地下水模拟计算机软件系统优化

(1)FEFLOW。FEFLOW 是一种对地下水水量及水质进行模拟的软件系统。利用它可以计算出既有水、污染物浓度和温度等标量数据,模拟降水、地表水、地下水的平衡关系,计算出流速、流线及流径线等向量数据。

FEFLOW 是迄今为止功能最为齐全的地下水量及水质计算机模拟软件系统。该软件具有图形人机对话功能的地理信息系统数据接口,自动产生空间多种有限单元网格、空间参数区域化以及快速精确的数值算法和先进的图形视觉化技术等特点。

FEFLOW 系统模型的特点:①具有齐全的地下水模拟功能;②采用加辽金法为基础有限单元法,并配备若干先进的数值求解法来控制和优化求解过程;③系统提供了丰富图形显示分析工具。

FEFLOW 的应用领域:①模拟地下水区域流场及地下水资源规划和管理方案;②模拟矿区露天开采或地下开采对区域地下水的影响及其最优对策方案;③模拟由于近海岸地下水开采或者矿区抽排地下水引起的海水或深部盐水入侵问题;④模拟非饱和带以及饱和带地下水流及其温度分布问题;⑤模拟污染物在地下水中迁移过程及其时间空间分布规律,分析和评价污染物及城市废物堆放对地下水资源和生态环境的影响,研究最优治理方案和对策。

(2)MODFLOW。MODFLOW 是英文名称Modular Three-dimensional Finite-difference Ground-water Flow Model(三维有限差分地下水流模型)的简称,由美国地质调查局(U.S.Geological Survey)于20世纪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。(www.xing528.com)

在MODFLOW 问世之前,美国地质调查局已经先后开发了一系列用于模拟地下水二维和三维流动的计算机程序并已在美国地质调查局内广泛使用。MODFLOW 就是在这些早期工作的基础上发展起来的。其目的就是发展一套容易修改、实用的计算机软件供水文地质工作者使用。

MODFLOW 的一个最显著的特点是采用了模块化的结构。它一方面将许多具有类似功能的子程序组合成为子程序包,另一方面是用户可以按实际工作需要选用其中某些子程序包对地下水运动进行数值模拟。此外,这种模块化结构使程序易于理解、修改,甚至添加新的子程序包。自从MODFLOW 问世以来,已经有许多新的子程序包被开发出来,用来解决MODFLOW 本身不能解决的问题。例如,模拟河流与含水层之间水力联系的河流子程序包、模拟由于抽水引起地面沉降的子程序包、模拟水平流动障碍的子程序包等。这些新子程序包的加入,大大提高了MODFLOW 的应用范围。虽然MODFLOW 本身仅限于模拟地下水在孔隙介质中的流动,但大量实际工作表明,只要恰当使用,MODFLOW 也可以用来解决许多地下水在裂隙介质中的流动问题。不仅如此,经过合理的线性化,MODFLOW 还可以用来解决空气在土壤中的流动问题,将MODFLOW 与其他用于溶质运移模拟的程序结合起来,还可以用来模拟诸如海水入侵等地下水密度为变量的问题。

1998年7月,MODFLOW 首次在中国获得培训和应用,极大地提高了我国地下水流动的分析计算能力。