地下水与地表水耦合模拟模型研究与展望

地下水与地表水耦合模拟模型可以合理地反映水文循环过程,为水资源规划管理提供可靠依据.地下水与地表水耦合模拟模型按求解方法可分为水均衡法模型、解析法模型和数值法模型,按耦合方式可分为边界条件耦合模型、交换通量耦合模型、整体边界模合模型,目前各类模型存在问题主要有数值求解不稳定、失真、适应性差、参数率定困难等,"3S"及其他新技术的应用是今后的发展热点.     

玛纳斯河流域山前平原区地下水系统模型研究

新疆干旱少雨，冰川融水季节性较强，要满足工、农业的快速、持续发展，需合理有效地开采、利用地下水资源。玛纳斯河流域周边地区经济发展较快，以灌溉为主的农业生产及工业发展更离不开水资源的供给。本文分析了玛纳斯河流域平原区地下水资源赋存特点，依据开采区含水层水文地质特征，在对研究区边界及初始条件进行合理概化基础上建立了地下水系统模拟模型。考虑到地下水资源动态变化受人工开采型、水文-人工开采型、气候型等混合形式影响的特点，将水资源补给、排泄项划分到7个时段，研究区划分为620个单元和339个结点，采用有限元方法对模型进行数值离散，在边界条件及垂向水交换量进行动态模拟基础上对潜水和承压水非稳定流动态流场进行了拟合，拟合结果中误差小于0．5m的结点数超过总结点数的85％。得到了该区地下水系统水文地质参数，实现了地下水开采较大的冲洪积扇区较高精度的水资源动态模拟，同时为水资源变化预报预测提供了可靠参数及模型基础。     

含有协变量的非线性地下水优化管理模型研究

地下水管理模型在水资源开发利用与管理中起着重要的作用,但由于地下水循环过程和作用关系极其复杂,从而导致相关模型的实际应用效果欠佳。针对地下水位与泉流量、河沟排泄量和地下水蒸发量之间的变化关系,建立了数学表达式,并将其嵌入到地下水系统模拟模型中,继而建立了含有协变量的非线性地下水优化管理模型。通过在典型的假想地下水系统中的合理性检验,认为所提出的理论和方法是正确的。     

MODFLOW2000在沿海地区地下水模拟中的应用

在MODFLOW2000地下水模型的基础上，结合沿海地区地下水系统的特点，借鉴含水层-湖泊边界的计算方法，将海岸边界设置成具有周期性和高渗透性的定水头边界，建立了沿海地区地下水模型。此模型在威海市节水灌溉示范区的实际应用表明，模型是可靠的，能有效地模拟沿海地区地下水的变化情况。     

应用流域水文模型评估黔中高原分水岭地区地下水资源的探索

黔中高原分水岭地区是我国典型的亚热带岩溶区，岩溶十分发育，地下径流成分的赋存、辁移、补给和排泄等规律因岩层结构复杂而呈现独特性，对该地区的地下水资源评估通常多以水文地质法为主，水文学方法的应用尚属罕见，本文应用流域水文模型方法对该地区代表性流域的地下水资源规律和特性作了分析，评估。并与水文地质方法比较，成果基本一致。     

地下水数值模拟中4条人为边界模型处理

运用Visual Modflow模拟地下水的运动特性时,模型边界条件概化与处理的好坏直接关系到模型是否合理和结果的精确度,而在各类边界中很难找到合适的自然边界或者第一类边界,这时如何处理边界条件成为数值模拟的关键问题。本文针对该问题引入了人为边界的概念,并具体研究了4条人为边界的处理和实现方式:就目标系统而言,将上、下游水位等值线概化为二类流量边界,两侧垂直于水位等值线的直线段概化为零流量边界。通过上、下游边界的流量以井点的形式给出,上游补给边界布设注水井,下游排泄边界布设抽水井,井流量通过迭代的方法得到。     

新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统模型研究

根据阿图什哈拉峻地区地下水系统水文地质特征，采用系统分解合成方法，在单一的潜水、承压水地下水模型子系统基础上，建立了冲洪积扇地区地下水数学模型。用有限元方法对模型进行数值离散，利用Develop Studio软件编制计算程序，对边界条件及垂向水交换量进行动态模拟，对潜水和承压水稳定流静态流场、非稳定流动态流场进行了拟合，得到了该地区地下水系统水文地质参数，参数分布与水文地质勘察所得含水层结构特点及富水区分布基本相符。     

应用流域水文模型评估黔中高原分水岭地区地下水资源的探索──岩溶地区水资源研究之二

黔中高原分水岭地区是我国典型的亚热带岩溶区，岩溶十分发育，地下径流成分的赋存、输移、补给和排泄等规律因岩层结构复杂而呈现独特性。对该地区的地下水资源评估通常多以水文地质法为主，水文学方法的应用尚属罕见。本文应用流域水文模型方法对该地区代表性流域的地下水资源规律和特性作了分析、评估，并与水文地质方法比较，成果基本一致。     

地下水系统数值模拟的研究现状和发展趋势

综述近几年国内外地下水系统数值模拟领域在思维方法、数学工具和计算机软件技术等方面的研究现状,分析了国内外在确定地下水系统数值模拟模型的不确定因素、应用3S技术和数值模拟软件的情况,提出了存在的问题,强调多学科模型的耦合及对水文地质参数研究和基础资料获取的重要性,指出计算机技术的深入应用、三维数值模型的建立和多种模型的耦合是未来发展方向。     

银川平原地下水模拟中山前侧向补给量的确定

地下水数值模型中边界侧向补给量的精确性是决定模型可靠性的重要因素,进而也影响地下水数值模拟结果和预报结果的可靠性。为提高银川平原地下水数值模拟的精度,采用水文分析法提取贺兰山东麓子流域面积,由前人不完整统计的雨洪量与子流域面积资料,类比推算贺兰山东麓雨洪水入渗量,并与遥感计算结果进行对比验证,结果表明:基于流域水文分析的计算结果为4 828.3万m~3/a,基于遥感的计算结果为6 208.6万m~3/a,取二者平均值5 518.5万m~3/a作为地下水模型中山前侧向补给量。     

地下水运动数值模拟过程中边界条件问题探讨

本文对地下水运动数值模拟过程中边界条件的涵义 和处理方法进行了分析和讨论。阐述了边界条件所包含的双重意义。指出随着人类活动影响 强度的日益增大，边界条件的处理要面临一些新的更为复杂的问题。在模型预报之前必须首 先对边界条件做出预报。边界条件的预报既要考虑自然因素的作用，同时也要考虑人类活动 (人工开采和人工补给)的影响及由于邻区水流条件变化而产生的耦合效应。之后，给出了两 个应用实例。     

李官堡水源地地下水流场数值模拟及预测

随着工业规模的发展,各城市都面临着地下水资源如何科学利用的难题,北方缺水城市沈阳李官堡水源地就面临着新增工业造成的用水压力,如何对该水源地的水资源进行科学评价是合理取用水的前提。在对模拟区范围、边界条件和孔隙水介质进行概化和对水文地质参数及其他参数确定的基础上,将该区域地下水流系统概化为均质、各向同性、二维、潜水非稳定地下水流系统,运用GMS模型软件对研究区的地下水流场进行了数值模拟预测。通过模型识别和可靠性分析认为,所率定的模型参数符合实际且模型边界条件合理;预测认为该区域地下水资源量不能满足新增企业用水量9.8万m3/d的需求。该评价方法不仅具有应用和推广价值,而且具有为地下水资源科学规划提供科学依据的重要作用。     

李官堡水源地地下水流场数值模拟及预测

随着工业规模的发展,各城市都面临着地下水资源如何科学利用的难题,北方缺水城市沈阳李官堡水源地就面临着新增工业造成的用水压力,如何对该水源地的水资源进行科学评价是合理取用水的前提。在对模拟区范围、边界条件和孔隙水介质进行概化和对水文地质参数及其他参数确定的基础上,将该区域地下水流系统概化为均质、各向同性、二维、潜水非稳定地下水流系统,运用GMS模型软件对研究区的地下水流场进行了数值模拟预测。通过模型识别和可靠性分析认为,所率定的模型参数符合实际且模型边界条件合理;预测认为该区域地下水资源量不能满足新增企业用水量9.8万m3/d的需求。该评价方法不仅具有应用和推广价值,而且具有为地下水资源科学规划提供科学依据的重要作用。     

FEFLOW在模拟大区域地下水流中的特点

大区域(大尺度空间范围上的)地下水系统通常由不同的地貌单元组成,水文地质条件复杂,建立地下水流模型的目的和要求、水文地质结构、流场、参数分区、各种补排项概化和处理方面与小区域模型有较大的差异,因此建模的准则也不同.FEFLOW对含水层分层、单元剖分、离散点插值、数据转换、边界条件赋值、河流边界、含水层均衡项等处理的特点,提高了建立地下水流模型的效率,使它更加适宜于建立大区域地下水流模拟模型.     

地表地下水联合管理模型及优化方法研究综述

本文介绍了国内外关于地表地下水联合运用系统管理模型及优化方法的研究现状。对地表地下水联合运用问题进行了分类及数学描述，介绍了应用于联合运用问题的各种优化方法及其优缺点，对重点工作及代表性文献进行了评述，并对地表地下水联合运用中的一些问题提出了个人看法     

尾矿堆场对地下水及其水质影响的联合模拟研究

矿产资源开发利用后的废弃物堆场常处水文地质条件复杂、区域内外边界不规整的地带。为了客观评价堆场渗漏对地下水及其水质的影响,本文提出了适宜于复杂水文地质条件、复杂内外边界条件的地下水与地下水中污染物分布规律联合模拟分析的非构造网格FVM数值模型,通过在某化工行业尾矿堆场渗漏评价的具体应用,取得了很满意的结果。     

地表水与地下水耦合模型研究进展

描述地表水与地下水文过程耦合概念,论述国内外具有代表性的流域水文模型与地下水模型耦合的3种类型及耦合方法,提出地表水与地下水耦合模型的主要特征及适应性,并对今后的发展方向进行了展望。     

广义响应函数在地表地下水联合管理中的应用

根据系统响应函数理论，提出了应用于地表地下水联合管理问题的广义响应函数概念，将水文模型从整个管理模型中分出，求得系统对各种控制变量的广义响应函数矩阵，再与优化模型耦合，从而使复杂的联合管理问题得到简化。     

神经网络与地下水流动数值模型在干旱内陆区地下水位变化分析中的应用

建立了基于人工神经网络(ANN)和地下水流动数值模拟 (FEFLOW）的考虑动态边界的干旱内陆区地下水位动态模型(ANN_FEFLOW),并对模型进行了评价。模型中将地下水位动态边界运用ANN表征为自然条件、人类活动等多个因子非线性影响作用的结果。运用 ANN_FEFLOW模型对我国典型干旱内陆区石羊河流域民勤绿洲地下水位模拟结果表明,模型具有较高的精度,ANN_FEFLOW模型在临近动态边界区域地下水位模拟精度明显高于FEFLOW模型。相对静态边界条件区域地下水模型,ANN_FEFLOW模型能较为真实的反应边界地下水动态对区域地下水的影响。     

地下水数值模拟的建模方法及应用

地下水数值模拟作为预测、评价地下水资源的工具在解决具体的水文地质问题过程中起着日益重要的作用。本文通过地下水模拟软件中具有代表性的GMS,阐述了它的一些基本特点,以及它在地下水模拟过程中的建模方法,并给出了一个计算实例。