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专题四 FEFLOW 应用实例 第五章 FEFLOW 在宿迁市的应用5.1 水文地质条件概化本研究区周长为758km,面积为7489km 2。
模拟区边界除西北部骆马湖和东南部洪泽湖概化为一类水头边界(1st head)外，其余均概化为三类水头边界(3rd head)。
补给主要为大气降雨入渗。
排泄为人工开采地下水和垂向蒸发。
从地下水动态资料来看，模拟区的孔隙水水位呈非稳定状态。
模拟区内部结构视为非均质各向同性，根据不同区域的水文地质条件对不同参数进行相应的参数分区，同一参数分区内可视为均质。
水流服从达西定律，可视为平面二维流。
5.2 数学模型的建立根据上述水文地质概念模型，可建立起相应的数学模型：[]tHQ t y x h t y x H m k y H T y x H T x V ∂∂=---⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂*),,(),,(''μ，()D y x ∈, ()()t y x H t y x H ,,,,11=Γ， ()1,Γ∈y x , t>0 ()()y x H t y x H t ,,,00==， ()D y x ∈,式中：H ：承压含水层水位(m)； h ：潜水含水层水位(m)；*μ：弹性储水（释水）系数；''m k ：越流系数； T ：导水系数(m 2/d)； Q V ：承压水开采强度(m/d)； H 0：初始水位(m)；H 1：计算区一类边界水位(m)； Γ1：一类水头边界。
D：计算区范围。
5.3 含水层系统的识别地下水流系统的模拟，要解决两大问题，即参数识别问题和预报问题。
解决这两个问题的前提是要建立一个尽可能反映实际含水层地质体与边界条件的数学模型。
本次评价中，因无最新资料可用来进行模型识别，所以直接参考1999年《江苏省宿迁市地下水资源评价报告》，仅利用模型进行预报。
5.3.1 空间离散根据研究区含水层系统的垂向分布特征，将研究区含水层系统分为三层（layer）四片（slice），上层为潜水和微承压含水层，下层为Ⅱ、Ⅲ承压水含水层，中间为弱透水层。
FEFLOW（Finite Element subsurface FLOW system）是有限元地下水数值模型的杰出代表，由德国W ASY公司于1979年开发的，最初用FORTRAN IV编写的，此后不断得到改进，90年代初期，FEFLOW4.0版本已扩展为3D并应用于水流，溶质运移模拟；1996－1998年间FEFLOW的数值性能和数据界面得到扩展，模型后处理器功能增强；发展到21世纪以来它的版本已经升级到5.2，具备良好的GIS数据接口，优化的剖分网格技术，良好的可视化效果等很多优点。
FEFLOW是讫今为止功能最为齐全的地下水水量及水质计算机模拟软件系统。
该软件系具有图形人机对话；地理信息系统数据接口；自动产生空间多种有限单元网；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。
在FEFLOW系统中，用户可以很方便迅速地产生空间有限单元网格，设置模型参数和定义边界条件，运行数值模拟以及实时图形显示结果与成图。
FEFLOW的应用领域包括：模拟地下水区域流场及地下水资源规划和管理方案; 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; 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; 模拟非饱和带以及饱和带地下水流及其温度分布问题; 模拟污染物在地下水中迁移过程及其时间空间分布规律（分析和评价工业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）; 结合降水－径流模型联合动态模拟“降雨－地表水－地下水”水资源系统（分析水资源系统各组成部分之间的相互依赖关系，研究水资源合理利用以及生态环境保护的影响方案等）;1、系统输入特点(建立模型) 通过标准数据输入接口用户既能直接利用已有的GIS空间多边型数据生成有限单元网格。
也可以用鼠标设计和调整网格几何形状，增加和放疏网格密度。
在建立水流场和迁移模型时，用户不仅能够视具体情况定义第一，第二和第三类边界，而且可以对边界条件增加特定的限制条件，以避免非现实的数值解。
基于FEFLOW的地下水源地数值模拟研究摘要对朝阳市建平地区地下水水源区水文地质条件进行分析、概化，建立研究区的数学模型，并对数学模型参数进行识别与验证，计算各种水均衡项，以为水资源论证提供水资源量数据支撑。
关键词地下水水源区；数值模拟；FEFLOW1模型介绍FEFLOW（Finite Element subsurface FLOW system）是有限元地下水数值模型的杰出代表，由德国WASY公司于1979年开发，经过不断改进，目前FEFLOW4.0版本已扩展为3D并应用于水流、溶质运移模拟的研究；1996—1998年间FEFLOW的数值性能和数据界面得到扩展，模型后处理器功能增强；进入21世纪以来，其版本已经升级到5.2，具备良好的GIS数据接口、优化的剖分网格技术及良好的可视化等优点。
2研究区范围研究区范围为（即模拟计算区）建平县二道河的杨杖子至北台子一带，面积为2.67 km2。
该范围根据建平县自来水公司第三地下水源地开采井的分布位置和区域水文地质条件划定。
3水文地质3.1第四系地层中更新统坡积—洪积层：该层分布面积小，在山前裙裾出露。
岩性为亚黏土、黏土，颜色为棕黄色或棕红色，结构密实，黏塑性好，干时较硬，湿时较黏。
局部含钙结核，结核形状不规则。
其底部一般具有砂砾石透镜体或薄层，砾石是次棱角状，成分以安山岩、片麻岩为主，粒径范围在3～15 mm。
3.1.1上更新统（Q3）。
①坡积—洪积层：分布于山前裙裾，岩性以含砾亚粘土，浅黄至黄褐色，结构密实，具黏塑性，垂直节理。
厚度1.0～12.0 m。
局部地区的岩性成分为含砾亚砂土，下部为砂砾石含粘性土，杂色。
②冲积—洪积层：分布于河流一级阶地上，岩性以亚砂土和砂砾卵石层为主。
亚砂土为淡黄至黄褐色，厚度8.0～18.0 m，有上游厚度较大、下游厚度逐渐变小的规律。
砂砾卵石为黄褐色或杂色，结构松散，砂以粗砂为主，砾卵石岩性以安山岩、片麻岩为主，一般粒径10.0～30.0 mm，最大达100 mm[1-2]。
基于有限元原理的富湾银矿地下水数值模拟研究在系统分析富湾银矿地质及水文地质条件的基础上，建立研究区地下水三维数值模型，利用基于有限元原理的FEFLOW软件对建立的模型进行求解，运用识别后的模型对矿山开采时未来10年地下水流场进行了预报。
标签：有限元矿山地下水流场1研究区概况富湾银矿区属剥蚀丘陵残丘台地地貌，地形总体为西南及中部高，丘陵台地从西南部沿北东方向从中部延伸至西江河边，是区内主要分水岭。
研究区多年的年平均降雨量1681mm，最大2435mm。
区内地表水系主要为西江，在矿区东部从北西向南东流过，水量充沛，流量大；其次为流经矿区中部非常年性的长坑溪流，其水位、流量受降雨及西江水位控制，最高水位3.72m。
2水文地质概况研究区地下水类型分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和基岩裂隙水四大类。
其中碳酸盐岩类又分为裸露和覆盖两个亚类；基岩裂隙水又分为层状裂隙孔隙水、构造裂隙水二个亚类，各类型富水性特征见表2-1。
3地下水数值模拟3.1水文地质概念模型3.1.1含水层概化结合区域水文地质条件，将区内地下水纵向概化为三层，第一层为第四系孔隙水含水层；第二层包括白垩系三水组裂隙水含水层（K2s）和白垩系百足山组隔水层（K1bz），为弱含水层；第三层包括Fx1断裂带裂隙空洞水含水层和下石炭统梓门桥组上段溶洞水含水层（C1z2）。
水平方向各层概化为非均质各向同性含水介质。
3.1.2边界条件处理3.1.2.1侧向边界（1）第四系含水层边界。
模拟区东侧、北侧及东南侧均为河流以，与第四系潜水之间有一定的水力联系，所以将东侧（西江）、北侧（双金河）及东南侧（西安河）概化为水头边界（第一类边界，图3-1），水位根据实测河流水位确定。
其他边界为分水岭，故概化为零流量边界（隔水边界）。
（2）其他含水层边界。
其他含水层边界为人为边界，概化为流量边界。
3.1.2.2垂向边界模拟区上边界为潜水面，在该面上存在大气降水入渗、河流入渗补给、潜水蒸发排泄、河流排泄等垂向水量交换。
feflow⽰例File-new-add maps，建⽴新⽂件。
安装⽂件夹中wasy→feflow→dome→exercise→standard→import+export，选择图形⽂件。
点击各个default，demo-wells的default在点击之后右击demo-wells，选择covert to→supermesh point绘图顺序可以⽤⿏标拖动到主⼲道其他位置（这可能是必须的因为模型区域多边形可能覆盖在其他来源之上）。
最上⼀层的图形绘制于顶部。
在图形名前⾯的复选框选择checked/unchecked来显⽰或不显⽰图形。
这样所有图形⽀⼲Checking/unchecking的复选框变成visible/invisible。
地形图的下载主要是提供⼀个区域环境。
进⼀步来说，它可以在开始接下来的操作之前关闭。
确保其他图形是可见的。
超⽹超⽹最简单的情况包括⼀个定义的模型外围边界。
此外，诸如抽⽔井位置，不同属性的区域的限制，或河流的快速流动等这样的⼏何图形的特征可以被囊括其中，⽤有限单元⽹格表⽰。
此外，超⽹中特殊的多边形，线状和点状可以⽤来表⽰后⾯的边界条件或材料特性的分布。
正如以上所述，超⽹可以包括3种不同类型：多边形，线形和点状。
最后，⼀个多边形被⽤于定义模型边界条件。
编辑⼯具在编辑栏（mesh editor toolbar）之中。
外边界多边形可以直接从地图model-area中词啊在。
在maps⾯板上，打开⼀张图形的快捷菜单（右击图形名称）选择covert to→supermesh polygons。
第⼀个超⽹多边形可以利⽤图中信息，在图中⾃动⽣成。
此后，⼀个有效的超⽹形成了。
它可以⽣成⼀个有限元⽹格。
然⽽，此例中超⽹的另两个特征⼀定存在：井的位置和污染源的⾯积。
井的位置井的位置也可以在图中直接输⼊。
打开图demo-wells的快捷菜单，然后选择convert to →supermesh points。
