地下水数值模拟：MODFLOW模型快速建立

(1)输入并校正模型底图。打开GMS导入模拟区图件并配准后(或直接导入shapefile文件),命名并保存文件。选择Edit|Units命令,定义研究区模型的计算单位,定义length为m,time为d,mass为kg,保存并退出。

(2)设置模型边界。右击左边栏空白处New|Conceptual Model Properties,输入名称为model,选择模型Type为MODFLOW,如图7-4所示。右击Map Data下的model概念模型,在弹出的菜单中选择New Coverage命令,并将Coverage name改为Boundary。选择曲线绘制工具,通过点击研究区模型的边界开始绘制曲线,点击起始点结束曲线绘制过程,如图7-5所示。

(3)创建源汇项。右击Boundar y层,在弹出的菜单中选择Duplicate复制命令,并命名为各源汇项名称。右击源汇项层,在弹出的菜单中选择Coverage Setup,对建立的源汇项层(边界条件、水文地质参数、观测井、抽水井)逐一进行参数设置,如图7-6所示。分别右击源汇项层,在弹出的菜单栏中选择Attribute Table并输入参数,如图7-7所示。选中概念模型东西边界,将其设定为河流边界。选中概念模型北部边界,将其设定为定水头边界。选择Feature Objects|Build Pol ygons命令,创建多边形。

(4)剖分网格。选择Feature Objects|New Grid Frame命令,生成模型剖分框架。右击Map Data下的Grid Frame,在弹出的菜单中选择Fit to Active Coverage命令,使剖分框架覆盖源汇项层。选择Feature Objects|Map→3D Grid command命令,在弹出的窗口中设置本次数值模拟合适的剖分精度,如图7-8所示。右击3D Grid Data下的Grid,选择菜单栏里New MODFLOW命令,对模型MODFLOW数据进行初始化,如图7-9所示。点击任意源汇项层,选择Feat ure Objects|Activate Cells in Coverage(s)命令,将模拟区外的单元定义为非活动单元格,即该部分单元格将不参加数值模拟计算,如图7-10所示。

图7-5　绘制研究区边界

图7-6　源汇项设置界面

图7-7　水文地质参数分区设置

图7-8　剖分网格

图7-9　MODFLOW初始化

图7-10　网格剖分示意图

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图7-11　插入散点文件步骤1

(5)输入网格高程。选择File|Open命令,打开研究区顶底板高程数据,如图7-11所示。在高程数据导入窗口勾选Heading r ow,选择下一步,将研究区顶底板高程数据导入模型,并生成2D scatter points,如图7-12所示。右击2D scatter points下的顶底板高程数据,选择Inter polate to|MODFLOW Layers,在弹出的Inter polate to MODFLOW Layers对话框中,同时选中Scatter point data sets栏中的高程数据与MODFLOW data栏中的对应数据,点击Map按钮进行数据配对,如图7-13所示。此时模型高程插值完成,点击进入3D视图,并选择Display|Display Options命令,把Z magnification factor调整到10,如图7-14所示。

图7-12　插入散点文件步骤2

图7-13　高程插值

(6)建立数值模型。右击Map Data下的model,在弹出的菜单栏中选择Map to|MODFLOW/MODPAT H命令,并在弹出的窗口中选中All applicable coverages选项,点击OK将建立的概念模型转换为数值模拟模型。选择MODFLOW|Global options,确认勾选Starting heads equal grid top elevations,并选择Transient Option非稳定流选项,如图7-15所示。点击Stress Periods按钮进行时间步长初始化设置,在Stress Periods窗口中按照模拟需要对模型应力期进行设置,如图7-16所示。

(7)检查和运行模型。执行MODFLOW|Check Simulation命令,点击Run Check按钮,确保模型无错误发生。对于发生交叉或尖灭的地方,可以通过Fix Layer Errors进行调整。保存模型,点击MODFLOW|Run MODFLOW命令进行模型运算。当运算完成后,点击Cl ose按钮关闭运算窗口返回GMS界面,模型将自动导入计算结果并在GMS界面上显示,如图7-17所示。

图7-14　高程插值结果3D视图

图7-15　MODFLOW全局参数设置

图7-16　时间步长设置

图7-17　模型运算结果