GMS直接建模法

1、GMS直接建模法1.1 例题描述直接建模法直接划分有限差分部分网格，然后在网格中加入源汇项和其他边界条件。直接建模法对简单问题效果好，方法直观，容易理解，对初学GMS使用者更合适。我们将在本教案中解决下图1-1所示的问题。使用三层计算网格来模拟三个含水层，网格覆盖了一个75000ft*75000ft的正方形区域，网格由15行和15列构成，每个单元的计划观测大小为5000ft*5000ft，为了简单起见，每一层的顶板高程和底板高程都是平坦的，渗透系数显示为水平方向，垂直方向上我们用水平渗透系数的百分值。由于降水流进这个系统的因素，在输入过程里将被定义为降雨补给。排水管线、井（在图上没有显示）、和

2、左边的一个湖，作为定水头边界，作为流出这个系统的因素。初始水头将设定为0，要求计算定态解。图1-1：例题图示1.2软件初始化如果您尚未使用这个软件，直接启动GMS；如果您已经开始使用GMS，你需要选择File|New命令以确保程序设定恢复到默认状态。1.2.1在桌面或菜单中点击GMS图标启动软件，点击File|New创建新文件名并选择File|Save as命令，保存在选定目录。1.2.2 规定本次的计算单位，在菜单Edit|Units下选定长度以m为单位，时间以d为单位，其他单位本次计算不涉及，故忽略。1.3计算所需模块本次计算需要用到两个模块GridMODFLOW1.4创建网格解决问题的第

3、一步是创建一个三维有限差分网格。（1） 切换到3D Grid 模块（2） 选择Grid | Create Grid命令，开始创建3D网格（3） 选择X-dimension，输入长度值为75000，Number cells为15（4） 选择Y-dimension，输入长度值为75000，Number cells为15（5） 选择Z-dimension，输入长度值为15000，Number cells为3（6）点击OK完成创建。现在你可以通过 观察建立的3D网格了。以后，我们可以在网格的每一层输入顶板高程和底板高程，因此，你在这一步输入的Z轴方向上的厚度将不会影响在MODFLOW里的计算。我们输入

4、的维度数据，在这里是为了在输入高程数据前，使网格显示为一个正方形。1.5 MODFLOW模型的创建（1）选择 MODFLOW | New Simulation 命令1.5.1 The Global Package（全局变量的赋值）MODFLOW的输入被分为独立的模块化软件包，有一些是课选择的，有一些是必须选择的，全局变量软件包是必选的。1.5.1.1 Packages(程序包的选择)（1）选择Packages按钮，程序包按钮是被用来选择什么程序被用来建立模型的。程序有，Flow package（水流模型）、Parameter Estimation Engine（参数估计方法）、Solver（有

5、限差分求解方法）、Point sources/sinks（点源汇项）和Areal sources/sinks(面源汇项)。基本程序总是被使用的，因此不能关闭，下面选择其他程序。（2）选择Drain，Well和Recharge程序。（3）在Solver版块，选择Strongly Implicit Procedure（强隐式程序）（4）选择OK按钮，完成1.5.1.2 The IBOUND Array（边界条件）边界条件赋值通过指针参数来实现，指针参数IBOUND0，表示活动单元；IBOUND0，表示定水头单元；IBOUND=0，表示不活动单元，通过选择各层个单元赋值。在我们的例子中，所有单元都是

6、活跃的，除了最左边一列的前两层，它将被设定为定水头。因此，我们要做的就是把30个定水头单元值设-1。然而，这个例子有另一种更简单的方法来编辑边界条件。这个方法将在后面的教程中描述，现在我们就保持所有单元活跃。1.5.1.3 Starting Heads 初始水头值用来表示非稳定流计算的初始值，在稳定流里计算无需赋值，但设定一个与计算结果相近的初始值可以提高计算效率，再者，日过初始水头值设定过小，软件便会默认含水层疏干。在本例中，我们设定初始水头值为软件缺省值0。1.5.1.4 Top and Bottom Elevations（1）选择Top Elevation按钮，（2）注意是在Layer

7、1，选择Constant/Layer按钮，（3）输入数值为200，按OK完成（4）选择Bottom Elevation按钮，（5）注意是在Layer 1，选择Constant/Layer按钮，（6）输入数值为-150，按OK完成（7）层数改为，Layer 2（8）选择Constant/Layer按钮，（9）输入数值为-400，按OK完成（10）Layer 3 同上，输入值为-700，并按OK完成1.5.2 通过Cell Properties（网格属性）来赋值边界条件（1）为了便于观察，我们通过来变换视角，选择观察J轴向（2）为了便于观察，选择Display | Settings命令，改变Z放大

8、率为15（3）点击OK完成1.5.3 选定单元（1）选择按钮，（2）借助Tab键，拖动鼠标选择第1、2层，最左边第1列单元（3）选择MODFLOW | Cell Properties命令，（4）改变IBOUND的选项为Spec. head（5）点击OK完成（6）点击来观察（7）也可以在MODFLOW/Global Options中的 IBOUND模块中观察边界条件值，可见最左边一列为-1。1.5.4 LPF模块赋值the Layer Property Flow (LPF)此模块是进行含水层参数和类型赋值，在GMS中，含水层类型可以是承压（confined）的和非承压的（convertible）

9、，本例中最上层为非承压含水层，其他两层为承压含水层。（1） 选择MODFLOW | LPF Package命令（2） 选择Horizontal Hydraulic Conductivity（水平渗透系数）按钮，（3） 选择Constant Layer按钮，输入50，点击OK完成（4） 重复上述步骤，在vertical anisotropy中输入数值10（5）下一步输入中层数值，层数调制2，类型设为confined（承压水）（6）按下面数据输入（7）同上步骤，输入数据（8）点击OK完成1.5.5 Recharge（降雨入渗）模块（1）选择MODFLOW/Source Sink Packages，

10、选择Recharge Package（2）选择按钮，数值输入0.003，按OK键完成1.5.6 Drain（排水管）输入现在我们将定义第一层的排水管道，在定义排水管之前，我们要先定位排水管的位置，然后选择Sources/Sinks 命令。（1） 使用工具，选择第8行，第2列的单元网格，拖动鼠标到第10列（2） 选择MODFLOW/Sources Sinks 命令，点击Drain菜单，单机new加入排水单元，数据如下（3） 按OK完成1.5.7 Well水井模块输入不同含水层水井位置不同，排水量不同，应分层逐个输入。（1） 按住Shift键，在第一层用鼠标选择12个水井（2） 选择MODFLOW | Sources/Sinks 命令，同上环节选择Well，点击new创建水井，为每一个水井输入流量-43200（负值表示流出）（3） 如图第二层选择两个水井，水井流量为-43200（4） 第三层水井位置如图，流量为-51.5.8 检查、保存和运行模块我们已完成地下水数值模拟的模型构建和数据输入，在计算运行以前需要检查模型，因为大量输入难免会发生错误，这些错误会导致计算错误和程序运行崩