的 基 础 上 ， 为
等人采 用 三维 等参 有 限单 元 法 对 多层 地 下 水 盆 地 进 行 了数 值 模 拟 ， 方 法 逐 渐 成 为 解 决 实 际 复 杂 水 文 地 质 问 题 的 有 效 该
方 法 ， 通 过 剖 分 和 插 值 的 方 法 将 描 述 地 下 水 流 动 的 定 解 问 它
有 限元 法 在 地 下 水 流 动 问 题 的 应 用 始 于 １６ 年 ，ｅｅ — ９８ Ｊｖｎ ｄｌ １ ６ ） 有 限 单 元 法 求 解 非 稳 定 流 问 题 ， ９ ６ 年 Ｃ ｐａ ｅ（ ９ ８ 用 １７ ａｔ
１ 国 外 数 值 模 拟 技 术 的 发 展
１ １ 国 外 数 值 模 拟 理 论 的 发 展 ．
Ｖｉｕａ Ｏ Ｄ ＦＬ０ Ｗ ； Ｍ Ｓ； ｓ ｌＭ Ｇ ＦＥＦＬＯ Ｗ ｐｐｌｃ ｔｏ ｖ ｌ Ａ ｉａ ｉ ｎ Ｄｅ ｅｏｐｍ ｅ ｆ ｎｔｏ Ｇ ｒ ｕｎｄｗａ ｅ ａ ｕ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｔ ａ ｅ ｉ ｕｒ Ｃｏ ｎｔ ｙ ｏ ｔ ｒ Ｖ ｌ ｅ Ｓｉ ｌ ｔｏ ｏｆｗ ｒ ｎ Ｏ ｕ ｒ
大范 围成 川 本 文 将 介 绍 这 些 常 用 的 地 下 水 模 拟 软 件 在 我
国 的应川 进展情 况 。
就 是 把 原 来 连 续 的 函 数 经 过 有 限 的 差 分 以 后 变 成 离 散 的 函
地下水溶质迁移模拟研究进展
参考内容
一、引言
一、引言
溶质迁移是自然界中一个重要的地质过程，它涉及到的弥散度对于环境保护、 农业灌溉、工业生产等领域都有着重要的影响。为了更准确地理解和预测溶质迁 移过程，本次演示将围绕弥散度的取值进行试验研究。
二、弥散度的定义与重要性
二、弥散度的定义与重要性
弥散度是一个描述溶质在液体或气体中分散程度的物理量。在溶质迁移过程 中，弥散度控制着溶质的分散和聚集，影响着溶质迁移的速率和范围。因此，确 定弥散度的准确取值对于预测和控制溶质迁移过程具有重要的实际意义。
模型应用
模型应用
地下水溶质迁移模拟模型的应用领域广泛，主要包括环境水文学、工程地质 等领域。
在环境水文学领域，溶质迁移模拟模型被应用于研究水文学过程、污染物迁 移转化、水文地球化学反应等。例如，在河流、湖泊等水体中，溶质迁移模拟模 型可以用来预测污染物的扩散、对流和化学反应等过程，为环境保护和污染治理 提供科学依据。
2、地下水污染的防治：通过对地下水污染过程的数值模拟，可以有效地预测 和防治地下水污染，为环境保护和可持续发展做出贡献。
4、对模拟结果进行验证和不确定性分析，以确保模拟结果的准确性 和可靠性。
3、地质灾害的评估和预测：通过对地下水与地质灾害关系的数值模拟，可以 科学地评估和预测地质灾害的风险，为灾害防治和风险管理提供技术支持。
参考内容二
内容摘要
随着人类活动的不断增加，地下水资源的重要性日益凸显。地下水作为一种 重要的水资源，其保护和管理变得越来越重要。为了更好地保护和管理地下水资 源，需要对其进行深入研究，而地下水数值模拟是一种重要的研究手段。本次演 示将介绍地下水数值模拟研究与应用进展，包括研究方法、研究成果分析、应用 前景展望和结论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地下水数值模拟的研究与应用进展
地下水是地球上重要的自然资源之一，对人类生产生活具有重要的影响。
近年来，随着城市化进程的加快和工业化的发展，地下水资源受到了严重的威胁和破坏。
为了更好地保护地下水资源，科学家们开展了大量的地下水数值模拟的研究与应用，并取得了一系列的进展。
地下水数值模拟是通过数学和计算机技术模拟地下水在地下流动和传输过程中的物理和化学规律。
它可以帮助人们了解地下水的动态变化，预测地下水的水文响应，评估地下水资源的可持续利用性，指导地下水管理和保护工作。
第一，地下水数值模拟在地下水资源评价和管理方面的应用。
通过对地下水水文地质条件、人类活动和环境因素等的综合分析，可以建立地下水资源评价模型，评估地下水资源的可利用量和可持续利用性。
根据模拟结果可以制定相应的管理和保护措施，保障地下水资源的合理利用。
第二，地下水数值模拟在地下水污染传输和修复方面的应用。
地下水污染是目前地下水面临的严重问题之一。
通过数值模拟可以模拟地下水中污染物的迁移和转化过程，预测地下水污染的发展趋势和范围，为地下水污染治理和修复工作提供科学依据。
地下水数值模拟在地下水动力学和地下水循环研究方面的应用。
地下水动力学是指地下水在地下层中的流动规律。
通过数值模拟可以模拟地下水的流动速度、流向和流量分布等，进而揭示地下水的动态变化规律。
地下水循环是指地下水与表层水体的相互作用和交换过程。
数值模拟可以模拟地下水和地表水的相互作用，优化地下水与表层水体的利用和管理。
当前，地下水数值模拟研究面临一些挑战。
地下水数值模拟需要大量的地下水数据支撑，包括水文地质数据、水文数据和地球物理数据等。
这些数据存在获取困难和不全面的问题，会影响模拟结果的准确性和可靠性。
地下水系统是一个复杂的系统，受到许多因素的影响，模拟过程需要考虑的参数众多，模型的建立和参数的选择都需要科学合理。
地下水数值模拟需要大量的计算资源和计算时间，对计算机技术的要求较高。
地下水数值模拟的研究与应用对地下水资源的保护和管理具有重要的意义。
随着科学技术的不断发展和计算机硬件的不断提升，地下水数值模拟将能够更准确地预测地下水的动态变化，为地下水管理和保护提供更有效的决策支持。