地下水流数值模拟软件介绍课件

GMS地下水流数值模拟软件中国地质大学环境学院2010.10GMS地下水流数值模拟软件中国地质大学环境学院1提纲什么是数值模拟什么是GMS软件实例操作如何学习GMS软件如何安装GMS软件提纲什么是数值模拟2什么是数值模拟数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。

引自百度（/view/1196149.htm）什么是数值模拟数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计3地下水数值模拟的目的和意义地下水数值模拟的基本目的是预测地下水未来动态，为水质和水量的评价提供理论依据。任务：模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。地下水数值模拟的目的和意义地下水数值模拟的基本目的是预4地下水流数值模拟资料需求水文地质参数：渗透系数，释水系数源汇项研究区域范围边界条件初始条件地下水流数值模拟资料需求水文地质参数：渗透系数，释水系数5模拟步骤建立概念模型选择数学模型将数学模型进行数值化模型校正校正灵敏度分析模型验证预测预测灵敏度分析给出模拟设计与结果后续检查模型的再设计模拟步骤建立概念模型6什么是GMS软件GMS是GroundwaterModelingSystem的简写，是美国BrighamYoungUniversity的环境模型研究室和美国军队排水工程试验工作站开发的用于地下水模拟的软件包。什么是GMS软件GMS是GroundwaterModeli7GMS软件的功能GMS运行方式以地下水流模拟为基础,在地下水流模拟的基础上,建立一系列的水质模拟。水量模拟软件：MODFLOW/FEMWATERMODFLOW:有限差分法FEMWATER:有限元法水质模拟软件：MT3D/RT3DMT3D：amodular3-DtransportmodelRT3D：multi-speciesreactivetransportmodel

GMS软件的功能GMS运行方式以地下水流模拟为基础8MODFLOW的由来

MODFLOW是英文名称ModularThree-DimensionalFinite-differenceGround-waterflowmodel(三维有限差分地下水流模型)的简称。由美国地质调查局于80年代开发出的一套专门用于孔隙介质中地下水流动数值模拟的软件。自问世以来,MODFLOW已经在全世界范围内,在科研、生产、环境保护、城乡发展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用,已经成为最为普及的地下水运动数值模拟的计算机程序。MODFLOW的由来MODFLOW是英文名称M9MODFLOW软件的程序包水井补给河流沟渠蒸发蒸腾通用水头边界模拟河流与含水层之间水力联系模拟由于抽水引起地面沉降模拟水平流动障碍MODFLOW软件的程序包水井模拟河流与含水层之间水力联系10MODFLOW地下水建模的方法GridApproachConceptualModelApproachSolidApproachMODFLOW地下水建模的方法GridApproach11实例操作:MODFLOW研究区域概况实例操作:MODFLOW研究区域概况12地下水流数值模拟软件介绍课件13MODFLOW:ConceptualModel

ImportingtheBackgroundImageDefiningtheBoundaryBuildingtheLocalSource/SinkCoverageDelineatingtheRechargeZonesLocatingtheGridFrameCreatingtheGridInitializingtheMODFLOWDataConvertingtheConceptualModelRunningMODFLOWMODFLOW:ConceptualModelImpo14如何安装GMS软件安装文件破解文件双击将破解文件拷贝到安装目录下，将原有的文件覆盖如何安装GMS软件安装文件破解文件双击将破解文件拷贝到安装目15安装目录操作说明安装目录操作说明16安装成功安装成功17如何学习GMS软件水流Chapter2：GridApproachChapter4：ConceptualModelApproach溶质运移Chapter6：GridApproachChapter7：ConceptualModelApproach如何学习GMS软件水流18概念模型

根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况等模拟的区域:含水层层数:分层数据维数:一维、二维、三维水流状态：稳定流/非稳定流、饱和流/非饱和流介质状况:均质和非均质/各向同性和各向异性孔隙/裂隙/双重介质流体的密度差边界条件和初始条件

必要时需进行一系列的室内试验与野外试验,以获取有关参数,如渗透系数、弥散系数、分配系数、反应速率常数等。

概念模型根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质19选择数学模型

根据概念模型进行选择一维、二维、三维数学模型水流模型溶质运移模型反应模型水动力-水质耦合模型(热)水动力-反应耦合模型水动力-弥散-反应耦合模型选择数学模型根据概念模型进行选择20将数学模型进行数值化

绝大部分数学模型是无法用解析法求解的，数值化就是将数学模型转化为可解的数值模型。有限差分法:GMS-MOFLOW有限单元法:FEFLOW将数学模型进行数值化绝大部分数学模型是无法用解21模型校正

将模拟结果与实测结果比较,进行参数调整,使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合。调参过程是一个复杂而辛苦的工作,所调整的参数必须符合模拟区的具体情况。最近国外已花费巨力开发研究了自动调参程序(如PEST),大大提高了模拟者的工作效率。模型校正将模拟结果与实测结果比较,进行参数调整,22校正灵敏度分析

校正后的模型受参数值的时空分布、边界条件、水流状态等不确定度的影响。灵敏度分析就是为了确定不确定度对校正模型的影响程度。校正灵敏度分析校正后的模型受参数值的时空分布、边界23模型验证

模型验证是在模型校正的基础上,进一步调整参数,使模拟结果与第二次实测结果吻合,以进一步提高模型的置信度。模型验证模型验证是在模型校正的基础上,进一步调24预测

用校正的参数值进行预测,预测时需估算未来的水流状态。预测用校正的参数值进行预测,预测时需估算未来的水25预测灵敏度分析

预测结果受参数和未来水流状态的不确定度的影响。灵敏度分析就是定量给出这些不确定度对预测的影响。预测灵敏度分析预测结果受参数和未来水流状态的不确定26后续检查

后续检查在模拟研究结束数年后进行。收集新的野外数据以确定预测结果是否正确。如果模拟结果精确,则该模型对该模拟区来说是有效的。由于场址的唯一性,故模型只对该模拟区有效。后续检查应在预测结束足够长的时间后进行,以便有足够的时间发生明显的变化。

后续检查后续检查在模拟研究结束数年后进行。收集新的27模型的再设计

一般来说,后续检查会发现系统性能的变化,从而导致概念模型和模型参数的修改。一般来说,所有模拟研究都应该进行到第五步,即校正灵敏度分析。

模型的再设计一般来说,后续检查会发现系统性能的28GridApproach网格法是一种最简单、最基本的建模方法,对于水文地质条件比较简单、研究区面积比较小的模型,网格法也是一种有效的方法。GridApproach网格法是一种最简单、最基本29ConceptualModelApproach概念模型建模的思想就是把三维网格的属性用图层相应实体的属性表示,模型赋值和调参直接操作图层上的实体。ConceptualModelApproach概30概念模型建模需要三个基本的coverage图层LocalSource/SinkCoverage:定义地下水系统的边界范围、井、河流、沟渠等参数LayerPropertiesCoverage:定义各含水层分区的渗透系数、给水度等AreaPropertiesCoverage:定义降水、蒸发蒸腾等参数。概念模型建模需要三个基本的coverage图层31SolidApproachGMS提供了一个Solids模块用于组建地层的三维结构,一旦建立了地层的Solids模型,就定义了地层的空间结构,然后转化为概念模型，最后转化为网格模型计算。SolidApproachGMS提供了一个Soli32GMS地下水流数值模拟软件中国地质大学环境学院2010.10GMS地下水流数值模拟软件中国地质大学环境学院33提纲什么是数值模拟什么是GMS软件实例操作如何学习GMS软件如何安装GMS软件提纲什么是数值模拟34什么是数值模拟数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。

引自百度（/view/1196149.htm）什么是数值模拟数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计35地下水数值模拟的目的和意义地下水数值模拟的基本目的是预测地下水未来动态，为水质和水量的评价提供理论依据。任务：模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。地下水数值模拟的目的和意义地下水数值模拟的基本目的是预36地下水流数值模拟资料需求水文地质参数：渗透系数，释水系数源汇项研究区域范围边界条件初始条件地下水流数值模拟资料需求水文地质参数：渗透系数，释水系数37模拟步骤建立概念模型选择数学模型将数学模型进行数值化模型校正校正灵敏度分析模型验证预测预测灵敏度分析给出模拟设计与结果后续检查模型的再设计模拟步骤建立概念模型38什么是GMS软件GMS是GroundwaterModelingSystem的简写，是美国BrighamYoungUniversity的环境模型研究室和美国军队排水工程试验工作站开发的用于地下水模拟的软件包。什么是GMS软件GMS是GroundwaterModeli39GMS软件的功能GMS运行方式以地下水流模拟为基础,在地下水流模拟的基础上,建立一系列的水质模拟。水量模拟软件：MODFLOW/FEMWATERMODFLOW:有限差分法FEMWATER:有限元法水质模拟软件：MT3D/RT3DMT3D：amodular3-DtransportmodelRT3D：multi-speciesreactivetransportmodel

GMS软件的功能GMS运行方式以地下水流模拟为基础40MODFLOW的由来

MODFLOW是英文名称ModularThree-DimensionalFinite-differenceGround-waterflowmodel(三维有限差分地下水流模型)的简称。由美国地质调查局于80年代开发出的一套专门用于孔隙介质中地下水流动数值模拟的软件。自问世以来,MODFLOW已经在全世界范围内,在科研、生产、环境保护、城乡发展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用,已经成为最为普及的地下水运动数值模拟的计算机程序。MODFLOW的由来MODFLOW是英文名称M41MODFLOW软件的程序包水井补给河流沟渠蒸发蒸腾通用水头边界模拟河流与含水层之间水力联系模拟由于抽水引起地面沉降模拟水平流动障碍MODFLOW软件的程序包水井模拟河流与含水层之间水力联系42MODFLOW地下水建模的方法GridApproachConceptualModelApproachSolidApproachMODFLOW地下水建模的方法GridApproach43实例操作:MODFLOW研究区域概况实例操作:MODFLOW研究区域概况44地下水流数值模拟软件介绍课件45MODFLOW:ConceptualModel

ImportingtheBackgroundImageDefiningtheBoundaryBuildingtheLocalSource/SinkCoverageDelineatingtheRechargeZonesLocatingtheGridFrameCreatingtheGridInitializingtheMODFLOWDataConvertingtheConceptualModelRunningMODFLOWMODFLOW:ConceptualModelImpo46如何安装GMS软件安装文件破解文件双击将破解文件拷贝到安装目录下，将原有的文件覆盖如何安装GMS软件安装文件破解文件双击将破解文件拷贝到安装目47安装目录操作说明安装目录操作说明48安装成功安装成功49如何学习GMS软件水流Chapter2：GridApproachChapter4：ConceptualModelApproach溶质运移Chapter6：GridApproachChapter7：ConceptualModelApproach如何学习GMS软件水流50概念模型

根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况等模拟的区域:含水层层数:分层数据维数:一维、二维、三维水流状态：稳定流/非稳定流、饱和流/非饱和流介质状况:均质和非均质/各向同性和各向异性孔隙/裂隙/双重介质流体的密度差边界条件和初始条件

必要时需进行一系列的室内试验与野外试验,以获取有关参数,如渗透系数、弥散系数、分配系数、反应速率常数等。

概念模型根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质51选择数学模型

根据概念模型进行选择一维、二维、三维数学模型水流模型溶质运移模型反应模型水动力-水质耦合模型(热)水动力-反应耦合模型水动力-弥散-反应耦合模型选择数学模型根据概念模型进行选择52将数学模型进行数值化

绝大部分数学模型是无法用解析法求解的，数值化就是将数学模型转化为可解的数值模型。有限差分法:GMS-MOFLOW有限单元法:FEFLOW将数学模型进行数值化绝大部分数学模型是无法用解53模型校正

将模拟结果与实测结果比较,进行参数调整,使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合。调参过程是一个复杂而辛苦的工作,所调整的参数必须符合模拟区的具体情况。最近国外已花费巨力开发研究了自动调参程序(如PEST),大大提高了模拟者的工作效率。模型校正将模拟结果与实测结果比较,进行参数调整,54校正灵敏度分析

校正后的模型受参数值的时空分布、边界条件、水流状态等不确定度的影响。灵敏度分析就是为了确定不确定度对校正模型的影响程度。校正灵敏度分析校正后的模型受参数值的时空分布、边界55模型验证

模型验证是在模型校正的基础上,进一步调整参数,使模拟结果与第二次实测结果吻合,以进一步提高模型的置信度。模型验证模型验证是在模型校正的基础上,进一步调56预测

用校正的参数值进行预测,预测时需估算未来的水流状态。预测用校正的参数值进行预测,预测时需估算未来的水57预测灵敏度分析

预测结果受参数和未来水流状态的不确定度的影响。灵敏度分析就是定量给出这些不确定度对预测的影响。预测灵敏度分析预测结果受参数和未来水流状态的不确定58后续检查

后续检查在模拟研究结束数年后进行。收集新的野外数据以确定预测结果是否正确。如果模