地下水?dāng)?shù)值模擬試題.docx

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1、地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀地下水?dāng)?shù)值模擬試題　　【摘要】本文簡(jiǎn)要介紹了地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展歷程，國(guó)外、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，展望了未來(lái)地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)?！　　娟P(guān)鍵詞】地下水;數(shù)值模擬;發(fā)展現(xiàn)狀　　1、國(guó)外地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)現(xiàn)狀　　20世紀(jì)60年代隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，地下水計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開(kāi)始起步，最初應(yīng)用于大型方程組的數(shù)值求解計(jì)算，后逐漸向綜合模擬方向發(fā)展。　　1979年德國(guó)開(kāi)發(fā)FORTRANIV程序FEFLOW，起初用于模擬飽和孔隙介質(zhì)二維非線性流及溶質(zhì)遷移，后迅速成為一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)用多用途綜合軟件并不斷升級(jí)，為最新版本[1]?！　?0世紀(jì)80年代初美國(guó)地質(zhì)調(diào)

2、查局的McDonald等開(kāi)發(fā)出一套用于孔隙介質(zhì)中地下水流動(dòng)數(shù)值模擬的軟件MODFLOW，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，成為目前最為普及的地下水運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬標(biāo)準(zhǔn)軟件。先后發(fā)布MODFLOW88、MODFLOW96、MODFLOW20XX和MODFLOW20XX[2，3，4]?！　?0年代隨著地下水水流模擬技術(shù)的成熟，地下水溶質(zhì)遷移、流線示蹤、模擬預(yù)后處理、可視化、軟件集成等技術(shù)不斷發(fā)展[5]。1990年美國(guó)ChunmiaoZheng開(kāi)發(fā)地下水系統(tǒng)溶質(zhì)遷移模擬軟件MT3D，之后幾年MT3D被廣泛應(yīng)用于污染物遷移模擬和治理評(píng)估研究并不斷升級(jí)。先后包括：、、、M

3、T3D96、MT3DMS和MT3D99；1997年美國(guó)T.P.Clement在之基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出用于模擬自然降解條件下的地下污染物遷移軟件RT3D；相應(yīng)的溶質(zhì)遷移模擬技術(shù)朝著生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及隨機(jī)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方向不斷發(fā)展。同時(shí)先后出現(xiàn)可視化軟件GW、VisualGroundwater、ModGuiModviewer、VisualModflow3Dexplorer、自動(dòng)校參軟件Modpest，winpest，VisualPEST-ASP、水文試驗(yàn)專業(yè)軟件AquiferTest等。由此更促進(jìn)了計(jì)算機(jī)模擬向大型集成方向的發(fā)展。20XX年發(fā)布VisualModflow，可視

4、化程度大大提高。90年代美國(guó)BrighamYoungUniversity的環(huán)境模型研究實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)軍隊(duì)排水工程試驗(yàn)工作站開(kāi)發(fā)出了GMS軟件，該軟件綜合了MODFLOW、FEMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SEEP2D、NUFT、UTCHEM等已有地下水模型，是又一個(gè)綜合性的、用于地下水模擬的圖形界面軟件[6]?！　?、國(guó)內(nèi)地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)現(xiàn)狀　　國(guó)內(nèi)地下水研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展較快。基礎(chǔ)研究方面涉及地下水流機(jī)制、含水層參數(shù)研究、溶質(zhì)運(yùn)移等諸多領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)也緊跟國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，包括GIS集成可視化技術(shù)、模型網(wǎng)格自動(dòng)生

5、成技術(shù)、遺傳算法參數(shù)反演、空間差值算法等，從簡(jiǎn)單地編制特定問(wèn)題方程的求解程序，引進(jìn)國(guó)外成熟商用軟件發(fā)展到大型集成軟件的自主開(kāi)發(fā)[7]。呂俊文等[8]采用VisualModflow對(duì)某鈾礦地浸采區(qū)的水動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬，但尚停留在對(duì)水動(dòng)力場(chǎng)的基本流態(tài)模擬層面，沒(méi)有進(jìn)一步深入對(duì)流場(chǎng)的流速、水量交換比例以及溶浸范圍等的模擬計(jì)算，難以具體指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，而魏云杰[9]僅介紹了VisualModflow模型及其在砂巖型鈾礦成礦水文地質(zhì)條件研究中的應(yīng)用潛力。應(yīng)用方面建立的模型已差不多囊括國(guó)際地下水模擬中心分類中所有的模型，模型涉及地下水預(yù)報(bào)、管理、識(shí)別，內(nèi)容涉及水流動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、溶質(zhì)

6、遷移、污染檢測(cè)等諸多領(lǐng)域?！　?、展望　　在國(guó)內(nèi)外建立的諸多模型中，往往多見(jiàn)的是地下水流態(tài)、地下水資源評(píng)價(jià)和管理以及污染治理等方面，對(duì)鈾礦地浸開(kāi)采的模擬多在地球化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方面，對(duì)地浸流場(chǎng)的數(shù)值模型非常少見(jiàn)，近兩年國(guó)內(nèi)也僅見(jiàn)對(duì)個(gè)別的對(duì)地浸水動(dòng)力場(chǎng)、溶浸液遷移場(chǎng)的模擬研究，因此，十分有必要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，建立地浸模型，對(duì)溶浸過(guò)程中的水動(dòng)力場(chǎng)的流速、水量交換進(jìn)行綜合模擬研究?！　〉叵滤?dāng)?shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展取決于模擬軟件的發(fā)展，其中模型的建立是核心內(nèi)容，提高模擬的精確度是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。隨著工業(yè)污染的不斷加劇，地下水污染越來(lái)越嚴(yán)重，地下水水痕量污染物在溶質(zhì)遷移過(guò)程的變

7、化規(guī)律成為發(fā)展的主要趨勢(shì)。