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《地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、目前地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬方法主要有有限差分法(FDM)、有限單元法(FEM)、邊界元法(BEM)和有限分析法(FAM)等。20世紀60年代中期以來，隨著快速大容量電子計算機的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，數(shù)值計算方法在地下水資源分析評價中得到逐步推廣，具有明顯的通用性和廣泛的適用性。尤其近十幾年，地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬取得了長足進步。一、國外地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀目前，國外該領(lǐng)域的研究主要針對數(shù)值模擬法的薄弱環(huán)節(jié)，提出新的思維方法，采用新的數(shù)學(xué)工具，分析不同尺度下的變化情況，合理地描述地下水系統(tǒng)中大量的不確定性和模糊因素。1、該
2、領(lǐng)域科學(xué)家在地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬的工作程序、步驟方面達成了一致，強調(diào)對水文地質(zhì)條件合理概化的重要性，并深入探討尺度轉(zhuǎn)換問題和量化不確定因素問題。根據(jù)Anderson等提出的工作程序，要建立一個正確且有意義的地下水系統(tǒng)數(shù)值模型，應(yīng)進行以下工作：確定模型目標，建立水文地質(zhì)概念模型，建立數(shù)學(xué)模型，模型設(shè)計及模型求解，模型校正，校正靈敏度分析，模型驗證和預(yù)報，預(yù)報靈敏度分析，模型設(shè)計與模型結(jié)果的給出，模型后續(xù)檢查以及模型的再設(shè)計。Ewing提出地下水污染流模擬和建模需要強調(diào)3個方面的問題：①有效地模擬復(fù)雜的流體之間以及流體
3、與巖石之間的相互作用；②必須發(fā)展準確的離散技術(shù)，保留模型重要的物理特性；③發(fā)揮計算機技術(shù)體系的潛力，提供有效的數(shù)值求解算法。針對Newman等的推測，Wood提出了二維地下水運動有限元計算的時間步長條件。Kim等對抽取地下水造成的noordbergumeffect(reversewaterlevelfluctuation)現(xiàn)象進行數(shù)值模擬，闡述了其機理性原因。Scheibe等分析了在不同尺度下的地下水流及其運移行為。Ghassemi指出三維模型可以詳細說明含水層系統(tǒng)的三維邊界條件以及抽水應(yīng)力情況，而二維模型就不能
4、恰當處理。Porter等指出DFM(datafusionmodeling)可以量化各種各樣的水文學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)的數(shù)據(jù)及模型的不確定性，可以用于地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)整合和模型校準。Mazzia等提出特別的數(shù)值方法用于求解重鹽地下水運移模擬的二維非線性動力學(xué)控制方程，效果很好。LiShu-guang等指出數(shù)值模型還不能解決預(yù)報的不確定性因素問題，并開創(chuàng)性地提出一種隨機地下水模型，可以解決均值分布和小尺度過程的不同尺度問題。Mehl等提出二維局部網(wǎng)格細分法的有限差分地下水模型，提供了新的插值和錯誤分析的方法
5、。模擬結(jié)果的可靠性得到了提高。2、國外開發(fā)了許多功能多樣的地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬軟件，以其模塊化、可視化、交互性、求解方法多樣化等特點得到廣泛的使用，尤其MODFLOW，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計，MODFLOW幾乎占地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬軟件總應(yīng)用次數(shù)的一半，這些年其功能更是不斷完善。地理信息系統(tǒng)(GIS)與地下水模型的整合強化了數(shù)據(jù)的輸入、傳遞、方案調(diào)整和空間分析等。遙感(RS)提供了判斷地質(zhì)邊界、地貌單元和估算地表蒸發(fā)等的工具。地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬模型與相關(guān)領(lǐng)域模型的耦合更擴展了其發(fā)展空間，可以解決更多的實際問題。Juan
6、等運用ARC/INFO和MODFLOW模擬了美國JacksonHole地區(qū)的沖積含水層，并通過補給、排泄和水均衡的評估對模型進行了合理的校準。Winston專門介紹了許多MODFLOW相關(guān)的免費和共享的網(wǎng)絡(luò)資源，為人們學(xué)習(xí)和應(yīng)用該軟件提供了方便。Olsthoorn指出基于有限差分法的MODFLOW與基于解析元法的MLAEM模型都各有優(yōu)勢，MODFLOW的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更易于實現(xiàn)與GIS的整合。Harrington等運用CMC(compartmentalmixing-cell)和MODFLOW模擬區(qū)域地下水系統(tǒng)的水化學(xué)和
7、同位素變化情況，并強調(diào)了做細致準確的穩(wěn)態(tài)流分析對于瞬時流分析的重要性。Brodie使用RDBMS(arelationaldatabasemanagementsystem)存儲鉆孔資料，設(shè)計GIS管理空間數(shù)據(jù)資料，有很好的推廣價值。Ataie-Ashtiani等運用基于有限元的二維數(shù)值模型SUTRA模擬含水層邊界條件周期性變化的地下水流，對基本方程和模型進行相應(yīng)的修改，得到了很好的模擬結(jié)果。Wingle介紹了UNCERT模型，該模型可用于地下水流和污染物運移模擬，得到相關(guān)行業(yè)研究人員的一致認可并廣泛使用。Ramir
8、eddygari等通過對POTYLDR地表水模型與MODFLOW地下水模型的修改并增強，用于模擬WetWalnutCreek流域。Osman等使用改進的MODFLOW代碼和MOBFLOW模型，模擬得出地下水滲流和含水層情況，與用SWMS -2D所做結(jié)果吻合很好。Samani等指出軸對稱井流是地下水力學(xué)非常重要的課題，新出版的MODFLOW2000加入了精確模擬軸對稱井
