基于GIS的地下水流数值模拟参数自动提取

本文根据地下水流数值模拟有关参数的空间分布特点,将其划分为点状、线状与面状空间分布参数三种类型.利用GIS的空间分析功能,研究基于GIS的点状、线状与面状空间分布参数自动提取的技术路线.通过点、线、面三者之间空间位置关系的拓扑分析,确定地下水开采井、水位动态监测井、线状与面状水系、模拟区域边界、面状参数分布区与模型空间离散网格之间的空间位置关系.经过矢量数据与栅格数据互相转换,实现地下水流数值模拟有关参数的自动提取.根据地下水流有限差分数值模拟有关参数数据文件的结构,将基于GIS提取的栅格结构数据文件自动转换成模型所需结构的数据文件,达到模型参数数据文件的自动组织与提高地下水流数值模拟效率的目的.     

地下水数值模拟与可视化建模系统框架研究

针对现有孔隙地下水有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面存在的不足,以有限元数值计算方法和3D GIS平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,提出了孔隙地下水有限元分析过程的概念模型的构建、含水层介质的空间离散、水文地质参数提取与赋值等关键步骤,给出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。该技术框架旨在简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。结果表明:基于3D GIS构建的三维水文地质模型,可充分反映地下水系统在3D空间上的分布特征,形成合理的水文地质概念模型,所提出的自适应格网动态生成机制,能够有效改进有限元数值模拟精度和效率。     

地下水流模型的建立——以华北平原为例

地下水流模型是辅助地下水资源量评价的一种工具,采用的建模方法主要是有限元法、有限差分法和边界元法。基于有限元法的地下水流模型包括地下水概念模型、数学模型、数值模拟模型3部分。概念模型建立包括含水层结构概化、研究区边界概化及水力特性确定3个步骤;数学模型和数值模拟模型建立包括数学方程式描述、区域剖分、定解条件处理、源汇项、水文地质参数确定、模型识别与检验及水量均衡分析7个步骤。以华北平原地下水流模型为例,阐述建模过程。     

奎河周边浅层地下水流及溶质运移数值模拟

根据典型地区地下水动态和溶质运移情况,结合水文地质条件和其他资料,建立了相应的水文地质概念模型。利用有限元数值模拟软件FEFLOW实现了对研究区地下水流系统和溶质运移的模拟。在水位过程线拟合、水位误差分析和溶质相关性分析的基础上,对地下水流系统和溶质运移模型进行了识别、校验,并利用所建立的数值模型预测了研究区地下水溶质运移演化情况。     

大区域含水层中局部复杂水流过程的多尺度模拟

精细刻画带有小尺度特征的局部复杂水流运动过程,是大区域地下水流运动数值模拟的重要议题。本文建立了一种能进行多时空尺度数值离散的三维地下水流运动耦合模型,用以获取全区域大尺度解及多子域小尺度高精度解。模型采用基于达西定律的三维水头插值算法,以实现多空间尺度模型耦合;同时,针对局部复杂水流条件,进行小尺度模型边界水头二阶时间曲线拟合及自适应时间步长插值,以实现多时间尺度模型耦合;此外,在局部问题的求解上支持任意边界形状及空间范围内的多个自由加密子网格离散,从而充分节省计算成本并保证计算精度。本文以通用地下水模型求解软件MODFLOW在高密度时空网格上的解作为参照解,对比分析了模型在多时空尺度、非匹配自由网格问题中的求解精度。相比传统局部加密或全局加密模型方法,本文模型能大幅度减小矩阵规模和求解工作量;相比传统局部加密多网格耦合模型,本文模型能更精确地刻画局部尺度的复杂水流运动过程。本文模型耦合方案可作为大区域含水层中精细刻画小尺度复杂水流过程的高效数值工具。     

一种新的高精度的溃坝水流数值模型

溃坝问题，严格来讲，是一种不连续洪水波问题．传统的水流数值模型都是建立在数值求解圣维南方程组基础上的，而该方程组的基本假定就是水流必须具有连续性，所以，以圣维南方程为基本控制方程的水流数值模型应用于溃坝问题的计算是非常牵强的．提出一种新的以描述分子运动的BGK波尔兹曼方程为基础的水流数值模拟方法，这种方法没有水流连续性假定，计算表明，这种数值模型能够精确、稳定地模拟溃坝波问题。     

三维水流数值模型在地下水允许开采量评价中的应用

为查明赵口引黄灌区中牟境内深层地下水允许可开采量,采用地下水流数值模拟软件GMS建立三维水流数值模型,对地下水资源进行评价计算。将开采井的开采层位根据其具体坐标和开采量加载在模型相应的网格上,在规划开采条件下按运行20年预测模型,得出该水源地2030年末深层地下水预测流场,分析深层采井附近的降落漏斗。     

湖泊三维流场数值模拟及其在东湖的应用

该文精细化模拟了湖泊流场的时空变化,建立了?坐标系下的湖泊三维水动力数值模型。该模型采用非结构三角形网格和垂向?坐标来剖分计算区域,空间上采用有限体积法离散三维水动力方程组,时间上采用模式分裂技术,外模求解中,采用修正的四阶龙格库塔格式求解二维垂向积分方程时变项,运用Osher格式计算跨边界法向通量,获得水深分布和垂向平均流速。求解三维内模动量方程时,模型采用显示与隐式相结合的方法求解三维水流运动方程组,获得三维流场细节。在数值模拟中全面引入三维GIS技术来辅助完成前处理、后处理与可视化任务,以提高建模效率和减低建模成本。并以武汉东湖为研究示范,对不同气候条件下湖泊的三维流场结构和变化规律进行了深入分析,验证了三维水动力数值求解方法的有效性。     

面向对象的黄河水沙数据模型设计与应用

从数据模型的角度研究了二维水沙数值模拟计算的数据管理,分析了参与二维水沙数值模型计算的数据种类,采用面向对象的数据建模方法定义了各种数据的属性、方法及其相互关系,设计了适应黄河下游河流数值模拟特征的水流泥沙数据模型,并利用Visio工具和ArcObjeets组件将数据模型应用于二维水沙数学模型的数据管理与可视化.数据模型的建立理清了二维水沙模型数据间的关系,实现了水流泥沙数据共享管理,为Access、SQL Server等数据库提供了统一的数据访问接口,有效地减少了数据储存冗余,有助于提高科学计算的可视化程度.     

哈尔滨市松北区地下水流系统数值模拟

在含水系统三维立体模型的基础上，进行合理的概化，建立起水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型，所建立的数学模型能较真实地刻画研究区的地下水系统特征，仿真性强。     

三维水流数值模拟研究进展

扼要地介绍了三维水流数值模拟研究的进展，归纳了常见的数值离散方法，给出了数值计算中常见问题的处理方法，指出了数值模拟成果可视化的必要。     

三门峡库区上游黄河水与地下水转化量计算

通过数值模拟法定量研究了三门峡库区上游地下水和黄河水的转化关系。在分析水文地质条件的基础上建立了地下水流数值模拟模型，预测了沿黄河扩大开采条件下渗流场和水位的动态变化，并采用达西断面法和Modflow软件中的River模块计算了现状条件和扩大开采条件下黄河与傍河地下水的转化量。计算结果表明，扩大开采10年后，黄河补给增量占增加开采量的84．8％，黄河排泄减量占增加开采量的8．7％。     

过堰水流数值模拟研究

文章运用FLUENT软件,以某城市景观河道的水流为研究对象,对小型实用堰的过堰水流进行了数值模拟研究。对过堰水流进行了数值模拟,采用FLUENT计算软件中的RNG k-ε模型(即重整化群k-ε模型)建立了三维水-气两相流模型,由于过堰水流水气交界面的波动较大,故选择VOF方法对水流的水气交界面进行跟踪模拟。控制方程的离散方法则采用有限体积法,并采用迎风差分格式进行空间离散。     

基于FEFLOW傍河水源地地下水数值模拟

文章根据研究区的水文地质特征,建立了水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,对该模型进行了识别和验证.对新的开采方案下的地下水状况进行模拟.     

地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ：模型

本文通过采用联立求解地表河流一维明渠非恒定渐变流与地下水拟三维非稳定流运动方程的技术路线，提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网流动分别由质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成；地下水流采用多层“拟三维”非稳定流模型，通过彼此间的水力联系，建立了地表河网-地下水流耦合模拟评价模型，该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。     

基于Visual MODFLOW的汉中盆地三维可视化模型构建方法

根据区域水文地质特征将地下水类型划分为潜水和承压水,概化含水层结构为包气带层、潜水含水层、弱透水层和承压含水层。综合利用钻孔、遥感影像、地质地貌、数字高程数据等资料,利用Visual MODFLOW软件中空间三维、非均质、各向异性的非稳定地下水流系统模型实现三维可视化。结果表明,该模型构建方法能够较为准确地刻画地层结构和水文地质特征,实现三维地质体的精准模拟,为进一步开展地下水数值模拟和溶质运移工作提供支撑。     

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.     

基于RS和GIS的淮河流域洪水预报与调度系统

水文学模型与水力学模型耦合进行流域洪水模拟可以更加精细地反映流域洪水的产生和运动过程。用现代计算机信息管理、遥感技术(RS)、信息可视化和地理信息系统(GIS)等技术,实现水文学和水力学模型的耦合。采用了数据—模型—应用三层结构的总体集成结构,通过模型应用过程的模块化处理和数据有效交换,建立了基于RS和GIS的集数据处理、模拟、参数率定和预报调度功能于一体的综合计算平台。     

鄄城县工业园区污染物下渗及迁移预测研究

本文通过收集和整理鄄城县工业园区相关的水文地质资料,对园区的水文地质条件进行了分析研究,建立了园区水文地质概念模型和地下水流数值模型,运用Visual MODFLOW对模型进行求解,并根据实测资料对模型进行了检验和校正,拟合程度达到了模拟要求。在此基础上建立了地下水流溶质运移模型,通过Visual MODFLOW中的MT3DMS模块计算污染物质的运移情况,得出污染物在地下水系统中的变化规律,可预测鄄城县工业园区污染物质在不同时刻、不同情况下所导致的地下水污染程度。     

河道水流数值模型的数学特性分析

河道水流数值模型是一种非线性模型，良好的数学特性是河道水流数值模拟的成功保证，模型的数值特性取决于所采用的数值分析方法．针对河流平面二维水流运动，运用有限差分法．可建立一种方便、实用的数值模型，本文通过对这一数值模型的数学特性进行分析后发现，这一模型具有良好的稳定性和收敛性．